ترانزیستور و انواع آن

ترانزیستور یک قطعه الکترونیکی با سه پایه است که از اتصال دو دیود تشکیل می شود و دارای دو اتصال PN است. سه پایه آن از سه نوع ماده نیمه هادی تشکیل شده است. این نوع اتصال دو نوع ترانزیستور PNP و NPN را ارائه می دهد. که در PNP ماده ای از نوع N بین دو نوع P و در NPN ماده P بین دو ماده N قرار دارد.

سه پایه ترانزیستور شامل امیتر (Emitter)، بیس (Base) و کلکتور (Collector) می باشد که در زیر به شرح هر یک می پردازیم.

امیتر (Emitter)

• پایه سمت چپ که در شکل فوق نشان داده شده، امیتر می باشد.
• اندازه آن متوسط است و الکترون ها را از بین می برد.
• به دلیل اینکه الکترون ها را از بین می برد، امیتر (Emitter) نامیده شده است.
• در مدار با حرف E نشان داده می شود.

بیس (Base)

• پایه وسط در شکل بالا بیس است.
• باریک است و کوچکترین اندازه را دارد.
• وظیفه آن انتقال الکترون ها از امیتر به کلکتور می باشد.
• در مدار با حرف B نشان داده می شود.

کلکتور (Collector)

• پایه سمت راست در شکل فوق کلکتور می باشد.
• همانطور که از اسم آن مشخص است، الکترون ها را جمع می کند.
• اندازه آن از امیتر و بیس بزرگتر است.
• در مدار با حرف C نشان داده می شود.

نماد ترانزیستورهای PNP و NPN در شکل زیر نشان داده شده است.

همانطور که در شکل بالا می بینید نمادهای E، B، C در مدار نشان دهنده امیتر، بیس و کلکتور می باشد.

در ترانزیستورها نزدیک پایه امیتر یک شکاف وجود دارد تا قابل تشخیص باشد. می توان ترانزیستورهای PNP و NPN را با استفاده از مولتی متر از یکدیگر تشخیص داد.

انواع ترانزیستور

ترانزیستورها انواع زیادی دارند و هر ترانزیستور کاربرد خاصی دارد که به شکل زیر طبقه بندی می شوند.

ترانزیستور BJT

ترانزیستور BJT یا دوقطبی پیوندی دارای دو اتصال PN است. BJT یک ترانزیستور معمولی است که در دو نوع NPN و PNP وجود دارد. تصویر زیر یک نمونه از آن را نشان می دهد.

ترانزیستور FET

ترانزیستور FET یا اثر میدان ، یک نیمه هادی تک قطبی با سه پایه است. بر خلاف ترانزیستور اتصال دو قطبی، یک کنترلر ولتاژ است. مهمترین مزیت FET این است که دارای امپدانس ورودی بسیار بالایی است که برحسب مگا اُهم می باشد. مزایای دیگری مثل مصرف کم برق، اتلاف کم حرارت و کارآمدی بسیار بالا نیز دارند. تصویر زیر یک نمونه FET را نشان می دهد.

FET تک قطبی است و جریان رسانایی FET توسط الکترون ها انجام می شود.

مقایسه ترانزیستور BJT و FET

BJT	FET
دوقطبی	تک قطبی
جریان محور	ولتاژ محور
امپدانس ورودی پایین	امپدانس ورودی بالا
سطح نویز بالا	نویز پایین
پایداری حرارتی کمتر	پایداری حرارتی بهتر

ویژگی های FET

• تک قطبی : الکترون ها وظیفه هدایت و رسانایی الکترون ها را دارد.
• امپدانس ورودی بالا : جریان ورودی در یک FET به دلیل بایاس معکوس جریان می یابد. به همین دلیل دارای امپدانس بالا در ورودی است.
• کنترلر ولتاژ : از آنجا که ولتاژ خروجی FET ، توسط ولتاژ ورودی گیت کنترل می شود، به FET کنترلر ولتاژ گفته می شود.
• نویز کم : هیچ اتصالی در مسیر رسانا وجود ندارد. به همین علت، نویز در آن کمتر از BJT است.
• بهره Gain به عنوان transconductance تعیین می شود. Transconductance نسبت تغییر جریان خروجی به تغییر ولتاژ ورودی است.
• خروجی امپدانس FET کم است.

کاربردهای FET

• FET در مدارها برای کاهش اثر بار استفاده می شود.
• FET در بسیاری از مدارها مانند آمپلی فایر بافر، اسیلاتورهای تغییر فاز و ولت متر استفاده می شود.

پایه های FET

اگرچه FET نیز سه پایه دارد اما با BJT تفاوت دارد. سه پایه FET عبارتند از Gate ، Source و Drain. پایه Source در FET مشابه امیتر در BJT است، در حالیکه Gate مشابه بیس و Drain همانند کلکتور می باشد. نماد ترانزیستور FET برای هر دو نوع PNP و NPN در تصویر زیر نشان داده شده است.

Source

• پایه Source در یک ترانزیستور اثر میدان ، بخشی است که از طریق آن الکترون ها وارد می شوند.
• شبیه به پایه امیتر در ترانزیستور دوقطبی پیوندی می باشد.
• پایه Source را در مدار با حرف S نشان می دهند.
• جریان ورودی ترانزیستور به پایه Source با عنوان IS نشان داده می شود.

Gate

• پایه Gate با کنترل جریان در کانال، نقش اصلی را در عملکرد FET ایفا می کند.
• با اعمال ولتاژ خارجی در پایه Gate ، جریان قابل کنترل خواهد بود.
• Gate ترکیبی از دو پایه است که در داخل ترانزیستور متصل هستند.
• رسانایی توسط پایه Gate متعادل می شود.
• شبیه به پایه بیس در ترانزیستور BJT عمل می کند.
• در مدار با حرف G نشان داده می شود.
• جریان ورودی کانال در پایه Gate به عنوان IG نشان داده می شود.

Drain

• الکترون ها در پایه Drain جمع می شوند و از آنجا خارج می شوند.
• مشابه پایه کلکتور در ترانزیستور BJT عمل می کند.
• VDS همان ولتاژی است که از پایه Drain به Source وارد می شود.
• در مدار با حرف D نشان داده می شود.
• جریان خروجی از پایه Drain به عنوان ID معرفی می شود.