الفيزياء

ما وراء الناقلية

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

كما تعلَّمنا من قبل، تخبرنا المواصفةُ بيتا عن مدى جودةِ التضخيم الذي يستطيع أن يقوم به ترانزستور ثنائي القطبية لإشارةِ تيّارٍ متناوبٍ.

وعندما نعمل مع الأجهزة JFET، يتكلّم المهندسون عن الناقلية المتبادلة الديناميكية (Dynamic Mutual Conductance) أو ما وراء الناقلية (Transconductance) بدلاً من بيتا.

لنعُد مرةً أخرى إلى الشكل 6-10. ولنفترض أننا ضبطنا فولطية البوَّابة  عند قيمةٍ معيَّنةٍ أدَّت إلى تيّار مصرف  ذي قيمةٍ معيَّنةٍ. إذا تغيَّرت فولطية البوَّابة بمقدارٍ صغيرٍ، عندها سوف يتغيَّر تيّارُ المصرف بزيادةٍ (صغيرة) نرمز لها بـ.

تساوي ما وراء الناقليةُ  نسبةَ التغيّر في تيّار المصرف إلى التغيّر في فولطية البوَّابة. ورياضياً يكون لدينا:

 

بالمصطلحات البيانية، تعبِّر لنا ما وراء الناقليةُ عند أيّ نقطة انحياز محدَّدة عن ميل الخط المماسّ لمنحني الشكل 6-10 عند تلك النقطة. ونستخدم لقياس ما وراء الناقلية وحدةَ السيمنس، وهي نفس الوحدة التي نستعملها من أجل ناقلية التيّار المستمر.

كما نشاهد في الرسم البياني للشكل 6-10، يتغيّر ميلُ الخطِّ المماسِّ للمنحني – وبالتالي قيمةُ – مع سيرنا على طول المنحني. عندما نطبّق انحيازاً على JFET أبعد من الحصر في المنطقة المُعلَّمة بالإشارة Y، يكون ميلُ الخطِّ المماسِّ للمنحني مساوياً للصفر لأنه خطٌّ أفقيٌّ.

ففي النطاق المُعلَّم بالإشارة Y، سوف لن نلاحظ أيَّ تأرجحٍ في  عندما تتغيَّر بمقاديرَ صغيرةٍ.

وسوف نرى تغيّراً في  مع التغيّر في  فقط عندما تقوم القناة بالتوصيل خلال جزءٍ على الأقلّ من دورةِ إشارةِ دخلٍ مطبَّقةٍ.

 

تتوافق منطقة ما وراء الناقلية الأعظمية مع القسم من المنحني المُعلَّم بإشارة X، حيث يكون للمنحني الميلُ الأعظمي (نسبة "الصعود مع المسير"). تمثِّل هذه المنطقةُ الظروفَ التي نستطيع فيها أن نستخلص معظمَ الكسب من الجهاز.

ولأنّ هذا الجزءَ من المنحني يشكِّل خطّاً يكاد يكون مستقيماً، يمكننا أن نتوقَّع أن نحصل على خطِّيةٍ ممتازةٍ (تُترجَم إلى حدٍّ أدنى من التشويه) من أيِّ مضخِّمٍ نقوم بإنشائه باستعمال JFET، شرطَ أن نمنعَ إشارةَ الدخلِ من أن تصيرَ قويةً إلى درجةِ أن تسوقَ الجهازَ إلى خارج النطاق X خلال أيِّ جزءٍ من الدورة.

إذا طبَّقنا انحيازاً على JFET وراءَ النطاق المُعلَّم بإشارة X، يتناقص ميلُ المنحني، ولا نستطيع الحصولَ على مقدارٍ من التضخيم يعادل ما كنّا نحصل عليه في النطاق المُعلَّم بإشارة X. علاوةً على ذلك، لا نستطيع أن نتوقَّع من JFET أن يظلَّ خطِّيّاً، لأنّ المنحني لا يشكِّل خطّاً مستقيماً في نطاق "الانحياز غير الصحيح".

وإذا واصلنا تطبيقَ انحيازٍ على بوَّابة JFET ذي القناة من النوع N وفق فولطيات موجبة أكبر فأكبر، فإننا نصل إلى القسم المتقطّع من المنحني، حيث ينتهي بنا المطاف إلى المنطقة التي تتجاوز فيها الوصلةُ S-G العبور نحو الأمام وتبدأ بسحب التيّار من القناة.

 

مسألة 6-3:

عُدْ إلى الشكل 6-11. تصوَّرْ أننا نشغِّل الجهازَ الموصوفَ بهذه العائلة من المنحينات وفق فولطية تيّارٍ مستمرٍ للبوَّابة  تساوي -1 فولط. وافترضْ أننا حدَّدنا وقسنا "المقاومة الفعّالة" R لهذا الجهاز بواسطة تقسيم فولطية التيّار المستمر للمصرف على شدّة التيّار المستمر للمصرف. فماذا يحدث للمقاومة R عندما تزداد فولطية المصرف؟

الحلّ:

رياضياً، يمكننا أن نحسب قيمة R باستخدام المعادلة:

هذه النسبة تكون أصغر ما يكون عند فولطيات المصرف الصغيرة، وتزداد تدريجياً مع ازدياد ، وهذا الأمر نتيجةٌ لحقيقة أنّ تيّار المصرف (أو التيّار المارّ عبر الجهاز) يزداد بسرعة أقلّ فأقلّ مع ازدياد فولطية المصرف.

 

مسألة 6-4:

انظُرْ مرةً أخرى إلى الشكل 6-10 الموجود على صفحة سابقة. ماذا يحدث لما وراء الناقلية عندما تبدأ فولطية البوَّابة عند الحصر، ومن ثم تغدو أقلَّ سلبيةً، لتمرّ عبر قيمة الصفر، وبعدها تزداد في الإيجابية؟

الحل:

 تساوي ما وراء الناقليةُ التي نلاحظها من أجل أية فولطية بوَّابة معيَّنة  ميلَ المنحني عند النقطة الموافقة لتلك القيمة من . في البداية، يبدو الميلُ كبيراً وموجباً، لأنّ المنحني يصعد بشدة نحو الأعلى (المنطقة المُعلَّمة بإشارة X).

وعندما تبلغ فولطية البوَّابة نقطةً معيّنةً، تبدأ ما وراء الناقلية بالنقصان، لتصل إلى القيمة 0 عندما تكون  أقلّ من +1 فولط بمقدارٍ صغيرٍ. وبعد هذه النقطة، تصبح ما وراء الناقليةُ سالبةً، لأنّ الزيادةَ الموجبةَ الإضافيةَ في  تجعل تيّارَ المصرف  ينحدر وينقص.

 

فكرة مفيدة: من دراستك السابقة للجبر أو ما قبل حساب التفاضل والتكامل، تذكَّر أنه في رسمٍ بيانيٍّ ضمن جملة إحداثيات ديكارتية، مثل ذاك الظاهر في الشكل 6-10، يكون للمنحنيات التي "تصعد نحو الأعلى محلّياً" مع تحرّكنا نحو الأيمن ميلٌ محليٌّ موجبٌ؛ ويكون للمنحنيات التي "تنزل نحو الأسفل محلّياً" مع تحرّكنا نحو الأيمن ميلٌ محليٌّ سالبٌ.

مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
. عمّار العاني باحث في المعلوماتية وتأثير وسائل التواصل الاجتماعي، سورية
في الوقت الذي تظهر فيه معظم الأبحاث العلمية أن ظاهرة الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقة مؤكدة، فإن نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظرية ويعتبرها خدعة من قبل الحكومات. وتظهر الإحصاءات أن نحو 5% من الأهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الأساسية لأطفالهم إيماناً منهم بأخطارها، على الرغم من التوافق شبه الكامل في الأوساط الطبية على أن هذه المخاوف لا أساس لها.
   ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪أصبح العدو القديم حليفًا .. استخدام الفيروسات في علاج السرطان
. خالد صنبر، د. معتصم البارودي، د. نبيل أحمد باحثون في مجال الأمراض والفيروسات بكلية الطب في هيوستن، الولايات المتحدة
على الرغم من كونها أكثر الكائنات بساطًة فإن الفيروسات أتقنت عملية التطور بصورة مذهلة؛ فقد أتاح استغلال تلك المخلوقات الدقيقة لمخلوقات أكثر تعقيدًا، لحاجتها إلى التكوينات الخلوية، قدرة كبيرة لها على اجتياز العقبات التطورية. ففي جينومنا الخاص، اتخذت الفيروسات مخبئًا لإحدى أكثر الرحلات نجاحًا عبر الزمن، إذ يعتقد أن نحو %10 من ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات .. 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحدة
يعتبر أواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الأحياء المجهرية، إذ شهد اكتشافات كثيرة عن بعض أنواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وأدت هذه الاكتشافات إلى تكوين نظرية شمولية عن الميكروبات، تعرف بنظرية الجراثيم germ theory، التي بنيت على معلومات توفرت لدى العلماء في ذلك الوقت. افترضت هذه النظرية توفر بعض الخصائص في أي مسبب ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات .. 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحدة
يعتبر أواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الأحياء المجهرية، إذ شهد اكتشافات كثيرة عن بعض أنواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وأدت هذه الاكتشافات إلى تكوين نظرية شمولية عن الميكروبات، تعرف بنظرية الجراثيم germ theory، التي بنيت على معلومات توفرت لدى العلماء في ذلك الوقت. افترضت هذه النظرية توفر بعض الخصائص في أي مسبب ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪فيروس كورونا المستجد .. كيف نشأ، وكيف سينتهي؟
. عبدالله القيسي باحث في علم الفيروسات،السعودية
مضى أكثر من شهرين على الإعلان عن اكتشاف أولى الحالات المصابة بفيروس كورونا المستجد المسبب لمرض كوفيد - 19 COVID-19 في مدينة ووهان الصينية. وخلال هذه المدة انتشر الفيروس بسرعة هائلة ليصل إلى أكثر من 140 دولة، وتسبب في إصابة أكثر من 300 ألف شخص، ووفاة أكثر من 30 ألفًا آخرين. ولم تتوقف أضرار ذلك الفيروس عند هذا العدد الكبير من الإصابات والوفيات، بل كانت له آثار سلبية على معظم مجالات الحياة. فما ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الفيروسات والزهايمر .. أي دور للعدوى الفيروسية في حدوث المرض الخطير؟
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات بمعهد ماساتشوستس للتقانة MIT الولايات المتحدة
يحتل المخ مكانة خاصة بين أعضاء الجسم؛ فمن خلال شبكة معقدة من الأعصاب يقود أوركسترا رائعة تعزفها كل خلجة من خلجات أجسادنا في كل جزء بسيط من الثانية. ومن خلال قدرات المخ الفائقة على تلقي المعلومات وتحليلها وتخزينها نتمكن من رؤية العالم من حولنا وتكوين خبرات ومهارات تسهم في تشكيل هوياتنا. ولكن ما نراه كل يوم يذهب ويأتي، ولا يبقى منه إلا ما حوته ذاكرتنا. فما نحن ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العلماء يكتشفون جوانب إيجابية للقاءات الافتراضية
بقلم:       مايكل برايس
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
لم تكن كاثلين بروسير Kathleen Prosser، اختصاصية الكيمياء البيولوجية، تخطط لتقديم بحثها في مؤتمر هذا الربيع، ولكن عندما أجبر كوفيد-19 المنظمين على إلقاء سلسلة من اجتماعات الكيمياء المحلية في كندا، والتي كانت تسمى العطل الأسبوعية لنقاشات الكيمياء اللاعضوية Inorganic Discussion Weekends، وأن يوفروا بديلًا افتراضيًا، سجلت بروسير نفسها لتعطي محاضرتها. بروسير هي مواطنة كندية تعمل في ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الطب الوقائي في الحضارة الإسلامية.. الطبيب الشقوري الأندلسي نموذجا
. محمد أحمد عنب أستاذ الآثار والحضارة  الإسلامية المساعد،  كلية الآثار، جامعة الفيوم ، مصر
برز في تاريخ الحضارة الإسلامية علماء تركوا بصمات عظيمة في صرح الحضارة الإنسانية في مجالات شتى، من أهمها المجال الطبي الذي بزغ فيه عدد كبير من الأطباء في مناطق عدة كانت بلاد الأندلس إحداها. وقد تميز أطباء الأندلس بإنجازات عدة، منها سبقهم في مجال مواجهة الأوبئة الذي يعرف حاليا بالطب الوقائي. وقد ألّفوا كتبا ورسائل في الأوبئة وأسبابها وطرق علاجها ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪قدرتك على اتخاذ القرار: وكالة خارقة لا تستطيع الفيزياء شرحها
قلم:     ريتشارد ويب
ترجمة: همام بيطار
في الآونة الأخيرة كنت أفكر في اقتناء جرو، وكما تعلم، فقد دفعني إلى ذلك الرغبة في الحصول على بعض من الرفقة، شيءٌ ما ليحفزني خلال تلك الأيام الكئيبة عندما تكون المعنويات منخفضة والجسد متعبا.
بل إنني ذهبت إلى دارٍ لإيواء الكلاب الضالة؛ لأنّ ذلك بدا الشيء المناسب فعله. وهناك شاهدت كلبة محببة بعينين جميلتين ولعوبتين. ذكرتني بكلبنا المهجن Mutt ويسكي Whiskey عندما كنت طفلاً. وفي نهاية المطاف ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪رحلة المحيط الملحمية التي نقلت إنسان العصر الحجري إلى أستراليا
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
آثار أقدامٍ في الرمال تُشير إلى بداية نهاية رحلةٍ ملحمية. لم تبقَ هذه الآثار إلا مدة قصيرةً على شاطئ تحفه أشجار القرم Mangrove في جنوب شرقي آسيا قبل نحو 65 ألف سنة، عندما كانت مجموعةٌ من الأشخاص تصنع طوافة من سيقان البامبو على أمل أن تحملهم إلى ما وراء الأفق.
ووصل هؤلاء أخيراً إلى شواطئ ساهول، وهي قارةٌ مفقودة تضم كلا من أستراليا، وغينيا الجديدة، وتسمانيا إضافة إلى قسمٍ كبيرٍ يشكل اليوم ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
سهمت سلسلة من الصدف العلمية السعيدة في اكتشاف واحد من أهم المكروبات التي ساهمت في تشكيل تاريخ البشرية من خلال الأمراض والأوبئة التي تسببها.
 د. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحدة
يعتبر أواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الأحياء المجهرية، إذ شهد اكتشافات كثيرة عن بعض أنواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وأدت هذه الاكتشافات إلى تكوين نظرية شمولية عن ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪فيروس كورونا المستجدكيف نشأ، وكيف سينتهي؟
تى الآن لا يوجد علاج أو لقاح خاص ضد فيروس كوفيد-19، لكن علاج المرضى يتم باستخدام علاجات داعمة أو علاجات معتمدة ثبتت نجاعتها ضد عدد من الفيروسات الأخرى.
د. عبدالله القيسي باحث في علم الفيروسات،السعودية
 مضى أكثر من شهرين على الإعلان عن اكتشاف أولى الحالات المصابة بفيروس كورونا المستجد المسبب لمرض كوفيد-19COVID-19 في مدينة ووهان الصينية. وخلال هذه المدة انتشر الفيروس بسرعة هائلة ليصل إلى أكثر من 95 دولة، وتسبب في إصابة أكثر من مئة ألف ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الفيروسات والزهايمر أي دور للعدوى الفيروسية في حدوث المرض الخطير؟
بما يأتي يوم نخضع فيه لاختبارات سريعة تساعدنا على توقع الأشخاص المعرضين للإصابة بالزهايمر، ومن ثم إخضاعهم إلى إجراءات وقائية في مرحلة مبكرة قبل بداية ظهور المرض
د. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات بمعهد ماساتشوستس للتقانة MIT بالولايات المتحدة الأمريكية
يحتل المخ مكانة خاصة بين أعضاء الجسم؛ فمن خلال شبكة معقدة من الأعصاب يقود أوركسترا رائعة تعزفها كل خلجة من خلجات أجسادنا في كل جزء بسيط من الثانية. ومن خلال قدرات المخ الفائقة على ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪رياضيات الحياة والموت: كيف تشكل نمذجات الأمراض سياسات الحظر على المستوى القومي
قلم:       مارتن إنسيرينك، كاي كوبفرشميت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
المحاكاة الحاسوبية التي يجريها جاكو والينغا Jacco Wallinga على وشك أن تواجه اختبارًا صعبا على أرض الواقع. والينغا هو اختصاصي بالرياضيات، وهو رئيس النمذجة الوبائية في المعهد الوطني للصحة العامة والبيئة National Institute for Public Health and the Environment اختصارًا: المعهد RIVM، الذي يقدم النصح إلى الحكومة الهولندية حول أي الإجراءات التي يجب اتخاذها، مثل إغلاق ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪تحت المجهر: فوائد سلامة الأفيونيات ’المتحيزة’
قلم:  كيلي سيرفيك
ترجمة:  صفاء كنج
إن الجانب المظلم في قدرة المواد الأفيونية على تهدئة الألم هو احتمال أن تقتل مستخدمها. ويمكن لمستقبلات الدماغ نفسها التي تخفف الألم عندما ترتبط بعقاقير مثل المورفين أو أكسيكودون Oxycodone أن ترسل إشارة لإبطاء التنفس. وتثبيط التنفس هذا هو الذي يسبب معظم الوفيات الناجمة عن جرعة زائدة.
لذا، فقد أمل العلماء بتصميم عقارات أفيونية متحيِّزة Biased تجاه تنشيط إشارات تسكين الألم من دون المساس بإشارات ... (قراءة المقال)

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى