ترانزیستور و کاربرد آن در مدارات

ترانزيستور چيست؟
ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد. در آنالوگ می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و ... استفاده کرد. کاربرد ترانزیستور در الکترونیک دیجیتال شامل مواردی مانند پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و ... می‌شود.به جرات می توان گفت که ترانزیستور قلب تپنده الکترونیک است.
عملکرد

ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سه‌پایه می‌‌باشد که با اعمال یک سیگنال به یکی از پایه‌های آن میزان جریان عبور کننده از دو پایه دیگر آن را می‌توان تنظیم کرد. برای عملکرد صحیح ترانزیستور در مدار باید توسط المان‌های دیگر مانند مقاومت‌ها و ... جریان‌ها و ولتاژهای لازم را برای آن فراهم کرد و یا اصطلاحاً آن را بایاس کرد.
انواع

دو دسته مهم از ترانزیستورها BJT (ترانزیستور دوقطبی پیوندی) (Bypolar Junction Transistors) و FET (ترانزیستور اثر میدان) (Field Effect Transistors) هستند. ترانزیستورهای اثزمیدان یا FET‌ها نیز خود به دو دسته ی ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET) و MOSFET‌ها (Metal Oxide SemiConductor Field Effect Transistor) تقسیم می‌شوند.
ترانزیستور دوقطبی پیوندی

در ترانزیستور دو قطبی پیوندی با اعمال یک جریان به پایه بیس جریان عبوری از دو پایه کلکتور و امیتر کنترل می‌شود. ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی در دونوع npn و pnp ساخته می‌شوند(برای توضیحات بیشتر به BJT مراجعه کنید). بسته به حالت بایاس این ترانزیستورها ممکن است در ناحیه قطع، فعال و یا اشباع کار کنند. سرعت بالای این ترانزیستورها و بعضی قابلیت‌های دیگر باعث شده که هنوز هم از آنها در بعضی مدارات خاص استفاده شود.
ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET)

در ترانزیستورهای JFET(Junction Field Effect Transistors( در اثر میدان، با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می‌شود. ترانزیستور اثر میدانی بر دو قسم است:
نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type.
از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزستورها شامل "فعال" و "اشباع" و "ترایود" است این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریان دهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند.
انتخاب ترانزيستور معادل يا جانشين

براي انتخاب ترانزيستور معادل و يا جانشين مناسب آن به مهمترين پارامترهاي آن توجه كنيد .

ماكزيمم ولتاژ قابل تحمل ec
ماكزيمم جريان گذر از ec
‌‌‌‌توان ترانزيستور
ضريب تقويت ترانزيستور
فركانس قطع ترانزيستور

نكات فوق الذكر در اكثر موارد بايد مورد توجه باشد . اگر يك ترانزيستور خروجي هريزنتال و يا يك ترانزيستور سويچينگ تغذيه را انتخاب مي كنيم تمام موارد فوق حتي به اضافه ظرفيت خازني بين bc نيز بايد مورد توجه قرار گيرد زيرا فركانس كار هرچه بالاتر رود اهميت ظرفيت خازني ما بين پايه هاي ترانزيستور بيشتر مي شود . ظرفیت خازنی ترانزیستور و دلیل اهمیت ظرفیت خازنی در فرکانس های بالا. نكته مهمي كه در انتخاب ترانزيستور هاي قدرت حائز اهميت است مقدار جريان گذر از ec مي باشد در اين حالت انتخاب ترانزيستور جانشين بايد به صورتي باشد كه نه تنها تحمل جريان گذر را داشته باشد بلكه اندكي از ترانزيستور قبلي نيز بهتر بوده تا طول عمر بيشتري در مدار داشته باشد .
در انتخاب ترانزيستورهاي طبقه هريزنتال علاوه بر توجه به جريان گذر اهميت تحمل ولتاژ كار بالا بيشتر از ترانزستورهاي سويچينگ است . زيرا همواره خروجيهاي هريزنتال پيكهاي ولتاژ بالاتر توليد مي كنند . اين بدان معني نيست كه در طبقه power supplyيا منبع تغذيه ولتاژ كار ترانزيستور اهميتي ندارد .
به هر حال انتخاب ولتاژ كار با توجه به ماكزيمم دامنه پيكهاي توليدي اهميت دارد . در ترانزيستورهاي خروجي هريزنتال گاهي محدوده ولتاژ كار بالاتر از 1500v مي باشد پس الزاماً بايد ولتاژ كار اين ترانزيستورها بالاتر از پيكهاي توليدي باشد تا تحمل كاردر اين وضعيت را داشته باشد .

تست‌ترانزيستورBJT

ابتدا یک ترانزیستور سالم را بررسی می کنیم: یک ترانزیستور یا مثبت (pnp) و یا منفی (npn) می باشد. برای تشخیص تیپ ترانزیستور چندین روش وجود دارد. تیپ بعضی از ترانزیستورهارا از روی نامگذاری می توان مشخص نمود.
طريقه‌شناسایی پايه‌های ترانزيستور ‌توسط مولتي‌متر ‌آنالوگ

ابتدا مولتي متر را در رنج RX1 قرار داده و سپس به دنبال پايه اي مي گرديم كه به دو پايه ي ديگر راه بدهد . اين پايه B ( بيس ) است و اگر اين پايه به وسيله پروب سيم قرمز شناسايي شود معرف نوع ترانزيستور PNP ويا اصطلاحاً مثبت است . و در صورتيكه توسط پروب سیم مشكي تشخيص داده شود گويند كه ترانزيستورNPN و يا منفي است . حال پايه B و نوع ترانزيستور مشخص شده است.جهت تشخيص دو پايه ي ديگر مولتي متر را در رنج RX10K قرار داده و در هردو جهت اين دو پايه را نسبت به هم تست مي كنيم در جهتي كه مولتي متر راه مي دهد ترمينالي كه B ( بيس ) را شناسايي كرده است E ترانزيستور را تشخيص مي دهد . و طبعاً پايه بعدي كلكتور است.
چگونه‌ترانزيستور‌را‌تست� ��كنيم؟

ابتدا یک ترانزیستور سالم را بررسی می کنیم: یک ترانزیستور یا مثبت (pnp) و یا منفی (npn) می باشد.برای تشخیص تیپ ترانزیستور چندین روش وجود دارد.تیپ بعضی از ترانزیستورهارا از روی نامگذاری می توان مشخص نمودوبرای تشخیص از این راه باید سیستم های نامگذاری ترانزیستور را بشناسیم.

سیستم نامگذاری ژاپنی: با 2Sدر ابتداشروع و اگر حرف بعدی A و یا B باشدترانزیستور مثبت (PNP) میباشد پس 2SAیعنی ترانزیستور مثبت بافرکانس کار بالا و 2SB یعنی ترانزیستور مثبت (PNP )با فرکانس کار پائین می باشد.

مثال : 2SA1015 این ترانزیستور از نوع مثبت با فرکانس کار زیاد می باشدویا 2SB941 این ترانزیستور از نوع مثبت با فرکانس کار پائین می باشد. اگر ترانزیستور با 2SC و یا 2SD شروع شود در این روش یعنی ترانزیستور منفی می باشد . 2SCیعنی ترانزیستور منفی فرکانس بالا و 2SD یعنی ترانزیستور منفی وبا فرکانس کار پائین است.

اما در روش نامگذاری اروپایی که با آوردن دو حرف دراول و سه عدد در آخر مانند BC337 تیپ ترانزیستور قابل تشخیص نیست ویا در روش نامگذاری آمریکایی که با 2N شروع و چند عدد در آخر مانند 2N3055 نوع مثبت ویا منفی مشخص نمی شود.برای تشخیص مثبت ویامنفی ترانزیستورها دیگر ضمن اینکه از دیتا شیت ها می توان استفاده کرد. در صورت داشتن یک ترانزیستور با همان شماره وسالم می توان به شرح زیر عمل کرد .

ابتدا مولتی متر را روی RX1 قرار داده و دنبال پایه ای می گردیم که به دوپایه ی دیگر راه بدهد یعنی عقربه حرکت کند و معمولاً اهم کمتر از 40 قابل قبول است . دراین حالت اگر مولتی متر آنالوگ (عقربه دار ) داشته باشیم و سیم قرمز مولتی متر به پایه ای که به دو پایه دیگر راه بدهد متصل کنیم ترانزیستور از نوع مثبت است وپایه ای که به دوپایه ی دیگر راه می دهد پایه ی بیس B می باشد . و اگر سیم مشکی را به پایه ای متصل کنیم که به دو پایه ی دیگر رابدهد ترانزیستور منفی و پایه مشتر ک بیس B می باشدبرای تشخیص دو پایه دیگر چندین روش وجود دارد که فقط به دوروش ساده آن اشاره می کنم
اگر مولتی متر رنج RX10K داشته باشد می توان در این رنج به شرح زیر C کلکتور را از امیتر E تشخیص داد
باید در این رنج دستمان به پایه های ترانزیستور تماس نداشته باشد.در این حالت( RX10K) ترمینال مشکی مولتی متر را اگر به دو پایه دیگر متصل کنیم ( دست با پایه های ترانزیستور تماس نداشته باشد ) فقط در یک جهت عقربه منحرف می شود .که در این حالت در ترانزیستور منفی سیم مشکی که بیس را تشخیص داد E امیتر را نیز در این حالت مشخص می کند.و در ترانزیستور مثبت ترمینال قرمز که قبلاً بیس را تعین نموده است اکنون E امیتر را تعیین می کند.حال که پایه های ترانزیستور را شناختیم چگونه آنرا تست کنیم تا بدانیم که قطعه صدرصد سالم است.برای تشخیص صحت ترانزیستور بشرح زیر توجه فرمائید .

پایه بیس باید به دو پایه دیگر با مولتی متر آنالوگ و در رنج RX1 راه بدهد و اهم کمی را نشان دهد . طبیعی است که در این حالت دیود بیس امیتر درگرایش مستقیم است .
پایه بیس به دو پایه دیگر حتی در رنج RX1k هم راه ندهد یعنی هیچ گونه نشتی در این حالت قابل قبول نیست . دیود بیس امیتر در گرایش معکوس می باشد .
پایه های C کلکتور و E امیتر نیز در حالیکه مولتی متر در رنج RX1K قرار دارد از هردو سو نشتی ندارند پس در این حال نیز هیچ گونه نشتی قابل قبول نیست ( دست با پایه های ترانزیستور نباید تماس داشته باشد . )

توجه : این آزمایش فقط در یک ترانزیستور ساده بدون دیود داخلی ویا مقاومت داخلی صحت دارد و در ترانزیستوردارلینگتون نیز روش تست متفاوت است
نحوه تست دارلينگتون

تعداد دارلینگتون ها زیاد و عناصر بکار رفته در آن بسته به طراحی متفاوت و در قدرتها و توانهای مختلف و برای کاربردهای خاصی بکار گرفته می شوند .
در صورتیکه تعداد دارلینگتونها همین چهار شکل بودند بازهم می توانستیم برای تست آنها قاعده مشخصی بیان کنیم اما اینها فقط تعداد اندکی از دارلیگتونها می باشند برای مثال می توانیم از ترکیب یک ترانزیستور مثبت ویک ترانزیستور منفی نیز آنها را درست کنیم و یا هرکدام از آنها مقاومت داخلی داشته باشند ویا نداشته باشند و دیود در آنها بکار برده شده باشد و یا نشده باشد . به هر حال اینجانب تست دو نوع از آنها که مصارف بیشتری در مدارات الکترونیک دارند را مورد تجزیه و تحلیل قرار میدهم .
ناگفته نماند که حتی نوع ترانزیستور بکار رفته در آنها نیز از نظر بتا می تواند متفاوت باشد . پس به صورت دقیق نمی توان آنها را دسته بندی نمود و قاعده مشخصی برای تمامشان در نظر گرفت .
1 – تست دارلینگتون شماره 1

همچنانکه ملاحظه می شود . از دو ترانزیستورnpn ساخته شده اندو برای ثبات حرارتی از یک مقاومت نیز استفاده شده است .
اگر توسط مولتی متر هیوکی 3007 بیس این دارلینگتون را نسبت به دوپایه دیگر اهم چک نمائیم
قاعدتاً چون دیود bc مربوط به ترانزیستور اول است مانند یک دیود در گرایش مستقیم هدایت می کند . ومقاومت حدود 30 اهم از خود نشان می دهد . ودر گرایش معکوس نیز اصلاً هدایت نمی کند حتی در رنج rx10k
دیود be : چون این دوعدد دیود باهم سری شده اند قطعاً در گرایش مستقیم هدایت میکنند ولی برای شکستن سد پتانسیل دوعدد دیود سیلیکون احتیاج به حدود 4/1 الی 5/1 ولت دارد و در هنگام تست گرایش مستقیم با مولتی متر در حالت rx1 حدود 300 اهم مقاومت از خود نشان می دهد . ( با مولتی متر هیوکی 3007 ) قطعاً این مقدار اهم قرائت شده مقاومت واقعی نیست و به جریان مسیر پیل داخلی مولتی متر بستگی دارد .
و در گرایش معکوس نیز مانند be یک ترانزیستور معمولی در رنج rx1k نشتی ندارد اما در رنج rx10k مقدار ی از خود نشتی نشان می دهد از این نظر با یک ترانیستور معمولی متفاوت است . اما تفاوت عمده تست این نوع ترانزیستور با ترانزیستور معمولی در تست ec می باشد زیرا مانند یک دیود معمولی از امیتر به کلکتور هدایت میکند انگار کلکتور کاتد دیود می باشد بنابراین از امیتر به کلکتور راه می دهد . اما در جهت عکس هدایت نمی کند .
دیود bc : در گرایش مستقیم : مانند هر دیود سیلیکون در رنج rx1 باید راه بدهد و عقربه مولتی متر حدود 25 الی 30 ، را نشان دهد .
گرایش معکوس : هیچ گونه نشتی حتی در رنج rx10k نیز قابل قبول نیست .
پیوند ec : همچنانکه ملاحظه می فرمائید بین این پیوند نیز یک دیود دارد که جهت آن در جهت عکس بایاسینگ ترانزیستور و به منزله حفاظتی عمل می کند و به همین دلیل مقاومت گرایش مستقیم دارد و در نتیجه در تست مانند دیود از یک جهت آند به کاتد راه می دهد ودر جهت عکس هیچگونه نشتی قابل قبول نیست .

ترانزیستور و کاربرد آن در مدارات

مطالب مشابه :

ترانزیستور چیست؟

ترانزیستور و کاربرد آن در مدارات

دانلود کتاب های شاخه فنی حرفه ای - سال دوم و سوم

حل مشکل NTLDR is missing

شرایط ورود به رشته های تحصیلی دبیرستان

بودجه بندي آزمون‌هاي گزینه 2

آموزش الکترونیک

تغییرات کتاب های درسی

برنامه امتحان نهایی پیش دانشگاهی در جبرانی اول(اسفند ماه-دروس نیمسال اول ودوم)سال تحصیلی 91-1390

منابع کنکور 93