کاربرد ترانزیستور و آشنایی با انواع مختلف آن

به طور کلی تزانزیستور نوعی ابزار نیمه رسانان به شمار می آید که وظیفه تنظیم جریان و یا ولتاژ را بر عهده داشته و اغلب به عنان تقویت کننده و سوئیچ در وسایل الکتریکی کاربرد دارد. به همین خاطر می توان گفت که ترانزیستور نقش مهمی در دنیای برق، سیستم های الکتریکی و مدارات دارد و نمی توان از اهمیت آن چشم پوشی نمود. در ادامه به انواع کاربرد ترانزیستور می پردازیم.

آشنایی با کاربرد ترانزیستور

بهتر است بدانید که در واقع تزانزیستور یک وسیله نیمه رسانا سه ترمیناله می باشد که از عناصری مانند سیلیکون و ژرمانیوم ساخته شده و اغلب برای تنظیم جریان، سوئیچ سیگنال های الکتریکی و یا تقویت سیگنال ورودی برای تولید سیگنال خروجی قوی تر مورد استفاده قرار می گیرد.

توجه داشته باشید مهم ترین ویژگی ترانزیستور به عنوان یک ابزار نیمه رسانا این است که می تواند سطح رسانا بودن خود را با توجه به شرایط تغییر دهد به عبارت دیگر در برخی موقعیت ها به عنوان یک رسانای برق عمل کرده و در موقعیت های دیگر نارسانا شده و جریان برق کمی را از خود عبور خواهد داد.

بیشتر انواع این ابزار به صورت جداگانه بسته بندی می شوند اما با این حال می توانند در یک مدار مجتمع و یا IC نیز قرار بگیرند و البته که تعداد ترانزیستور های مورد استفاده در مدارات مجتمع به کاربرد آن ها بستگی خواهد داشت. تزانزیستورها اغلب کوچک و چند منظوره بوده و در حال حاضر هر وسیله الکتریکی دارای حداقل یک تا چندین نوع ترانزیستور خواهد بود.

به طور کلی در مورد اهمیت حضور ترانزیستور در دنیای الکترونیک همین بس که بدون این ابزار امکان دسترسی به اینترنت یا استفاده از کامپیوتر وجود نداشت و بعید به نظر خواهد آمد که تلویزیون خانه تان از کیفیت تصویری خوبی برخوردار  باشد. بسیاری از ترانزیستور ها از قطعه جامد یک ماده نیمه رسانا ساخته می شوند که دارای حداقل سه ترمینان برای اتصال به یک مدار خارجی خواهد بود.

اساسی ترین عنصر ماژول قدرت در ترانزیستور ها را می توان تراشه سیلیکون آن دانست که اغلب به دلیل استفاده زیاد از تنظیمات دارلینگتن در بسیاری از ترانزیستور های دو قطبی و ماژول های ترانزیستور از تراشه های دارلینگتن استفاده شده است.

انواع مختلف ترانزیستور

در واقع ترانزیستور ها انواع مختلفی را شامل می شوند که در ادامه به بیان انواع آن ها پرداخته ایم.

• ترانزیستور دو قطبی:

ترانزیستور دو قطبی پیوندی و یا BJT نوعی وسیله الکتریکی سه ترمیناله به شمار می آید که از مواد نیمه رسانای آلاییده ساخته شده و ممکن است در کاربر های تقویت و سوئیچینگ مورد استفاده قرار بگیرد. علت نام گذاری این ترانزیستور این است که عملکرد آن تحت تاثیر الکترون ها و حفره ها خواهد بود.

این نوع ابزار دارای سه ترمیناله به نام های امیتر، کالکتور و بیس است و در آن جریان کوچک در ترمینال بیش که از بیس به امیتر می رود، می تواند جران بسیار بزرگ تر بین ترمینال های کالکتور و امیتر را سوئیچ یا تقویت نماید. ترانزیستور های دو قطبی معمولا به دو دسته PNP و NPN تقسیم می شود.

• ترانزیستور دارلینگتن:

ترانزیستور دارلینگتن در واقع ترکیبی از دو ترانزیستور دو قطبی می باشد که اتصال آن ها به گونه ای خواهد بود که جریان تقویت شده توسط ترانزیستور اول در ترانزیستور دوم بیشتر تقویت می شود. این نوع ترانزیستور مجتمع نسبت به دو ترانزیستور جداگانه جای کمتری اشغال کرده و هر دو آن ها می توانند یک کالکتور را با یکدیگر به اشتراک بگذارند.

• ترانزیستور مافست:

این نوع ترانزیستور اثر میدان ماسفت برای کنترل رسانایی یک کانال در مدارات مجتمع استفاده می شود. از جمله اهداف استفاده از این ابزار می توان به محدود کردن سطوح قدرت دستگاه، ذخیره داده و استفاده به عنوان سوئیچ در طیف گسترده ای از دستگاه های الکتریکی اشاره کرد.

• ترانزیستور IGBT:

این نوع ترانزیستور که با عنوان دو قطبی نیز شناخته می شود با گیت عایق نوعی ابزار نیمه رسانای سه ترمیناله و ترکیبی از ترانزیستور پیوندی و ترانزیستور اثر میدان خواهد بود که اغلب به عنوان سوئیچ الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد و به دلیل تلفیق قابلیت های دو نوع ترانزیستور توان و عملکرد بهتری خواهد داشت.

امروزه از این ابزار در بسیاری از وسایل مدرن مانند اتومبیل های برقی، قطار ها، یخچال های سرعت متغیر، سیستم های تهویه مطبوع و حتی سیستم های استریو با آمپلی فایر سوئیچینگ استفاده می شود.

طرز کار ترانزیستور

در واقع کاربرد ترانزیستور ها به این صورت خواهد بود که چنانچه پیوند BE را به صورت مستقیم بایاس به معنای اعمال ولتاژ و تحریک است، نمایید به گونه ای که این پیوند PN روشن گردد. برای انجام این کار کافی است که به این پیوند تقریبا ۰.۶ تا ۰.۷ ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال خواهد شد که در این صورت از مدار بسته شده میان E و C می توان جریان بسیار بالایی کشید.

توجه داشته باشید که در حالت عادی میان E و C هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض اینکه شما پیوند BE را به پلاریته موافق بایاس نمایید این پیوند تقریبا به صورت اتصال عمل می کند و شما عملا می توانید از پایه های E و C جریان قابل ملاحظه ای بکشید.

با این کار مشاهده می کنید که با برقراری یک جریان کوچک IB شما می توانید یک جریان بزرگ IC را داشته باشید. این مددار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی خواهد بود برای مثال شما می توانید در مدار کلکتور یک رله قرار دهید که با جریان مثلا چند آمیزی کار می کند و در عوض با اعمال یک جریان بسیار ضعیف در حد میلی آمپر حتی کمتر در مدار بیس که ممکن است از طریق یک مدار دیجیتال تهیه شود به رله فرمان روشن یا خاموش شدن بدهید.

کاربرد فراوان ترانزیستورها

توجه داشته باشید که ترانزیستور ها هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربرد های بسیار وسیعی دارند. در مدارات آنالوگ ترانزیستور در حالت فعال کار می کند و می توان از ان به عنان تقویت کننده و یا تنظیم کننده ولتاژ استفاده نمود.

همچنین در مدارات دیجیتال ترانزیستور در دو ناحیه قطع و اشباع فعالیت خواهد کرد که می توان از این حالت ترانزیستور در پیاده سازی مدار منطقی، حافظه و سوئیچ کردن استفاده نمود. با این حال در ادامه به بیان سایر کاربرد های این ابزار پرداخته ایم.

• در تقویت کننده ها (تقویت جریان)
• در تثبیت کننده ها (به عنوان سوئیچ یا کلید)
• در نوسان ساز ها (در مدارات اسیلاتور)
• در مخلوط کننده ها (مدارات میکسر)
• در مدارات مدولاتور
• در مدارات آشکارساز

همچنین در پایان پیشنهاد می شود برای اطلاع از دیگر دانستنی های علمی نظیر انواع کابل فلت و کاربرد جیوه قرمز در پزشکی می توانید به سراغ این لینک ها بروید.

منبع : آرگا