شاید جالب باشد که بدانید تا دهه های گذشته نشانی از انواع ترانزیستور ها در دسته بندی های قطعات الکترونیکی وجود نداشت. اما ترانزیستور از کجا آمده و انواع آن کدامند؟
اصلاً ترانزیستور به چه دردی می‌خورد و چه کاربرد هایی دارد؟ در ادامه مقاله همراه با قطعات الکترونیکی الکتروهایپر باشید تا به پاسخ این سوالات برسید.
تاریخچه ساخت ترانزیستور
روز سه شنبه 16 دسامبر 1947 هنگامی که سه فیزیکدان به نام های جان باردین، والتر براتین و ویلیام شاکلی در آزمایشگاه بل در نیوجرسی آخرین اختراع خود را جشن می‌گرفتند، هرگز تصور نمی کردند که آینده دنیای الکترونیک را برای همیشه تغییر داده اند. تمام تلاش آن ها پیرامون توسعه نوع جدیدی از تقویت کننده های تلفن در ایالات متحده آمریکا بود، اما با گذشت زمان مشخص شد آن چه که آن ها اختراع کردند کاربردهای بسیار گسترده تری دارد.
این سه دانشمند اولین ترانزیستور عملی، معروف به ترانزیستور تماس نقطه ای را ساختند، هرچند امروزه گستره وسیعی از انواع ترانزیستور در جهان ساخته می‌شود اما همچنان تلاش های باردین، براتین و شاکلی در سال 1947 به عنوان نقطه عطف پیدایش ترانزیستور در نظر گرفته می‌شود.
برای درک اهمیت این موضوع تنها کافی است به این نکته اشاره کنیم که ابزاری که با آن در حال مطالعه این مقاله هستید بین صد هزار تا میلیون ها ترانزیستور را در خود جای داده است. بنابراین اگر انواع ترانزیستور ها اختراع نمی شدند زندگی امروزه ما بسیار متفاوت تر از آن چیزی بود که اکنون شاهد آن هستیم.
ترانزیستور چیست؟
نام ترانزیستور از ادغام دو کلمه Transfer به معنای «انتقال» و Resistor به معنای «مقاومت» گرفته شده است. بنابراین در نگاه اول، این برداشت حاصل می‌شود که ترانزیستور عمل انتقال مقاومت را انجام می دهند. با پیشرفت فناوری و توسعه انواع ترانزیستور ها، اهداف گوناگونی برای این قطعه الکترونیکی کوچک در نظر گرفته شد، اما به طور عمده از آن ها به عنوان «تقویت کننده» یا «سوییچ» استفاده می‌کنند.
یک مقاله تخصصی و کامل درباره “معرفی ترانزیستور و کارکرد آن” را کلیک کنید و ببینید.
کاربرد های ترانزیستور
انواع ترانزیستور ها بطور کلی 2 کار را در مدار انجام می‌دهند که عبارتند از:
- تقویت کننده
- استفاده بعنوان سوئیچ
که در ادامه خواهیم گفت هرکدام به چه معنایی است.
استفاده از ترانزیستور ها به عنوان تقویت کننده
این نوع ترانزیستور ها یک جریان الکتریکی کوچک را در یکی از ترمینال های خود (جریان ورودی) می‌گیرند و به دنبال آن یک جریان الکتریکی بسیار بزرگتر را در ترمینال دیگر (جریان خروجی) تولید می‌کنند. در واقع این نوع ترانزیستور ها با کنترل جریان الکترون ها، عمل تقویت جریان را انجام می دهند. نخستین کاربرد های انواع ترانزیستور تقویت کننده در مواردی مانند سیستم تلفن، رادیو و سمعک بود.
استفاده از انواع ترانزیستور به عنوان سوییچ
در ترانزیستور هایی که به عنوان سوییچ کار می‌کنند، جریان الکتریکی کوچکی که از قسمتی از ترانزیستور می‌گذرد، این امکان را فراهم می‌کند تا جریان بسیار بیشتری از قسمت دیگر ترانزیستور عبور کند. به عبارت دیگر جریان کوچک می‌تواند جریان بزرگ را روشن کند.
اساساً همه تراشه های کامپیوتری این گونه کار می‌کنند. به عنوان مثال یک تراشه حافظه حاوی صدها میلیون یا حتی میلیاردها عدد از انواع ترانزیستور است که هرکدام را می‌توان به صورت جداگانه خاموش (صفر) یا روشن (یک) نمود. بنابراین تراشه فوق قادر است میلیاردها کاراکتر (صفر و یک، اعداد و حروف معمولی) را ذخیره کند.
انواع ترانزیستور
طیف گسترده‌ای از انواع ترانزیستور وجود دارد اما وجه اشتراک همه آن ها این است که گردش جریان الکتریکی در این قطعات با افزودن الکترون تنظیم می‌شود. علاوه بر این اغلب ترانزیستور ها از یک ماده نیمه هادی ساخته میشوند و دارای حداقل سه پایانه برای اتصال به مدار خارجی هستند.
ترانزیستور ها با اندازه های متفاوت و برای اهداف مختلف در قطعات الکتریکی مورد استواده قرار می‌گیرند. تنوع بین آن ها بسیار زیاد است، اما می‌توان انواع ترانزیستور را بر اساس ویژگی های پیکربندی و مکانیسم عمل به دو دسته عمده زیر تقسیم میشوند، هرکدام از این دسته ها دارای زیرمجموعه هایی هستند که در ادامه چند نمونه از آن ها را ملاحظه می فرمایید.
ترانزیستور دو قطبی پیوندی (BJT)
- ترانزیستور دارلینگتون که در واقع دو ترانزیستور دوقطبی متصل به هم است.
- ترانزیستور دوقطبی دروازه ای عایق (IGBT)؛ این نوع ترانزیستور یک دستگاه نیمه هادی قدرت ترمینالی است که معمولاً به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می‌شود.
ترانزیستور اثر میدانی (FET)
- ترانزیستور پیوند اثر میدانی (JFET)
- ترانزیستور اثر میدان نیمه‌هادی اکسید-فلز (MOFET)؛ این گروه از انواع ترانزیستور در مدارهای مجتمع برای کنترل انتقال در یک کانال (مانند سوییچینگ و محدود کردن سطح قدرت یک دستگاه یا داده های ذخیره شده در آن) استفاده می شوند.
درصورت تمایل برای خرید انواع ترانزیستور میتوانید به صفحه بایگانی های ترانزیستور مراجعه نموده و یا با کارشناسان فروش الکتروهایپر تماس حاصل فرمایید.
تلفن های تماس: 05137052400 – 09305555903
ترانزیستور دوقطبی پیوندی
ترانزیستور دو قطبی پیوندی (Bipolar Junction Transistors) که آن را به اختصار BJT می نامند یکی از انواع ترانزیستور است که از دو اتصال PN تشکیل می شود. این ترانزیستور ها قادر به تقویت و بزرگنمایی سیگنال ها هستند. ترانزیستور BJT سه پایانه با نام های کلکتور، امیتر و بیس (پایه) دارد و از الکترون ها و حفره ها به عنوان حامل بار استفاده می‌کند. برای انجام فرایند تقویت نیاز است منبع تغذیه DC به آن متصل باشد، در این حالت سیگنال اعمال شده به ترمینال بیس (سیگنال با دامنه کوچک)، به صورت تقویت شده در پایانه کلکتور قابل جمع آوری است. دو نوع ترانزیستور دو قطبی پیوندی وجود دارد که در تصویر زیر ملاحظه می فرمایید.
همانطور که در تصویر بالا مشخص است، این گروه از انواع ترانزیستور از سه لایه مواد نیمه هادی متصل به هم تشکیل شده‌اند که هرکدام از این لایه ها با یک کنتاکت (سیم اتصال) با مدار در ارتباط هستند. لایه N دارای الکترون آزاد و در نتیجه بار منفی است، بنابراین در صورت اعمال سیگنال از طریق ترمینال بیس، جریان از سمت N به سمت P برقرار می‌شود. در دو تصویر زیر مسیر جریان ترانزیستور را در ترانزیستور دو قطبی پیوندی NPN و PNP نشان داده شده است.
با توجه به این که این گروه از انواع ترانزیستور بسیار در دسترس هستند، آن ها را در مدل ها و برای اهداف مختلف طراحی می کنند. کاربرد اصلی آن ها در مدار های گسسته است و به دلیل این که نسبت به انواع ترانزیستور های MOSFET، رسانایی بالاتر و خروجی بهتری دارند برای اهداف مرتبط با فرکانس بالا مناسب تر هستند. (مانند فرکانس رادیویی، تقویت کننده سیگنال های ضعیف، فتوسل مجاورتی فلزی و غیره)
ترانزیستور اثر میدانی
همه ترانزیستور ها از طریق کنترل حرکت الکترون ها وظایف خود را انجام می‌دهند، اما مکانیسم عمل همگی آن ها یکسان نیست. ترانزیستور اثر میدانی (Field Effect Transistors) یکی از انواع ترانزیستور است که به وسیله میدان الکتریکی اعمال شده در سراسر محل اتصال، فرایند انتقال مقاومت را انجام می‌دهد.
ترانزیستور های FET نیز دارای سه ترمینال به نام های منبع (Source)، تخلیه (Drain) و گیت (Gate) هستند. در این گروه از انواع ترانزیستور لایه های N و P به روش متفاوتی در کنار هم قرار گرفته اند که در تصویر زیر ملاحظه می‌فرمایید.
ترانزیستور پیوند اثر میدانی
ترانزیستور پیوند اثر میدانی یکی از انواع ترانزیستور های FET است که وظیفه کنترل ولتاژ را به عهده دارد؛ در حالی که ترانزیستور BJT کنترل جریان را انجام می‌دهد. جریان در ترانزیستور JFET به دلیل وجود حامل های اکثریت ایجاد می‌شود (حامل های اقلیت نقشی در جریان ندارند)، بنابراین این ترانزیستور ها تک قطبی هستند و امپدانس ورودی آن ها بسیار بالاست.
میدان الکتریکی اعمال شده در سراسر محل اتصال روی عملکرد ترانزیستور JFET اثرگذار است و جریان عبوری از کانال توسط ولتاژ ترمینال گیت کنترل می شود. بنابراین در حالت عادی هیچ جریانی در این ترمینال (Gate) وجود ندارد.
کلام آخر
دانستیم که ترانزبستور چیست، در چه تاریخی ساخته شده و انواع ترانزیستور کدام است. نکته مهم در خرید و تهیه ترانزیستور توجه به نوع و کارکرد آن است که در صورت استفاده بتوان از ترانزیستور مناسب در مدار الکتریکی استفاده نمود.
جهت تهیه ترانزیستور و هر قطعه الکترونیکی تحقیقات لازم را انجام دهید و با کارشناسان مربوطه در ارتباط باشید.
منابع: britannica , circuitglobe , techtarget
قظعات الکترونیکی الکتروهایپر
سوالات متداول
- بهتر است تست انواع ترانزیستور با چه وسیله ای انجام شود؟
برای تست ترانزیستور ها روش های مختلفی وجود دارد که سریع ترین و بهترین راه استفاده از مولتی متر می‌باشد.
- نوع فیبر مدار چاپی در کارکرد ترانزیستور تأثیر گذار است؟
بله، دانستن انواع متریال فیبر مدار چاپی بر روی کارکرد ترانزیستور و سایر قطعات الکترونیکی تأثیر گذار است.
