معرفی ترانزیستور و کاربرد آن
ترانزیستور یکی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم (سیلیکان) ساخته میشود.
مدت زمان مطالعه : 4 دقیقه
تاریخ انتشار : 1400/01/19

ساختمان ترانزیستور
BJT از اتصال سه لایه بلورنیمه هادی تشکیل میشود. لایه وسطی بیس (base)، و دو لایه جانبی، یکی امیتر (به لاتین:emitter) و دیگری کلکتور(به لاتین: collector) نام دارد. نوع بلوربیس با نوع بلورهای امیتر و کلکتور متفاوت است. معمولاً میزان ناخالصی در امیتر بیشتر از دو لایه دیگر وهمچنین عرض لایه بیس کمتر و عرض لایه کلکتور بیشتر از لایه های دیگر است.
دریک ترانزیستور دوقطبی، لایه امیتر یا گسیلنده بیشترین مقدار ناخالصی را دارد. که الکترونها از امیتر به سوی لایه کلکتور که ناخالصی کمتری دارد، گسیل داده می شود.
عملکرد ترانزیستور
ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سهپایه میباشد که با اعمال یک سیگنال به یکی از پایههای آن میزان جریان عبور کننده از دو پایه دیگر آن را میتوان تنظیم کرد. برای عملکرد صحیح ترانزیستور در مدار باید توسط المانهای دیگر مانند مقاومت ها و… جریانها و ولتاژهای لازم را برای آن فراهم کرد و یا اصطلاحاً آن را بایاس کرد.
انواع ترانزیستور
دو دسته مهم از ترانزیستورها ترانزیستور دو قطبی پیوندی(BJT) (Bipolar Junction Transistors) و ترانزیستور اثر میدان(FET) (Field Effect Transistors) هستند.
ترانزیستورهای اثر میدان نیز خود به دو دستهٔ ترانزیستور پیوند اثر میدانی (JFET) و ماسفتها (Metal Oxide SemiConductor Field Effect Transistor) تقسیم میشوند.
دلایل سوختن ترانزیستورها
سوختن ترانزیستور میتواند دلایل زیادی داشته باشد. از جمله این دلایل میتوان به اعمال ولتاژ بالای خارج از محدوده ولتاژ ترانزیستور به آن اشاره کرد که این ولتاژ میتواند از طریق پایه Emitter به ترانزیستور منتقل شده و یا در مدارات مکانیکی اعمال بار سلفی سیم پیچ مصرف کننده و در زمان Peak Off آن به پایه کلکتور اشاره کرد که جلوگیری از هرکدام از آنها روشهای مربوط به خود را دارد.
یکی دیگر از دلایل آن میتواند قراردادن مصرف کننده با جریان بیش از اندازه قدرت سوئیچ ترانزیستور باشد که منجر به گرم شدن، داغ شدن و نهایتاً سوختن ترانزیستور میگردد.
همچنین قطعات نیمه هادی که در نقش سویچینگ هستند و اتصال کوتاه می شوند به دلیل وجود جریان های ضربه ها یا ولتاژ بالاست(بهترین وقتی رخ میدهد که ولتاژ ضربه ای ، متغیر با زمان فرکانس بالا و … باشد)
همچنین از دلایل سوختن قطعات نیمه هادی که در نقش سویچینگ هستند و اتصال باز می شوند به دلیل وجود جریان های dc ضربه ای میباشد.
این دو دلیل هم بابت عدم ایدهآل بودن دیفیوژن قطعات در هنگام ساخت قطعه است. یعنی وقتی که قطعه p روی n قرار میگیرد به جای اینکه سطوح صاف و مثلاً مثل مستطیل باشند، لبه های تند و تیز و یا در جاهایی یکنواختی وجود دارد که لبه های تیز باعت حالت اول و لبه های صاف ایجاد حالت دوم می کند.
کاربرد ترانزیستورها
ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد. در آنالوگ میتوان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و … استفاده کرد. کاربرد ترانزیستور در الکترونیک دیجیتال شامل مواردی مانند پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و … میشود.به جرات می توان گفت که ترانزیستور قلب تپنده الکترونیک است.
تقویتکنندگی
یکی از مهمترین کاربردهای ترانزیستور تقویت، یعنی تبدیل سیگنال کمتوان به سیگنالی با توان بالاتر است. تقویتکنندهها میتوانند ولتاژ سیگنال را افزایش دهند و ولتاژی در محدوده μV را بگیرند و آن را به سطح mV یا V تبدیل کنند. یا میتوانند جریان را تقویت کنند. مثلاً جریان میکروآمپری یک فتودیود را به جریانی با شدت بسیار بیشتر تبدیل کنند. حتی تقویتکنندههایی وجود دارند که جریان را میگیرند و ولتاژ بالاتری تولید میکنند یا بالعکس.
ترانزیستورها قطعات اصلی بسیاری از مدارهای تقویتکننده هستند. تعداد بسیار زیادی تقویتکننده ترانزیستوری وجود دارد، اما خوشبختانه بسیاری از آنها مبتنی بر برخی از این مدارهای ابتدایی هستند. اگر این مدارها را فرا بگیرید، با کمی تطبیق الگو خواهید توانست تقویتکنندههای پیچیدهتر را نیز درک کنید.
سه مورد از اساسیترین تقویتکنندههای ترانزیستوری عبارتند از: امیتر مشترک، کلکتور مشترک و بیس مشترک. در هر یک از سه پیکربندی یکی از سه پایه به طور دائم به یک ولتاژ مشترک (معمولاً زمین) متصل میشود و دو پایه دیگر ورودی یا خروجی تقویتکننده هستند.