ترانزیستور چیست؟ | انواع ترانزیستور | ساختار ترانزیستور | کاربردهای ترانزیستور
به نظر بسیاری از افراد ترانزیستورها به دلیل نقش و کاربردهای مهم و مکرر در دنیای برق، سیستم های الکتریکی و مدارات یکی از مهم ترین اختراعات دوره مدرن الکتریکی محسوب می شود.
ترانزیستور نوعی ابزار نیمه رسانا است که وظیفه تنظیم جریان یا ولتاژ را بر عهده داشته و به عنوان تقویت کننده و سوئیچ در وسایل الکتریکی کاربرد دارد.
برای آشنایی با ساختار، انواع و کاربردهای ترانزیستور در زندگی روزمره در ادامه مطلب کوکا را همراهی کنید.
ترانزیستور چیست؟
ترانزیستور یک وسیله نیمه رسانا سه ترمیناله است که از عناصری مانند سیلیکون و ژرمانیوم ساخته شده و برای تنظیم جریان، سوئیچ سیگنال های الکتریکی یا تقویت سیگنال ورودی برای تولید سیگنال خروجی قوی تر استفاده می شود.
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 بسیار کمی را از خود عبور می دهد.
بیشتر انواع ترانزیستور به صورت جداگانه بسته بندی می شوند اما می توانند در یک مدار مجتمع یا IC نیز قرار بگیرند، تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در مدارات مجتمع به کاربرد آن ها بستگی دارد.
ترانزیستورها اغلب کوچک و چند منظوره بوده و در حال حاضر هر وسیله الکتریکی دارای حداقل یک تا چند نوع ترانزیستورمی باشد.
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 می رسد تلویزیون خانه شما از کیفیت تصویری خوبی برخوردار بود.
انواع ترانزیستور
ترانزیستورها انواع مختلفی دارند که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. ترانزیستور دو قطبی
ترانزیستور دو قطبی پیوندی یا BJT نوعی وسیله الکتریکی سه ترمیناله است که از مواد نیمه رسانای آلاییده ساخته شده و ممکن است در کاربردهای تقویت و سوئیچینگ مورد استفاده قرار بگیرد.
علت نام گذاری این ترانزیستور این است که عملکرد آن تحت تاثیر الکترون ها و حفره ها می باشد.
این ترانزیستور دارای سه ترمینال به نام های امیتر، کالکتور و بیس است و در آن جریان کوچک در ترمینال بیس (که از بیس به امیتر می رود) می تواند جریان بسیار بزرگ تر بین ترمینال های کالکتور و امیتر را سوئیچ یا تقویت کند.
ترانزیستور دو قطبی به دو دسته PNP و NPN تقسیم می شود.
۲. ترانزیستور دارلینگتن
ترانزیستور دارلینگتن در واقع ترکیبی از دو ترانزیستور دو قطبی است، اتصال آن ها به گونه ای است که جریان تقویت شده توسط ترانزیستور اول در ترانزیستور دوم بیشتر تقویت می شود.
ترانزیستور دارلینگتن مجتمع نسبت به دو ترانزیستور جداگانه جای کمتری اشغال می کند و هر دو ترانزیستور می توانند یک کالکتور را با هم به اشتراک بگذارند.
۳. ترانزیستور مافست
ترانزیستور اثر میدان ماسفت برای کنترل رسانایی یک کانال در مدارات مجتمع استفاده می شود.
از جمله اهداف استفاده از این ترانزیستور 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.
۴. ترانزیستور IGBT
ترانزیستور IGBT یا ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق نوعی ابزار نیمه رسانای سه ترمیناله و ترکیبی از ترانزیستور پیوندی و ترانزیستور اثر میدان است که معمولا به عنوان سوئیچ الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد و به دلیل تلفیق قابلیت های دو نوع ترانزیستور توان و عملکرد بهتری دارد.
از این ترانزیستور در بسیاری از وسایل مدرن مانند اتومبیل های برقی، قطارها، یخچال های سرعت متغیر، سیستم های تهویه مطبوع و حتی سیستم های استریو با آمپلی فایر سوئیچینگ استفاده می شود.
ساختار ترانزیستور
بسیاری از ترانزیستورها از قطعه جامد یک ماده نیمه رسانا ساخته می شوند که دارای حداقل سه ترمینال برای اتصال به یک مدار خارجی می باشد. اساسی ترین عنصر ماژول قدرت ترانزیستور تراشه سیلیکون آن است.
به دلیل استفاده زیاد از تنظیمات دارلینگتن، در بسیاری از ترانزیستورهای دو قطبی و ماژول های ترانزیستور از تراشه های دارلینگتن استفاده شده است.
کاربردهای اولیه ترانزیستور
ترانزیستورها دارای ۴ کاربرد اولیه و اساسی هستند که عبارتند از:
۱. تقویت کننده
ترانزیستورها می توانند یک جریان الکتریکی بزرگ را با جریان ضعیف کنترل کنند و این ویژگی به منظور تقویت قدرت سیگنال های صوتی، رادیویی، تلویزیونی و سیگنال های دیگر استفاده می شود.
۲. سوئیچ
ترانزیستورها قادر به قطع و وصل سیگنال ها با سرعت بالا هستند، این ویژگی ترانزیستورها به خصوص در کامپیوترهای مدرن که در ثانیه میلیاردها عمل انجام می دهند اهمیت زیادی دارد.
۳. حسگر
فوتو ترانزیستورها قادرند با حس کردن نور، سیگنال های الکتریکی را کنترل کنند، این ویژگی فوتو ترانزیستورها به خصوص در مدیریت داده های ارسال شده توسط پرتوهای لیزری کاربرد دارد.
۴. نمایش
دستگاه های OLEDs ترانزیستورهایی هستند که همانند LED ها می توانید صفحه های نمایشگر مسطح با آن ها ایجاد کنید.
موارد ذکر شده کاربردهای پایه ای ترانزیستورها هستند اما کاربردهای این ابزار الکتریکی تنها به همین موارد خلاصه نمی شود، برخی کاربردهای عمومی ترانزیستورها عبارتند از:
- تلفن های همراه یکی از کاربردهای بسیار رایج ترانزیستورها می باشند، هر تلفن همراه از یک تقویت کننده ترانزیستور استفاده می کند.
- در تقریبا همه اپلیکیشن های الکترونیکی IC استفاده می شود و ترانزیستور در ساخت بعضی از IC ها کاربرد دارد.
- ریزپردازنده ها شامل بیش از میلیاردها ترانزیستور در هر تراشه می باشند.
- ترانزیستورها تقریبا در هر وسیله الکتریکی از اجاق گاز گرفته تا کامپیوتر و ضربان ساز و تا هواپیما استفاده می شوند.
- از ترانزیستور در ماشین حساب ها، رادیوها و همچنین تلفن ها و هر وسیله ای که به کیفیت صدای خوب نیاز دارد استفاده می شود.
- ارتش از توانایی های پر قدرت رادیویی ترانزیستور در رادارها و رادیوهای دو طرفه دستی بهره می برد.
- ترانزیستور سخت شده با تابش اغلب در ماهواره ها و سایر اپلیکیشن های هوا فضا کاربرد دارد.
