ترانزیستور چیست؟ انواع ترانزیستور و کاربرد ها
به طور کلی، ترانزیستورها قطعات اکتیو ۳ سری هستند که از مواد نیمه‌هادی مختلف ساخته‌شده‌اند و می‌توانند در کاربردهای ولتاژ سیگنال کوچک به عنوان یک عایق یا یک رسانا عمل کنند. توانایی ترانزیستور در تغییر بین این دو حالت سبب می‌شود این قطعه دو عملکرد اساسی سوئیچینگ و تقویت کنندگی داشته باشند. درادامه به برسی دقیق ترانزیستور ها و کاربرد آن می پردازیم.
ترانزیستور چیست؟
تاریخچه
انواع ترانزیستور
ساختار
کاربرد ها
نحوه تست ترانزیستور با مولتی متر
دلیل سوختن ترانزیستور
ترانزیستور چیست؟
ترانزیستور، به عنوان یک قطعه الکترونیکی، جریان یا ولتاژ را کنترل و تنظیم می‌کند. معمولاً در مدارهای الکترونیکی به عنوان یک سوئیچ یا تقویت‌کننده عمل می‌کند و در اصل یک قطعه ۳ پایه است که یک پایه به بخش اول و پایه دیگر به بخش دوم مدار متصل می شود و از طریق پایه کنترلی، می توان تصمیم گرفت که جریان به کدام بخش انتقال یابد. فرض کنید یک مدار داریم که دو بخش دارد و می‌خواهیم جریان از بخش اول به بخش دوم مدار را کنترل کنیم. به عبارت دیگر، می‌خواهیم قطعه‌ای را بین این دو بخش قرار دهیم که در تصمیم‌گیری ما، جریان از بخش اول به بخش دوم منتقل شود، در بعضی موارد اجازه عبور جریان به بخش دوم را ندهد و در بعضی موارد قسمتی از جریان را به بخش دوم منتقل کند.
تاریخچه
تاریخچه ترانزیستور به سال ۱۹۴۸ باز می‌گردد، زمانی که سه فیزیکدان آمریکایی، جان باردین، ویلیام شاکلی و والتر براتین، اولین ترانزیستور اتصال نقطه‌ای را در آزمایشگاه‌های بل ساختند. کلمه ی ترانزیستوراز ترکیب دو کلمه ترانسفر(انتقال) و رزیستور(مقاومت) ساخته شده است.
اولین ترانزیستورها ازنظر شیمیایی ناپایدار بودند و برای توان و فرکانس های پایین مورد استفاده قرار میگرفتند اما با گذشت زمان و توسعه ترانزیستور این مشکل رفع شد .این اختراع ،انقلابی در دنیای الکترونیک ایجاد کرد و به توسعه‌ی تکنولوژی الکترونیکی کمک بزرگی کرد. از آن زمان به بعد، ترانزیستورها به عنوان عنصر فعال بنیادی در مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفتند.
انواع ترانزیستور
ترانزیستورها به 2 دسته کلی تقسیم می شوند:
۱-ترانزیستور دو قطبی پیوندی BJT
۲-ترانزیستور اثر میدانیFET
و هر کدام از این ۲ نوع نیز، به دسته های دیگرتقسیم می شوند.
ترانزیستور دو قطبی پیوندی:
از ۳ ترمینال BJT تشکیل می شوند. و به دو دسته PNP وNPN تقسیم بندی می شوند.
کاربرد:
- تقویت سیگنال: ترانزیستورها به عنوان تقویت کننده‌های قدرتمند در دستگاههای صوتی و تصویری استفاده می‌شوند.
- سوئیچ: ترانزیستورها به دلیل سرعت بالای خاموش و روشن شدن، در بسیاری از مدارات به عنوان سوئیچ استفاده می‌شوند.
- مدارات دیجیتال: ترانزیستورها در مدارهای دیجیتال برای کنترل دقیق جریان استفاده می‌شوند.
ترانزیستور اثر میدانی:
دسته ای از ترانزیستور ها هستند که مبنای کار کنترل جریان در آن ها توسط یک میدان الکتریکی صورت می گیرد. این ترانزیستورها دارای سه پایهٔ سورس، درین و گیت هستند و به ۲ گروه ماسفت و جی فت تقسیم می شوند. علت تک قطبی بودن این ترانزیستورها این است که، در ساختارش از یک نیمه هادی به عنوان بستر استفاده می شود.
کاربرد:
- تقویت کننده در فرکانس رادیویی و مایکروویو: ترانزیستورهای اثر میدان در مدارات فرکانس رادیویی و مایکروویو به عنوان تقویت کننده استفاده می‌شوند.
- مخابرات ماهوارها و رادارها: ترانزیستورهای اثر میدان در مخابرات ماهوارها و رادارها کاربرد دارند.
- مدارات الکترونیک قدرت پرفرکانس: ترانزیستورهای اثر میدان در مدارات الکترونیک قدرت پرفرکانس استفاده می‌شوند.
ساختار
ترانزیستورهای ۲ قطبی پیوندی JT (Bipolar Junction Transistor)
- PNP: شامل سه لایه نیمه رسانا که دو لایه کناری از نوع p و لایه میانی از نوع n است. این ساختار به جهت جاری شدن حفره‌ها با جهت جریان یکی است.
- NPN: شامل سه لایه نیمه رسانا که دو لایه کناری از نوع n و لایه میانی از نوع p است. این ساختار به جهت جاری شدن الکترون‌ها با جهت جریان یکی است.
ترانزیستورهای اثر میدان (Field-Effect Transistor)
- ساختار ترانزیستور اثر میدان:
- JFET: شامل یک لایه نیمه رسانا و یک لایه اکسید که با ولتاژ کنترل می‌شود.
MOSFET: شامل یک لایه نیمه رسانا و یک لایه اکسید که با ولتاژ کنترل می‌شود
کاربرد ها
تراشه حافظه کامپیوتر: ترانزیستورها در تراشه‌های حافظه کامپیوتر به عنوان سوئیچ‌های کوچک عمل می‌کنند. این تراشه‌ها اطلاعات را به عنوان بارهای الکتریکی ذخیره می‌کنند.
دلایل سوختن ترانزیستور ها:
سوختن ترانزیستور می‌تواند دلایل زیادی داشته باشد. از جمله این دلایل می‌توان به:
- اعمال ولتاژ بالا: اعمال ولتاژ بالای بیش از حد مجاز به ترانزیستور یکی از علت های آن است. این ولتاژ ممکن است از EMITTER به ترانزیستور منتقل شود.
- جریان بیش از اندازه: اعمال جریان بیش از حد قدرت سوئیچ ترانزیستور نیز، باعث داغ شدن و در نهایت سوختن آن می شود..
- جریان های ضربه ای و ولتاژ بالا: همچنین قطعات نیمه‌هادی یا سویچینگ که اتصال کوتاه هستند، می توانند به دلیل وجود جریان‌های ضربه‌ها یا ولتاژ بالا بسوزند.
- عدم ایده آل بودن دیفیوژن قطعات: در هنگام ساخت قطعات عدم ایده آل بودن دیفیوژن قطعات ممکن است باعث سوختن ترانزیستور شود.قابلیت سریعی که ترانزیستورها دارند، باعث می‌شود آنها برای ذخیره داده‌ها در فضای فشرده ایده‌آل باشند. به طور مثال: درکامپیوتر هایی که نیازبه دسترسی سریع به مقدار زیادی از داده ها می باشد، کاربرد دارد.
- سوئیچ‌ها:ترانزیستورها به عنوان سوئیچ‌ها استفاده می‌شوند. قابلیت سریع خاموش و روشن شدن آنها، در مدارهای دیجیتال مورد توجه است و جریان برق را با دقت زیاد منتقل می کنند.
- تقویت کننده‌ها:کاربرد دیگر این است که به عنوان تقویت کننده از آن استفاده می شود.به این صورت که: سیگنال الکتریکی کوچکی را در ورودی می‌گیرند و آن را در خروجی تقویت می‌کنند. به طور مثال می توان از آن، برای تقویت صدا استفاده کرد.
نحوه تست ترانزیستور با مولتی متر
برای آگاهی از سالم یا معیوب بودن ترانزیستور ها می توان از ، اهم مترهای دیجیتال کمک گرفت. در ادامه به روش تست آن را می پردازیم.
- – ترانزیستور را از مدار جدا کرده و اهم متر را در حالت اهمی سنج قراردهید.
- یک اتصال دیود را با سیم‌های مولتی‌متر که در یک طرف قرار دارند اندازه‌گیری کرده و سپس سیم های مولتی متر را در وضعیت معکوس قرار دهید.
- یک طرف اتصال دیود باید مقاومت بسیار بالا(بالاتر از۱اهم) وطرف دیگر مقاومت بسیار کمتر (شاید چند صد هزار اهم) را نشان دهد .این کار را برای اتصال هر دیود انجام دهید.
- اگر این مورد برای تمام لیدهای ترانزیستور باشد، ترانزیستور سالم و در غیر این صورت معیوب است.
مجموعه مهران پاور الکترونیک، نماینده برند محبوب امپایر، مفتخر به ارائه با کیفیت ترین مولتی متر های دیجیتال و دیگر ابزارآلات الکترنیکی در ایران می باشد. مولتی متر های امپایر با قابلیت ها، سایزها و قیمت های متفاوت ، نیاز شما را دراندازه گیری پارامترهای الکترونیکی برآورده می سازد. شما می توانید جهت خرید مولتی مترهای دیجیتال امپایر، با قابلیت تست ترانزیستور به بخش محصولات مراجعه کرده و با مطالعه مشخصات فنی، مولتی متر مورد نظر خود را تهیه نمایید.
