ترانزیستور BJT چیست؟

ترانزیستور BJT یا پیوندی دوقطبی نوعی ترانزیستور است که از هر دو الکترون و حفره به عنوان حامل بار استفاده می کند. این قطعه دارای سه پایه خروجی به نام های امیتر، بیس و کلکتور است. بسته به نحوه بایاس شدن ترانزیستور، می توان از آن برای سوئیچینگ یا تقویت سیگنال ها استفاده کرد.

ترانزیستور BJT می تواند از نوع PNP یا NPN باشد که به نوع چیدمان نیمه هادی های نوع p و n بستگی دارد. فلش در نماد ترانزیستور BJT جهت جریان متعارف بین بیس و امیتر را نشان می دهد.

ترانزیستور BJT چگونه کار می کند؟

ترانزیستور BJT با استفاده از یک جریان کوچک در پایه، جریان بزرگتر در کلکتور را کنترل می کند. جریان پایه میزان روشن یا خاموش شدن ترانزیستور را تعیین می کند که بر جریان کلکتور تأثیر می گذارد. نسبت جریان کلکتور به جریان پایه، بهره ترانزیستور نامیده می شود و بسته به نوع و مدل ترانزیستور متغیر است.

بسته به نحوه بایاس شدن، از ترانزیستور می توان برای سوئیچینگ یا تقویت سیگنال ها استفاده کرد. بایاس به معنای اعمال ولتاژ معینی به پایه نسبت به امیتر است. روش های مختلفی برای بایاس ترانزیستور وجود دارد، مانند بایاس ثابت، بایاس تقسیم ولتاژ، بایاس امیتر و غیره.

نوشته های مرتبط

رایج ترین انواع ترانزیستور BJT ، NPN و PNP هستند که چیدمان متفاوتی از مواد نیمه هادی نوع p و n دارند. ترانزیستور NPN دارای دو ناحیه نوع n است که توسط یک ناحیه نوع p جدا شده است، در حالی که ترانزیستور PNP دارای دو ناحیه نوع p است که توسط یک ناحیه نوع n جدا شده است. فلش در نماد ترانزیستور BJT جهت جریان متعارف بین بیس و امیتر را نشان می دهد.

کاربردهای ترانزیستور BJT چیست؟

ترانزیستورهای BJT کاربردهای گسترده ای در الکترونیک دارند، از جمله:

تقویت: ترانزیستورهای BJT می توانند سیگنال های ضعیف مانند صدا، جریان یا ولتاژ را تقویت کنند. آنها با استفاده از جریان پایه کوچک، جریان کلکتور بزرگتری را کنترل می کنند. با پیکربندی ترانزیستور به روش های مختلف مانند بیس مشترک، امیتر مشترک یا کلکتور مشترک، می توان به سطوح مختلفی از بهره، امپدانس ورودی و امپدانس خروجی دست یافت.

سوئیچینگ: ترانزیستورهای BJT با کارکرد در ناحیه اشباع یا قطع، می توانند به عنوان سوئیچ عمل کنند. در ناحیه اشباع، ترانزیستور کاملاً روشن است و اجازه می دهد جریان زیادی از کلکتور به امیتر جریان یابد. در ناحیه قطع، ترانزیستور کاملاً خاموش است و جریان را مسدود می کند. از ترانزیستورهای BJT می توان برای روشن و خاموش کردن سایر دستگاه ها مانند LED، رله، موتور و غیره استفاده کرد.

نوسان سازی: ترانزیستورهای BJT با استفاده از فیدبک مثبت یا مدارهای احیا کننده، می توانند سیگنال های نوسانی تولید کنند. از این ترانزیستورها می توان برای ساخت نوسان سازهای موج سینوسی، موج مربعی یا دندانه ای استفاده کرد که در فرستنده های رادیویی، تولید سیگنال، زمان بندی و غیره کاربرد دارند.

مدولاسیون: ترانزیستورهای BJT می توانند سیگنال ها را با تغییر دامنه، فرکانس یا فاز یک سیگنال حامل مطابق با سیگنال مدوله کننده، مدوله کنند. از این ترانزیستورها می توان برای ایجاد مدارهای مدولاسیون دامنه (AM)، مدولاسیون فرکانس (FM) یا مدولاسیون فاز (PM) استفاده کرد که در ارتباطات، انتقال داده، رمزگذاری و غیره کاربرد دارند.

مدارهای مولتی ویبراتور: ترانزیستورهای BJT می توانند مدارهای مولتی ویبراتور ایجاد کنند که بین دو یا چند حالت پایدار جابجا می شوند. از این ترانزیستورها می توان برای ساخت مولتی ویبراتورهای آستابل، مونواستابل یا بیستابل استفاده کرد که در تولید پالس، زمان بندی، حافظه و غیره کاربرد دارند.

مطلب مرتبط : ترانزیستور چیست؟ آشنایی با انواع و کاربردهای آن

تصویر ترانزیستور BJT با ۳ پایه مشکی رنگ

انواع مختلف ترانزیستور BJT کدامند؟

این دو نوع ترانزیستور در چیدمان نیمه هادی های نوع p و n و جهت جریان الکتریکی با هم تفاوت دارند.

ترانزیستور NPN: این نوع ترانزیستور دارای دو ناحیه n-type است که توسط یک ناحیه p-type باریک از هم جدا شده‌اند. فلش در نماد آن رو به بیرون است که نشان می‌دهد جریان متعارف از پایه به امیتر جاری می‌شود. وقتی ولتاژ مثبت به پایه نسبت به امیتر اعمال شود، ترانزیستور NPN روشن می‌شود.

ترانزیستور PNP: این نوع ترانزیستور دارای دو ناحیه p-type است که توسط یک ناحیه n-type باریک از هم جدا شده‌اند. فلش در نماد آن رو به داخل است که نشان می‌دهد جریان متعارف از امیتر به پایه جاری می‌شود. وقتی ولتاژ منفی به پایه نسبت به امیتر اعمال شود، ترانزیستور PNP روشن می‌شود.

مطلب مرتبط : آشنایی کامل با ترانزیستور 2N2222A

مشخصات فنی مهم ترانزیستور BJT کدامند؟

مشخصات فنی مهم یک ترانزیستور BJT پارامترهایی هستند که عملکرد، ویژگی ها و محدودیت های آن را توصیف می کنند. برخی از مشخصات رایج عبارتند از:

بهره جریان: این نسبت جریان کلکتور به جریان پایه است که با β (hFE) برای جریان DC و hfe برای جریان AC نشان داده می شود. این مشخصه نشان می دهد که ترانزیستور چقدر می تواند سیگنال ورودی را تقویت کند. بهره جریان بسته به نوع و مدل ترانزیستور متفاوت است و معمولاً در برگه اطلاعات آن ارائه می شود.

حداکثر جریان کلکتور: این ح maximum current است که می تواند از ترمینال کلکتور عبور کند و با IC(max) نشان داده می شود. این مشخصه حداکثر توانی را که ترانزیستور می تواند تحمل کند نشان می دهد. تجاوز از این حد می تواند به ترانزیستور آسیب برساند. حداکثر جریان کلکتور به دما، ولتاژ و عوامل دیگر بستگی دارد.

حداکثر ولتاژ کلکتور-امیتر: این حداکثر ولتاژی است که می تواند بین ترمینال های کلکتور و امیتر اعمال شود و با VCE(max) نشان داده می شود. این مشخصه حداکثر ولتاژی را که ترانزیستور می تواند تحمل کند نشان می دهد. تجاوز از این حد می تواند باعث خرابی ترانزیستور شود. حداکثر ولتاژ کلکتور-امیتر به دما، جریان و عوامل دیگر بستگی دارد.

ولتاژ شکست کلکتور-امیتر: این حداقل ولتاژی است که می تواند باعث خرابی ترانزیستور شود و با BVCEO یا BVCBO نشان داده می شود. این مشخصه ولتاژ معکوس را نشان می دهد که ترانزیستور می تواند مسدود کند. ولتاژ شکست برای اتصالات کلکتور-امیتر و کلکتور-بیس متفاوت است و به سطح دوپینگ و هندسه ترانزیستور بستگی دارد.

جریان قطع کلکتور: این جریانی است که از ترمینال کلکتور عبور می کند زمانی که ترمینال پایه باز است و با ICEO نشان داده می شود. این مشخصه جریان نشتی ترانزیستور را نشان می دهد. جریان قطع کلکتور معمولاً بسیار کوچک است و به دما و ولتاژ کلکتور-امیتر بستگی دارد.

حداکثر توان تلف شده کلکتور: این حداکثر توانی است که می تواند توسط ترمینال کلکتور اتلاف شود و با PD نشان داده می شود. این مشخصه حد حرارتی ترانزیستور را نشان می دهد. تجاوز از این حد می تواند باعث گرم شدن بیش از حد ترانزیستور و تخریب آن شود. حداکثر توان تلف شده کلکتور به دمای محیط، هیت سینک و تهویه بستگی دارد.

ولتاژ اشباع کلکتور-امیتر: این ولتاژ بین ترمینال های کلکتور و امیتر زمانی است که ترانزیستور کاملاً روشن است و با VCE(sat) نشان داده می شود. این مشخصه افت ولتاژ روی ترانزیستور را نشان می دهد. ولتاژ اشباع کلکتور-امیتر معمولاً بسیار کم است و به جریان کلکتور و جریان پایه بستگی دارد.

ولتاژ اشباع بیس-امیتر: این ولتاژ بین ترمینال های بیس و امیتر زمانی است که ترانزیستور کاملاً روشن است و با VBE(sat) نشان داده می شود. این مشخصه ولتاژ مورد نیاز برای روشن کردن ترانزیستور را نشان می دهد. ولتاژ اشباع بیس-امیتر برای ترانزیستورهای سیلیکونی معمولاً حدود 0.7 ولت است و به جریان کلکتور و دما بستگی دارد.

جریان قطع بیس-کلکتور: این جریانی است که از ترمینال کلکتور عبور می کند زمانی که ترمینال امیتر باز است و با ICBO نشان داده می شود. این مشخصه جریان نشتی معکوس ترانزیستور را نشان می دهد. جریان قطع بیس-کلکتور معمولاً بسیار کوچک است و به دما و ولتاژ کلکتور-بیس بستگی دارد.

اینها برخی از مشخصات فنی مهم یک ترانزیستور BJT هستند، اما مشخصات بسیار دیگری نیز وجود دارند که می توان آنها را در برگه اطلاعات یک مدل خاص ترانزیستور یافت.

مزایای استفاده از ترانزیستور BJT چیست؟

از جمله مزایای استفاده از ترانزیستور BJT می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • چگالی جریان بالا: به این معنی که نسبت به سایر انواع ترانزیستور، می توانند جریان بیشتری را در واحد سطح تحمل کنند.
  • افت ولتاژ مستقیم کم: به این معنی که هنگام هدایت جریان، توان کمتری مصرف می کنند و حرارت کمتری تولید می کنند.
  • باند پهنای زیاد: به این معنی که می توانند سیگنال ها را در طیف وسیعی از فرکانس ها تقویت کنند.
  • بهره ولتاژ بهتر: به این معنی که می توانند ولتاژ خروجی را نسبت به ولتاژ ورودی بیشتر افزایش دهند.
  • قابلیت کار در کاربردهای کم توان یا پر توان: بسته به بایاس و پیکربندی مدار.

معایب استفاده از ترانزیستور BJT چیست؟

در کنار مزایای ذکر شده، برخی از معایب استفاده از ترانزیستورهای BJT عبارتند از:

  • نویز بیشتر: آنها نسبت به سایر انواع ترانزیستور، نویز بیشتری تولید می کنند که می تواند بر کیفیت و دقت سیگنال تأثیر بگذارد.
  • حساسیت به تشعشع: این ترانزیستورها بیشتر تحت تأثیر تشعشع قرار می گیرند و ممکن است آسیب ببینند یا ویژگی های آنها تغییر کند.
  • پایداری حرارتی پایین: به این معنی که اگر حداکثر تلفات توان کلکتور بیشتر شود، به راحتی داغ شده و عملکردشان آسیب می بیند.
  • فرکانس سوئیچینگ پایین: در مقایسه با سایر انواع ترانزیستور، نمی توانند خیلی سریع روشن و خاموش شوند.
  • کنترل پایه پیچیده: کنترل پایه آنها بسیار پیچیده است و برای عملکرد صحیح نیازمند دقت و مهارت بالایی در انتخاب بایاس مناسب هستند.

و اما در پایان ، این منابع برای بهتر نوشتن این مطلب به ما کمک کردند : 

انتهای مطلب

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مطالب مرتبط