» «
טרנזיסטור
איך פועל הטרנזיסטור?



הטְרַנזיסְטוֹר (Transistor), הרכיב האלקטרוני שמשמש כמתג אלקטרוני, הוא מהמרכיבים המרכזיים בטכנולוגיה העולמית של ימינו. בתמונה שלמעלה רואים את הטרנזיסטור המוקדם של שנות ה-60. כיום הטרנזיסטורים הם זעירים ביותר ומיליארדים מהם נכנסים לגודל של הטרנזיסטור הזה.

תפקידיו האלקטרוניים של הטרנזיסטור השתנו במהלך התפתחות הטכנולוגיה. בתקופה בה שימש במעגלים אנלוגיים הוא שימש להגברה, ליצירת תנודות, לייצוב מתח, לאיפנון ולעירבול.

במעגלים הדיגיטליים, לעומת זאת, הוא משמש כמתג חשמלי מהיר, מרכיב יסודי בבנייה של שערים לוגיים, זיכרון גישה אקראית (RAM) והתקנים אלקטרוניים אחרים. למעשה, על הטרנזיסטור מושתתים המעבדים המשוכללים של מערכות ממוחשבות בימינו. בכל שבב זעיר או מעבד מרכזי כזה יש מעל מיליארד טרנזיסטורים, זעירים במיוחד, שניתן לראותם רק בעזרת מיקרוסקופ משוכלל מאוד.

כל טרנזיסטור כזה יכול להיות באחד משני המצבים - או טעון בחשמל או ללא חשמל. מכאן בעצם התפתחה כל הטכנולוגיה הדיגיטלית, המבוססת על השיטה הבינארית, המבוססת על ערכים של 0 ו-1.

שינויי המתח ושני המצבים של הטרנזיסטורים הם שיוצרים את הביטים, או באנגלית bits. איתם מדברות שפות התכנות השונות, כשהן עוברות "הידור" (המרה) לשפת מכונה, מתחביר שפת התכנות העילית לערכים של 0 ו-1 בשפת מכונה.


כך פועל הטרנזיסטור (מתורגם):

https://youtu.be/WhNyURBiJcU


הסבר מדעי של פעולת הטרנזיסטור:

http://youtu.be/9CrcRabTQ0s


וכך הוא פועל:

https://youtu.be/IcrBqCFLHIY
מעגל מודפס
מהו המעגל המודפס?



מעגל מודפס (Printed Circuit Board) הוא לוח שעשוי מחומר שאינו מוליך, שאליו מחוברים רכיבי אלקטרוניקה היוצרים מעגל חשמלי. את מקום חוטי החשמל תופסים בו פסי נחושת שהודפסו על הלוח, על פי תכנית הפעולה שלו. המעגל המודפס נחשב קומפקטי, זול ובעל אמינות גבוהה, ביחס לשיטות הקודמות לבניית מכשירים אלקטרוניים. הוא מאפשר ליצרנים הרכבת מכשירים מהירה וזולה מאד ותרם למזעור המכשירים.

אין כיום מכשיר אלקטרוני שאינו כולל מעגל מודפס.


מהו מעגל מודפס:

http://youtu.be/MbV2F-_lo9c


כך מייצרים מעגלים מודפסים:

https://youtu.be/e28BkwtTcLM


הנה מחשב זעיר מסוג ארדואינו, שכולו על מעגל מודפס קטן:

http://youtu.be/762uvOU8QCs
שפופרת ריק
מה הייתה שפופרת הריק או שפופרת הוואקום?



שפופרת ריק, או שפופרת ואקום (Vacuum tube), היא רכיב אלקטרוני שמבוסס על שפופרת קתודית ומטרתו לשמש ליישור זרם חשמלי. שפופרת הריק הומצאה בתחילת המאה ה-20 על ידי הממציא לי דה פורסט.

על שפופרת הוואקום התבססו מכשירים אלקטרוניים בעידן שלפני המצאת הטרנזיסטור. אם תביטו לתוך "רדיו סבתא", אותו "רדיו מנורות" ישן, היה מכשיר שהתבסס על שפופרות-ריק, שכונו אז "מנורות".

שפופרות הוואקום נדלקו לאט ולקח להן זמן להתחמם, עד שפעלו. לכן גם לקח זמן מה מרגע ההדלקה של מכשירים שהתבססו עליהן ועד שהחלו לפעול.

שפופרות הוואקום ריק הוחלפו במשך הזמן בטרנזיסטורים, שהיו רכיבי אלקטרוניקה קטנים ומהירים. תודות להחלפתן בטרנזיסטורים הלכו וקטנו מכשירים אלקטרוניים ונולדו מכשירי הכיס. הראשון שבהם היה "רדיו הטרנזיסטור".


כך פעלה שפופרת ואקום:

https://youtu.be/nA_tgIygvNo


רדיו סבתא ישן עם שפופרות ואקום בתוכו:

https://youtu.be/WLFif73CYLw


בעולם הרוק מתגעגעים עד היום לסאונד החם של "מגברי המנורות":

https://youtu.be/cKgIsOA-G-Q


ומי שממש מתגעגעים יכולים לקנות היום רדיו חדיש עם מנורות לד מדומות:

https://youtu.be/Nsh8hYwVkrw
טרנזיסטור
מהו הטרנזיסטור ולמה הוא כה חשוב בעידן המודרני?



הטְרַנזיסְטוֹר (Transistor) הוא רכיב אלקטרוני המשמש כמתג אלקטרוני. הטרנזיסטור בנוי מחומר מוליך למחצה. הוא אחד מהמרכיבים החשובים בתעשיית האלקטרוניקה המודרנית ובטכנולוגיה העולמית בכלל. הוא החליף את שפופרת הריק, ששימשה את תעשיית האלקטרוניקה עד שנות ה-60 של המאה הקודמת, אבל עם השנים הוא היה לרכיב מפתח בכל תעשיית האלקטרוניקה המודרנית.

שם הרכיב "טרנזיסטור" מורכב משילוב של המלים מוליך, או מעביר (טרנס) ומתנגד (רזיסט). הוא הפך בשנות השישים גם לכינוי של "רדיו הטרנזיסטור", אותו מקלט רדיו נייד וזעיר, שהיה מהפכני ביחס למכשירי הרדיו הגדולים שלפניו (אלו שהיום נהוג לכנות "רדיו סבתא").

יתרונותיהם העיקריים של הטרנזיסטורים היו גודלם הזעיר, ההספק החשמלי הנמוך שהם צרכו והאמינות הרבה שלהם, בעיקר בהשוואה ל"מנורות" (שמן העממי של שפופרות הריק), שנשרפו והיו זקוקות להחלפה מעת לעת.

גם פשטות הייצור הנמוך של הרכיבים הטרנזיסטוריים, שאיפשרה ייצור בכמויות אדירות ומחיר נמוך מאד, אפשרו לתעשיית האלקטרוניקה לייצר מכשירים זולים, קטנים ואיכותיים יותר ובכמויות אדירות.

חדירת הטרנזיסטורים לתעשייה הובילה לתפוצה עצומה של מכשירים אלקטרוניים, לפריחה בתעשיות שקשורות באלקטרוניקה בהמשך גם למהפכת המחשב האישי וכל מה שבא בעקבותיה, כמו האינטרנט והטלפונים הניידים.

תפקידיו האלקטרוניים של הטרנזיסטור השתנו במהלך התפתחות הטכנולוגיה. אם במעגלים אנלוגיים הוא שימש להגברה, ליצירת תנודות, לייצוב מתח, לאיפנון ולעירבול, במעגלים הדיגיטליים הוא משמש כמתג חשמלי מהיר, מרכיב יסודי בבנייה של שערים לוגיים, זיכרון גישה אקראית (RAM) והתקנים אלקטרוניים אחרים.

גם מהפכת המזעור של מכשירים אלקטרוניים הלכה והתגברה. למעשה, היא התאפשרה בזכות הטרנזיסטורים ששימשו במכשירים הללו כרכיבים האלקטרוניים הפעילים, במקום שפופרות הריק.

המזעור של הטרנזיסטורים הגיע לממדים שלא יאומנו. נתון אחד, רק כדי לסבר את העין - במעבד של מחשב יש מעל מיליארד טרנזיסטורים ובטלפון החכם של ימינו - מעל 2 מיליארד!

וכך, בהתאמה המופלאה שלו לצורך ברכיב מיתוג למערכות אלקטרוניות ולמערכות המחשוב השונות, הפך הטרנזיסטור עם השנים לרכיב האלקטרוני החשוב ביותר במהפכת המחשבים ובעידן המידע שבו אנו חיים.


הנה הטרנזיסטור, ששינה את העולם:

https://youtu.be/OwS9aTE2Go4


כך תורם הטרנזיסטור למחשוב האישי (מתורגם):

https://youtu.be/WhNyURBiJcU


סיפורו של הטרנזיסטור:

https://youtu.be/u4bJab9Brm4


כך חזו כבר ב-1953 את המהפכה שיעשו הטרנזיסטורים:

http://youtu.be/V9xUQWo4vN0


על כל אחד מהשבבים שהחליפו את הטרנזיסטור יש יותר ממיליארד טרנזיסטורים (מתורגם):

https://youtu.be/AlGchpqSbJA

רכיבים אלקטרוניים

הדפסת מעגלים מודפסים
איזו מדפסת מדפיסה מעגלים אלקטרוניים?



מדפסות תלת ממד יכולות היום להדפיס המון דברים. אחד המעניינים שבהם הוא המעגל האלקטרוני המודפס (PCB). הרי אם תחשבו על זה מילולית, אין דבר טבעי יותר מלהדפיס "מעגלים מודפסים"...

ואכן, אם בעבר היו מתכנני מערכות חדישות צריכים לשלוח תכניות לחברות שמתמחות בהכנה של מעגלים כאלה, כיום ניתן להכינם בקלות ובזול, בעזרת מדפסת תלת ממד כמו ה-EX1. אבל יש כאן גורם עוד יותר חשוב מהקלות והפשטות שבהן - הכנה בשיטה כזו היא מהירה מאד, כיוון שהיא מודפסת ישירות מהמחשב של המהנדס. הכל נשאר במשרד - תכננת, הדפסת, בדקת, שיפרת, הדפסת שוב וכן הלאה - עד שהפיתוח עובד וניתן לעבור לשלב הבא.

וכשהמדפסות התלת-ממדיות יכולות לאפשר כיום הדפסה של מעגל כזה במהירות והפשטות, ממש כמו שמדפיסים תמונה או מסמך טקסט, יתכן שהשלב הבא יהיה שהמדפסות בשלושה ממדים ידפיסו מכשירים אלקטרוניים שלמים.


הנה מדפסת תלת ממד להדפסת מעגלים מודפסים:

https://youtu.be/e28BkwtTcLM


גם זו הדפסת תלת ממד של מעגל מודפס:

https://youtu.be/sNh0ubRcTYU


ועוד מדפסת שמאפשרת הדפסה של מעגלים מודפסים בקלות:

https://youtu.be/wka92MlcMP0


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.