ترانزیستورها از مهمترین قطعات الکترونیکی به منظور کنترل یا تنظیم جریان یا ولتاژ در برد مدار چاپی محسوب می شوند. تولیدکننده ها به واسطه ترانزیستورها امکان ساخت لوازم الکترونیکی قدرتمندی را دارند. ترانزیستور از عناصر شیمیایی خاصی به نام سیلیکون تولید می شود، عملکرد این ابزار درست مثل نورون های مغزی انسان است. همانطور که این سوئیچ های کوچک اجازه فکر و یادآوری مسائل را به مغز انسان می دهند، ترانزیستورها نیز نقشی مشابه را برای کامپیوترها ایفا می کنند.
ترانزیستور چیست؟
ترانزیستورها به عنوان ابزاری نیمه هادی وظیفه کنترل و تنظیم جریان را بر عهده دارند. این ابزار دارای 3 پایانه هستند که از طریق آنها سیگنال های الکترونیکی را تقویت کرده و باعث انتقال جریان از طریق آنها می شود. تولیدکننده ها به منظور بهره بردن از ویژگی های این قطعه ها آنها را به مدار متصل می کنند.
ترانزیستورها برای اولین بار حدود 50 سال پیش توسط ویلیام شاکلی، جان باردین و والتر براتین تولید شدند. در واقع آنها این قطعه ها را به گونه ای تولید کردند تا توان تبدیل جریان ورودی کوچک را به جریان خروجی بزرگ داشته باشد.
شما می توانید از این وسیله به منظور سوئیچ در حالت های مختلف خاموش یا روشن، سیگنال های الکترونیکی را به واسطه مدار یا دستگاه های الکترونیکی کنترل کنید.
در دنیای امروز ترانزیستورها را از مواد مختلفی تولید می کنند که سیلیکون جزء اصلی ترین آنهاست، در کنار این ماده، ژرمانیوم و آرسنید گالیوم نیز در ساخت این ابزار به کار می آیند.
آشنایی با انواع ترانزیستور
انواع ترانزیستور چیست و این وسیله به چند مدل تقسیم می شود؟ در ادامه انواع آنها را معرفی می کنیم و درباره هر کدام توضیح های مهم و کاربردی می دهیم:
مدل های BJT یا 2 قطبی
حفره ها و الکترون ها در این وسیله به منظور حامل بار به کار می آیند. این ابزارها توسط تولیدکننده ها در 2 نوع pnp و npn تولید شده اند.
مدل های npn با هدف تقویت سیگنال تولید شده اند که از 3 لایه تشکیل شده و شامل ترانزیستورهای منفی-مثبت-منفی می شوند.
مدل های pnp در واقع از 2 ماده به نام p و یک ماده به نام n ساخته شده اند و وظیفه کنترل آنها را جریان بر عهده دارد. در این مدل ها از 2 دیود کریستالی پشت به پشت نیز استفاده کرده اند و پایه امیتر در سمت چپ و پایه کلکتور در سمت راست قرار گرفته است.
مدل های FET یا اثر میدانی
مدل های اثر میدانی که به آنها ماسفت نیز می گویند، به عنوان یک دستگاه تک قطبی کار می کنند. این قطعه ها شامل چند بخش مختلف به نام منبع، پین، تخلیه و دروازه شناخته می شوند و آن را در مسیر اصلی حامل جریان می سازند. مدل های فت در 2 نوع کانال N و کانال P در دسترس کارشناس های الکترونیک قرار دارند.
مدل های IGBT یا 2 قطبی با گیت عایق
تولیدکننده ها در ساخت مدل های IGBT از ترکیب ترانزیستورهایی با جریان زیاد و یک مافست ولتاژ محور استفاده می کنند.
آشنایی با مهم ترین کاربردهای ترانزیستور
مهمترین کاربردهای ترانزیستور چیست و از این ابزار در صنعت با چه اهدافی استفاده می کنند؟ این ابزار با هدف کنترل جریان الکتریکی به واسطه میزان جریان اندک در لید پایه، توانایی کنترل جریان بزرگتری را بین امیتر و کلکتور دارد.
ترانزیستورها کاربردهای مختلفی در صنعت دارند که از جمله مهمترین آنها می توان به استفاده در تراشه های حافظه کامپیوتری مثل دوربین ها، ام پی 3 پلیرها، بازی های الکترونیکی و … اشاره کرد.
مهمترین کاربردهای دیگر این ابزار را نیز در ادامه برایتان لیست می کنیم و درباره هر کدام توضیح می دهیم:
استفاده از مدل نوری ترانزیستور
کارایی مدل های نوری کاملاً به میزان نور ورودی بستگی دارد. این ابزار حساسیت زیادی نیز نسبت به نور دارند. تولیدکننده ها مدل های نوری را در موقعیت هایی مثل واحدهای کنترل وابسته به نور یا اپتوایزولاتورها به کار می برند.
کارایی ترانزیستورهای دارلینگتون
تولیدکننده ها در مدل های دارلینگتون از 2 بی جی تی استفاده می کنند؛ آنها هر یک از BJT ها را به نحوی به یکدیگر متصل کرده اند که جریان تقویت شده توسط اولی، به واسطه دومی نیز تقویت شود. از این ابزار در اغلب مواقع در سیستم های بر پایه PLC یا انتهای خروجی میکروکنترلر ها بهره می برند.
کاربرد مدل های HBT یا 2 قطبی ناهمگون
مدل های ناهمگون یا HBT با سرعت سوئیچینگ بسیار خوب و مناسبی تولید می شوند، از این رو در اغلب مواقع در مایکروویو ها به کار می آیند. این ابزار به خوبی توانایی فرکانس های مختلف با صدها گیگاهرتز را نیز دارند.
مزایای ترانزیستور چیست؟
در ادامه لیستی از مزیت های این ابزار را می آوریم:
- قابلیت سازگاری با باتری های چند سلولی به دلیل ولتاژهای عملیاتی پایین را دارند.
- حساسیت بسیار کم در برابر شوک های مکانیکی یا آسیب های فیزیکی
محدودیت های استفاده از ترانزیستور
مهمترین محدودیت های ترانزیستور را نیز در ادامه برایتان لیست می کنیم:
- عدم قابلیت ارائه تحرک الکترون های بالا مثل لوله های خلأ
- آسیب پذیری در برابر اتفاقات الکتریکی و حرارتی حتی کوتاه
- حساس به پرتوهای کیهانی و تشعشع ها
نحوه آزمایش ترانزیستور
برای اینکه از یک ترانزیستور در ساخت وسایل الکترونیکی استفاده کنید، ابتدا باید سالم یا معیوب بودن آن را مورد بررسی قرار دهید. برای این کار از یک اهم متر استفاده می کنند تا نسبت به سلامت این ابزار مطمئن شوند.
در واقع ترانزیستورها دیودهای پشت سر یکدیگر هستند؛ شما می توانید با علم بر این موضوع آنها را به گونه ای بررسی کنید که گویی به صورت دیودهای جداگانه ای تولید شده اند. در این بررسی شما نیاز به سیم های مولتی متر دارید تا به واسطه آنها یک اتصال دیود را اندازه بگیرید. بعد از انجام این کار به منظور تغییر قطبیت، باید سیم های مولی تر را در وضعیت معکوس بچرخانید.
شما باید برای هر اتصال دیود، این کاررا انجام دهید و در هر کدام، یک طرف باید مقاومت بالا و طرف دیگر مقاومت کمی را نشان دهد. اگر این کار را برای تمام لیدها انجام دادید و در همه موارد نتیجه بررسی ها به همین شکل بود، یعنی ترانزیستور سالم است.
نتیجه گیری؛ ترانزیستور، ابزاری مهم در صنعت الکترونیک
ترانزیستور چیست؟ این قطعه نیم هادی برای کنترل یا تنظیم جریان یا ولتاژ در وسایل الکترونیکی استفاده می شود. از انواع ترانزیستور می توان به BJT یا دوقطبی، FET یا اثر میدانی و IGBT یا 2 قطبی با گیت عایق اشاره کرد. از مزیت های استفاده از ترانزیستورها در مدارهای الکترونیکی می توان به سازگاری با باتری های چندسلولی و مقاومت بالا در برابر شوک های مکانیکی و فیزیکی اشاره نمود.
