ترانزیستور از اجزای اصلی مدارهای الکترونیکی می باشد. از عناصر نیمه هادی مانند سیلیکون، سیلیسیم و ژرمانیوم ساخته می شود. در ادامه به این سوال که ترانزیستور چیست پاسخ خواهیم داد و به معرفی انواع ترانزیستور و تفاوت آنها خواهیم پرداخت.ترانزیستور از اجزای اصلی مدارهای الکترونیکی می باشد. از عناصر نیمه هادی مانند سیلیکون، سیلیسیم و ژرمانیوم ساخته می شود. ترانزیستور 3 تا پایه دارد.
ترانزیستور قلب تپنده مدار های الکترونیکی است که جزء اصلی تراشه های الکترونیکی را تشکیل می دهد.ترانزیستور ها در مدار گاهی به صورت کلید قطع و وصل و گاهی به صورت تقویت کننده ولتاژ یا جریان مورد استفاده قرار می گیرد.ترانزیستور از عناصری به نام نیمه هادی مانند سیلیکون، سیلیسیم و ژرمانیوم ساخته می شود، نیمه هادی ها جریان الکتریسیته را نسبتا خوب هدایت می کنند به همین دلیل به آنها نیمه هادی می گویند.
ترانزیستور می تواند مقدار هادی بودن خود را تغییر دهد (اما نه به اندازه ای خوب که رسانا خوانده شوند مانند مس و آلومنیوم و نه تقریبا بد به اندازه ای که عایق نامگذاری شوند مانند شیشه در واقع میزان رسانایی یک نیمه هادی وابسته به پارامترهایی مثل دما و تعداد کم یا زیاد الکترون ها هست) بنابراین در برخی شرایط رسانای جریان برق هستند و در برخی موارد به صورت نارسانا عمل می کنند.ترانزیستورها 3 تا پایه دارند.ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد.
انواع ترانزیستور
ترانزیستورها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند که در ساختار و نحوه فعال شدن تفاوت دارند.
ترانزیستور دوقطبی پیوندی BJT) Bi-polar junction transistor)
ترانزیستور دارای سه پایه به نام های کلکتور، بیس و امیتر می باشد. کلکتور با حرف C، بیس با حرف B و امیتر با حرف E نمایش داده می شود.گاهی اوقات این پایه ها در طرف مسطح ترانزیستور مشخص شده اند.ترانزیستور دارای یک طرف صاف و یک طرف گرد می باشد.اگر طرف گرد آن رو به روی شما باشد پایه ی کلکتور سمت چپ, بیس در وسط و امیتر در سمت راست خواه بود. ترانریستور در سیستم های آنالوگ به عنوان تقویت کننده جریان و در سیستم های دیجیتال به عنوان کلید قطع و وصل جریان می باشند.
در سیستم های دیجیتال بیس,سوئیچ خاموش و روشن ترانزیستور می باشد.اگر جریان به سمت بیس جاری شود,جریان از کلکتور به سمت امیتر جاری خواهد شد و اگر جریانی به سمت بیس نداشته باشیم,جریان نمی تواند از کلکتور به سمت امیتر جاری شود.ساختار داخلی ترانزیستور های دو قطبی، تشکیل شده از سه قطعه نیمه هادی دارای ناخالصی های منفی (N) و مثبت (P) است که به صورت های ترکیبی از NPN یا PNP ساخته می شوند.
تنها تفاوت بین PNP و NPN در جهت پیکان امیتر است اگر جهت پیکان به سمت داخل بود نوع ترانزیستور PNP هست و اگر جهت پیکان به سمت بیرون بود نوع ترانزیستور NPN است.به این معنا که در PNP باید جریانی الکتریکی از پایه امیتر به سمت بیس ایجاد شود و با ایجاد چنین ولتاژی بین پایه بیس و امیتر، جریانی الکتریکی از امیتر به سمت کلکتور ایجاد خواهد شد. البته جریان ایجاد شده بین امیتر و کلکتور، به نسبت جریان اولیه بین امیتر و بیس، NPN با برقراری جریان از پایه بیس به سمت امیتر، جریانی از کلکتور به سمت اِمیتر نیز ایجاد می شود بیشتر است.
ترانزیستور اثر میدان FET) Field Effect Transistors)
دسته ای از ترانزیستورها هستند که مبنای کار کنترل جریان در آن ها توسط یک میدان الکتریکی صورت می گیرد. با توجه به اینکه در این ترانزیستورها تنها یک نوع حامل بار در ایجاد جریان الکتریکی دخالت دارند، می توان آن ها را جزو ترانزیستورهای تک قطبی محسوب کرد که در مقابل ترانزیستورهای دو قطب قرار می گیرند. ترانزیستورهای اثر میدان دارای سه پایه ی سورس، درین و گیت هستند.
این دسته از ترانزیستورها خود به دو گروه ماسفت و جی فت تقسیم می شوند. در این نوع ترانزیستورها، برخلاف ترانزیستورهای دو قطبی پیوندی که کنترل جریان امیتر و کلکتور با جریان ورودی به بیس صورت می گیرد، کنترل جریان سورس و درین با اعمال ولتاژ به گیت صورت می گیرد. ترانزیستور FETیک وسیله ی حساس به ولتاژ است.
FET دارای سه پایه با نام های درِین D - سورس S و گیت G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می نماید. FET دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می کند. FETها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند.
ترانزیستور اثر میدانی(MOSFET)
برای تعویض یا تقویت سیگنال ها استفاده می شودMOSFET همانند JFET عمل می کند اما دارای ترمینال G است که از کانال رسانا جدا شده است. برای تعویض یا تقویت سیگنال ها استفاده می شود. از قابلیت تغییر رسانایی با مقدار ولتاژ اعمال شده می توان برای تقویت یا تعویض سیگنال های الکترونیکی استفاده کرد.
MOSFET اکنون در مدارهای دیجیتال و آنالوگ متداول تر از BJTs هستند.MOSFET تقریباً رایج ترین ترانزیستور در مدارهای دیجیتالی است، زیرا صدها هزار یا میلیون ها از آنها ممکن است در یک تراشه حافظه یا ریز پردازنده گنجانده شوند. از آنجا که می توان آنها را از نوع نیمه هادی از نوع p یا نوع n ساخت، از جفت های مکمل ترانزیستور MOS می توان برای ساخت مدارهای سوئیچینگ با مصرف انرژی بسیار کم، به شکل منطق CMOS استفاده کرد.
ساختار ماسفت
این دستگاه چهار ترمینال با پایانه های منبع (S)، دروازه (G)، تخلیه (D) و بدنه (B) است. کار یک MOSFET به خازن MOS بستگی دارد خازن MOS قسمت اصلی MOSFET است سطح نیمه هادی در لایه اکسید زیر که بین پایانه های منبع و تخلیه قرار دارد با اعمال ولتاژ دروازه مثبت یا منفی می توان از نوع p به n معکوس کرد. هنگامی که ولتاژ دروازه مثبت را اعمال می کنیم، سوراخ های موجود در زیر لایه اکسید با نیروی دافع و سوراخ ها با بستر به سمت پایین فشار می یابند منطقه کاهش جمعیت با بارهای منفی محدود که با اتمهای پذیرنده همراه است، جمع شده است.
کانال رسیدن الکترون ها شکل می گیرد. ولتاژ مثبت نیز الکترون ها را از منبع n و تخلیه مناطق به کانال جذب می کند. حال اگر ولتاژ بین تخلیه و منبع اعمال شود، جریان آزادانه بین منبع و تخلیه جریان می یابد و ولتاژ گیت الکترون های موجود در کانال را کنترل می کند اگر ولتاژ منفی اعمال کنیم، یک کانال سوراخ زیر لایه اکسید تشکیل می شود.
+P محل جریان و منبع قوی در مدل N است.جریان به دلیل وجود حفره های دارای جریان با بار مثبت که به عنوان کانال POS MOSFET نیز شناخته می شود، جریان می یابد. وقتی ولتاژ منفی را به G اعمال می کنیم، الکترونهای موجود در زیر لایه اکسید نیروی دافعه را جذب(تحمل) می کنند و به سمت پایین به داخل بستر رانده می شوند منطقه تخلیه توسط بارهای مثبت محدودی که با اتمهای اهدا کننده در ارتباط هستند جمع شده است. ولتاژ دروازه منفی همچنین سوراخ هایی از منبع p و منبع تخلیه را به داخل کانال کانال جذب می کند.
+Nمحل جریان و منبع قوی در مدل P است. جریان به دلیل جریان الکترونهایی با بار منفی، که به عنوان کانال N MOSFET نیز شناخته می شود، جریان می یابد. هنگامی که ما از ولتاژ مثبتG استفاده می کنیم، سوراخ های موجود در زیر لایه اکسید نیروی دافع کننده را تجربه می کنند و سوراخ ها به سمت پایین به سمت بارهای منفی محدود شده که با اتم های گیرنده در ارتباط هستند سوار می شوند. ولتاژ دروازه مثبت همچنین الکترونها را از منبع n و منبع تخلیه به کانال جذب می کند بنابراین یک کانال دستیابی به الکترون شکل می گیرد.
ترانزیستور اثر میدانی نیز مانند Jfet ها عمل می کنند با این تفاوت که جریان ورودی گیت آنها صفر است. همچنین رابطه جریان با ولتاژ نیز متفاوت است. این ترانزیستورها دارای دو نوع PMOS و NMOS هستند که تکنولوژی استفاده از دو نوع آن در یک مدار تکنولوژی CMOS نام دارد. این ترانزیستورها امروزه بسیار کاربرد دارند زیرا به راحتی مجتمع می شوند (فابلیت استفاده در آی سی را دارد)و فضای کمتری اشغال می کنند. همچنین مصرف توان بسیار ناچیزی دارند.نقطه کار این ترانزیستورها نسبت به دما حساس است وتغییر می کند. بنابراین بیشتر در سوئیچینگ بکار می روند.تفاوت اصلی MOSFETو JFET این بار این است کهMOSFET به دو شکل اساسی موجود است:
تفاوت MOSFET و ترانزیستور FET
ماسفت ها در مقایسه با بی جی تی ها بسیار کوچکند.ماسفت ها در بازه ای از گستره عملکردشان مانند یک مقاومت کنترل شده با ولتاژ عمل می کنند و نسبت به آی سی های مقاومتی مشابه جای کمتری در تراشه ها می گیرند.ماسفت ها مقاومت بسیار زیاد ورودی شان است؛ این ویژگی بدین معنا خواهد بود که ثابت زمانی مدار ورودی به قدری بالا است که اجازه می دهد بار الکتریکی ذخیره شده در خازن کوچک ورودی برای مدت طولانی باقی بماند و بتوان از آن به عنوان یک ابزار ذخیره سازی در مدارهای دیجیتال استفاده کرد.
ماسفت ها قابلیتشان در مصارف توان بالا است که می توانند جریان ها زیاد را در چند نانوثانیه کلیدزنی کنند که این مدت نسبت به آنچه در بی جی تی ها امکان پذیر است بسیار سریع تر است همین ویژگی امکان استفاده از ماسفت ها را در مدارهای فرکانس بالایِ توان بالا ممکن می سازد.ماسفت ها در مدارهای دیجیتال این است که توان مصرفی آن ها در حالت خاموش تقریباً صفر است.
ترانزیستورپیوند اثر میدانی (JFET) junction gate fieid و effect transistor
ترانزیستور اثر میدان، و با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می شود از آنجا که عملکرد آنها به یک میدان الکتریکی (از این رو اثر میدان نام) تولید شده توسط ولتاژ ورودی گیت متکی است، این باعث می شود تا JFET یک قطعه مبتنی بر ولتاژ باشد.
ترانزیستور پیوند اثر میدانی JFET دو دسته است نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Typeدارد درواقع ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه ای هستند نواحی کار این ترانزستورها شامل "فعال" و "اشباع" و "ترایود" است و موارد مصرف این نرانزیستور با توجه به پیشرفت روز افزون صنعت الکترونیک و به دلیل جریان دهی محدود و عدم امکان استفاده در آی سی ها کمتر شده است.ترانزیستور پیوند اثر میدانی، یک قطعه کنترل شده با ولتاژ است، هیچ جریانی از گیت آن نمی گذرد. بنابراین، جریان سورس (ISIS) گذرنده از آن، برابر با جریان درین (IDID) است.
مقایسه ترانزیستورBJT-FET
ترانزیستور های پیوندی دوقطبی BJT
ویژگی ها:
ویژگی ها:
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
