ترانزیستور (مقاله وتحقیق)

عملکرد<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سه‌پایه می‌‌باشد که با اعمال یکسیگنالبه یکی از پایه‌های آن میزانجریانعبور کننده از دو پایه دیگر آن را می‌توان تنظیم کرد. برای عملکرد صحیح ترانزیستور در مدار باید توسطالمان‌هایدیگر مانندمقاومت‌هاو ... جریان‌ها و ولتاژهای لازم را برای آن فراهم کرد و یا اصطلاحاً آن رابایاسکرد.

انواع

دو دسته مهم از ترانزیستورهاBJT(ترانزیستور دوقطبی پیوندی)(Bypolar Junction Transistors) وFET (ترانزیستور اثر میدان) (Field Effect Transistors) هستند.

ترانزیستورهای اثزمیدان یا FET‌ها نیز خود به دو دسته یترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET) وMOSFET‌ها (Metal Oxide SemiConductor Field Effect Transistor) تقسیم می‌شوند.

ترانزیستور دوقطبی پیوندی

در ترانزیستور دو قطبی پیوندی با اعمال یکجریانبه پایهبیسجریان عبوری از دو پایهکلکتوروامیترکنترل می‌شود. ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی در دونوع npn و pnp ساختهمی‌شوند. بسته به حالت بایاس این ترانزیستورها ممکن است در ناحیه قطع،فعال و یا اشباع کار کنند. سرعت بالای این ترانزیستورها و بعضی قابلیت‌هایدیگر باعث شده که هنوز هم از آنها در بعضی مدارات خاص استفاده شود.

ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET)

در ترانزیستورهای JFET(Junction Field Effect Transistors( در اثر میدان، با اعمال یکولتاژبه پایهگیتمیزانجریانعبوری از دو پایهسورسودرینکنترل می‌شود. ترانزیستور اثر میدانی بر دو قسم است: نوع n یا N-Type ونوع p یا P-Type. از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوعافزایشیوتخلیه‌ایساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزستورها شامل "فعال" و "اشباع" و "ترایود" است این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریاندهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند.

انواع ترانزیستور پیوندی

pnp

شامل سه لایه نیم هادی که دو لایه کناری از نوع p و لایه میانی از نوع n است و مزیت اصلی آن در تشریح عملکرد ترانزیستور این است که جهت جاری شدنحفره‌ها با جهت جریان یکی است.

npn

شامل سه لایه نیم‌ هادی که دو لایه کناری از نوع n و لایه میانی از نوع p است. پس از درک ایده‌های اساسی برای قطعه ی pnp می‌توان به سادگی آنهارا به ترانزیستور پرکاربردتر npn مربوط ساخت.

ساختمان ترانزیستور پیوندی ترانزیستور دارای دو پیوندگاه است. یکی بینامیتر و بیس و دیگری بین بیس و کلکتور. به همین دلیل ترانزیستور شبیه دودیود است. دیود سمت چپ را دیود بیس _ امیتر یا صرفاً دیود امیتر و دیودسمت راست را دیود کلکتور _ بیس یا دیود کلکتور می‌نامیم. میزان ناخالصیناحیه وسط به مراتب کمتر از دو ناحیه جانبی است. این کاهش ناخالصی باعث کمشدن هدایت و بالعکس باعث زیاد شدن مقاومت این ناحیه می‌گردد.

امیتر که به شدت آلائیده شده، نقش گسیل و یا تزریق الکترون به درون بیس رابه عهده دارد. بیس بسیار نازک ساخته شده و آلایش آن ضعیف است و لذا بیشترالکترونهای تزریق شده از امیتر را به کلکتور عبور می‌دهد. میزان آلایشکلکتور کمتر از میزان آلایش شدید امیتر و بیشتر از آلایش ضعیف بیس است وکلکتور الکترونها را از بیس جمع‌آوری می‌کند.

طرز کار ترانزیستور پیوندی طرز کار ترانزیستور را با استفاده از نوع npn مورد بررسی قرار می‌دهیم. طرز کار pnp هم دقیقا مشابه npn خواهد بود، بهشرط اینکه الکترونها و حفره‌ها با یکدیگر عوض شوند. در نوع npn به علتتغذیه مستقیم دیود امیتر ناحیه تهی کم عرض می‌شود، در نتیجه حاملهایاکثریت یعنی الکترونها از ماده n به ماده p هجوم می‌آورند. حال اگر دیودبیس _ کلکتور را به حالت معکوس تغذیه نمائیم، دیود کلکتور به علت بایاسمعکوس عریض‌تر می‌شود.

الکترونهای جاری شده به ناحیه p در دو جهت جاری می‌شوند، بخشی از آنهااز پیوندگاه کلکتور عبور کرده، به ناحیه کلکتور می‌رسند و تعدادی از آنهابا حفره‌های بیس بازترکیب شده و به عنوان الکترونهای ظرفیت به سوی پایهخارجی بیس روانه می‌شوند، این مولفه بسیار کوچک است.

شیوه ی اتصال ترازیستورها

اتصال بیس مشترک در این اتصال پایه بیس بین هر دو بخش ورودی و خروجیمدار مشترک است. جهتهای انتخابی برای جریان شاخه‌ها جهت قراردادی جریان درهمان جهت حفره‌ها می‌شود.

اتصال امیتر مشترک مدار امیتر مشترک بیشتر از سایر روشها در مدارهایالکترونیکی کاربرد دارد و مداری است که در آن امیتر بین بیس و کلکتورمشترک است. این مدار دارای امپدانس ورودی کم بوده، ولی امپدانس خروجی مداربالا می‌باشد.

اتصال کلکتور مشترک اتصال کلکتور مشترک برای تطبیق امپدانس در مدار بکارمی‌رود، زیرا برعکس حالت قبلی دارای امپدانس ورودی زیاد و امپدانس خروجیپائین است. اتصال کلکتور مشترک غالبا به همراه مقاومتی بین امیتر و زمینبه نام مقاومت بار بسته می‌شود.

ترانزیستور اثر میدان MOS

این ترانزیستورها نیز مانند Jfet‌ها عمل می‌کنند با این تفاوت کهجریانورودیگیتآنها صفر است. همچنین رابطه جریان با ولتاژ نیز متفاوت است. اینترانزیستورها دارای دو نوع PMOS و NMOS هستند که فناوری استفاده از دو نوعآن در یک مدار تکنولوژی CMOS نام دارد. این ترانزیستورها امروزه بسیارکاربرد دارند زیرا براحتی مجتمع می‌شوند و فضای کمتری اشغال می‌کنند. همچنین مصرف توان بسیار ناچیزی دارند.

به تکنولوژی‌هایی که از دو نوع ترانزیستورهای دوقطبی و Mosfet در آن واحد استفاده می‌کنند Bicmos می‌گویند.

البته نقطه کار این ترانزیستورها نسبت به دما حساس است وتغییر می‌کند. بنابراین بیشتر در سوئیچینگ بکار می‌‌روند AMB

ساختار و طرز کار ترانزیستور اثر میدانی - فت

ترانزیستور اثر میدانی ( فت) - FET همانگونه که از نام این المام مشخصاست، پایه کنترلی آن جریانی مصرف نمی کند و تنها با اعامل ولتاژ و ایجادمیدان درون نیمه هادی ، جریان عبوری از FET کنترل می شود. به همین دلیلورودی این مدار هیچ کونه اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی گذاردو امپدانس بسیار بالایی دارد.

فت دارای سه پایه با نهامهای درِین D - سورس S و گیت G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می نماید. فت ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبتباشد جریان از درین به سورس عبور می کند . FET ها معمولاً بسیار حساس بودهو حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می گردند. به همین دلیل نسبت بهنویز بسیار حساس هستند.

نوع دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFET ها هستند ( ترانزیستور اثرمیدانی اکسید فلزی نیمه هادی - Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor )یکی از اساسی ترین مزیت های ماسفت ها نویز کمتر آنها در مداراست.

فت ها در ساخت فرستنده باند اف ام رادیو نیز کاربرد فراوانی دارند. برای تست کردن فت کانال N با مالتی متر ، نخست پایه گیت را پیدا می کنیم. یعنی پایه ای که نسبت به دو پایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و درجهت دیگر مقاومت آن بی نهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت ازمقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق می توان پایه درین رااز سورس تشخیص داد.

ترانزیستور یک قطعه الکترونیکی فعال بوده و از ترکیب سه قطعه n و p بدست می‌آید که از ترزیق حاملین بار اقلیت در یک پیوند با گرایش مستقیماستفاده می‌کند و دارای سه پایه به نامهایبیس (B)،امیتر (E) وکلکتور (C) می‌باشد و چون در این قطعه اثرالکترونهاو حفره‌ها هر دو مهم است، به آن یکترانزیستوردوقطبی گفته می‌شود.

تاریخچه

عصر نوین الکترونیک نیمه رساناها با اختراع ترانزیستور دوقطبی در ۱۹۴۸ توسطباردین،براتاینو شاکلی در آزمایشگاههای تلفنبلآغاز شد. این قطعه به همراه همتای اثر میدانی خود تأثیر شگفتی روی تقریباً تمام حوزه‌های زندگی نوین گذاشته‌است.

نحوه اتصال ترازیستورها

اتصال بیس مشترک

در این اتصال پایه بیس بین هر دو بخش ورودی و خروجی مدار مشترک است. جهتهای انتخابی برای جریان شاخه‌ها جهت قراردادی جریان در همان جهتحفره‌ها می‌شود.

اتصال امیتر مشترک

مدار امیتر مشترک بیشتر از سایر روشها در مدارهای الکترونیکی کاربرددارد و مداری است که در آن امیتر بین بیس و کلکتور مشترک است. این مداردارای امپدانس ورودی کم بوده، ولی امپدانس خروجی مدار بالا می‌باشد.

اتصال کلکتور مشترک

اتصال کلکتور مشترک برای تطبیق امپدانس در مدار بکار می‌رود، زیرابرعکس حالت قبلی دارای امپدانس ورودی زیاد و امپدانس خروجی پائین است. اتصال کلکتور مشترک غالبا به همراه مقاومتی بین امیتر و زمین به ناممقاومت بار بسته می‌شود.

منابع

· سایت فارسی هوپا/حمیدرضا مروج

ترانزیستور (مقاله وتحقیق)

مطالب مشابه :

دیاک :

دیود چیست ؟

ترانزیستور (مقاله وتحقیق)

دیود زنر چیست؟