یکشنبه , ۳۱ شهریور ۱۳۹۸
آخرین مطالب
LINK TABLES
خانه | الکترونیک | ترانزیستور BJT

ترانزیستور BJT

سلامT امروز میریم سراغ ترانزیستور ها که مهم ترین عنصر تو علم الکترونیک هستن. ما سعی می کنیم تو قسمت ترانزیستور دو تا پست قرار بدیم که یکی مربوط به ترانزیستور های BJT و دیگری مربوط به ترانزیستور های FET هست. سعیمون بر اینه که ساختار داخلی و کاربرد های اونا رو بیان کنیم و نمیخوایم خیلی محاسباتی و پیچیده مطالبو بیان کنیم چون باعث سر رفتن حوصلتون می شه و این که تو کتابایی که پایین لینکشو گذاشتم کامل محاسبات و طراحی مدارات گفته شده. در ادامه این پست ها اگه خدا بخواد پروژه ها و مدارات کاربردی رو با عناصری که خوندیم بیان خواهیم کرد. 🙂

ترانزیستور(Transistor)

مقدمه

یکی دیگر از قطعات پر کاربرد در الکترونیک ، ترانزیستور می باشد .ترانزیستور به عنوان سوییچ ، تقویت کننده ، تثبیت کننده ولتاژ و نوسان ساز و … در مدار های الکترونیکی کاربرد دارد. ترانزیستور ها در چند گروه اصلی تقسیم بندی می شوند که در این بخش ترانزیستور های BJT را بررسی می کنیم. در این فصل به ساختمان ترانزیستور و بایاسینگ و خط بار می پردازیم.

ساختمان ترانزیستور 

ترانزیستور معمولی ، یک المان سه پایه است که از سه کریستال نیمه هادی نوع N و P ، که در کنار یکدیگر قرار میگیرند ، تشکیل شده است . ترتیب قرار گرفتن نیمه هادی ها در کنار هم ، به دو صورت انجام پذیر است :

الف) دو قطعه نیمه هادی نوع N در دوطرف و نیمه هادی نوع P در وسط.

ب) دو قطعه نیمه هادی نوع P در دوطرف و نیمه هادی نوع N در وسط.

در حالت (الف) ترانزیستور را NPN و در حالت (ب) ترانزیستور را PNP می نامند. شکل زیر ترتیب قرار گیری کریستال ها را کنار هم نشان می دهد :

۹۸

لایه های ترانزیستور را مشاهده می کنید. پایه های خروجی ترانزیستور را به ترتیب امیتر(منتشر کننده =Emitter) بیس (پایه = Base) و کلکتور (جمع کننده =collector) نام گذاری کرده اند. امیتر را با حرف E ، بیس را با حرف B و کلکتور را با حرف C نشان می دهند.

نیمه هادی نوع P یا N که به عنوان امیتر به کار می رود ، نسبت به لایه ی بیس و کلتکتور ، ناخالصی بیشتری دارد. ضخامت این لایه حدود چند ده میکرون است ( عملا حدود ۲۰-۲۰۰۰um) و سطح تماس آن نیز به میزان فرکانس و قدرت ترانزیستور بستگی دارد.

لایه ی بیس ، نسبت به کلکتور و امیتر ، ناخالصی کم تری دارد و ضخامت آن نیز به مراتب از امیتر و کلکتور کم تر است و عملا از حدود چند میکرون تجاوز نمی کند.

ناخالصی لایه ی کلکتور از امیتر کمتر و از بیس بیش تر است . ضخامت این لایه به مراتب از امیتر بزرگتر است ، زیرا تقریبا تمامی تلفات حرارتی ترانزیستور در کلکتور ایجاد می شود. شکل زیر تصویری از نسبت تقریبی لایه ها را نشان می دهد . سطح تماس کلکتور با بیس ، حدود ۹ برابر سطح تماس امیتر با بیس است.

۹۹

این نوع ترانزیستور ها را به اختصار BJT (Bipolar Junction Transistor) می نامند. عبارت Bipolar یا دوقطبی ، از عملکرد الکترون ها و حفره ها که حامل های جریان هستند ، ناشی می شود. در واقع این ترانزیستور ها با جریان کنترل می شوند که در ادامه با این مفهوم بیشتر آشنا می شویم.

معادل دیودی ترانزیستور

هر ترانزیستور ، دارای سه پایه و دو پیوند است. هر پیوند را می توان به صورت یک دیود نشان داد. در نتیجه ، معادل دیودی یک ترانزیستور به صورت دو دیود ( مطابق شکل زیر) نشان داده می شود.

۱۰۰

عملکرد ترانزیستور

 ۱- بایاس ترانزیستور

برای این که بتوان از ترانزیستور به عنوان سوییچ ، تقویت کننده و … استفاده کرد باید ترانزیستور را از نطر ولتاژ DC تغذیه کرد ، عمل تغذیه ولتاژ پایه های ترانزیستور را بایاس ترانزیستور می نامند.

باتوجه به پایه های ترانزیستور و مدار معادل دیودی ما ۴ حالت را برای بایاسینگ ترانزیستور داریم :

الف) اتصال بیس- امیتر در بایاس مستقیم و اتصال بیس – کلکتور نیز در بایاس مستقیم است. شکل زیر این نوع بایاسینگ را نشان می دهد . مقاومت R در این شکل برای کنترل جریان به کار می رود.

۱۰۱

در این  شکل ، در این حالت بایاسینگ ، دو جریان IE ( جریانی که از امیتر عبور می کند ) و IC ( جریانی که از کلکتور عبور می کند ) هر کدام مسیر جداگانه ای را در دوحلقه طی می کنند و فقط در پایه ی بیس با یکدیگر جمع می شوند و دوباره تقسیم می گردند.

در این حالت به اصطلاح میگوییم ترانزیستور در حالت سویچینگ است.

ب) اتصال بیس – امیتر در بایاس معکوس و اتصال بیس – کلکتور نیز در بایاس معکوس است. این نوع اتصال را در شکل زیر مشاهده می کنید. همان طوری که در مدار معادل پیدا است ، هر دو دیود در بایاس معکوس و قطع اند. لذا جریان IE و IC برابر صفر است ( البته جریان بسیار ضعیفی در  اثر شکستن پیوند ها در دمای معمولی از مدار عبور  می کند ] جریان اشباع معکوس[ ، که ما فعلا آن را در نظر نمی گیریم ).

ترانزیستور در این حالت هیچ عملی را انجام نمی دهد و در بایاس مخالف است و به اصطلاح قطع است.

۱۰۲
ج) اتصال بیس –  امیتر در بایاس مستقیم و اتصال بیس – کلکتور در بایاس مخالف است. در شکل زیر این حالت را مشاهده می کنید.

۱۰۳

همانطور که در شکل پیداست ، دیود بیس – امیتر در بایاس موافق است ، لذا باید یک جریان در مدار بیس – امیتر داشته باشیم. ( در این قسمت استثنائا جهت جریان را در جهت واقعی الکترون ها در نطر می گیریم .)

همان طوری که از شکل بالا پیداست ، الکترون های نیمه هادی N ، توسط ولتاژ منفی باتری به سمت بیس رانده  می شوند. از قبل دانستیم که لایه ی  بیس نسبت به امیتر و کلکتور ناخالصی کم تری دارد و ضخامت آن نیز ، نسبت به دو لایه ی دیگر فوق العاده کم است. در این جا سوالی پیش می آید که آیا این جریان الکترون ها مسیر خود را از طریق امیتر _ بیس می بندد یا اتفاق دیگری می افتد ؟

۱۰۴

در مرحله ی اول به نظر می آید که جریان الکترون ها مسیر خود را باید از طریق بیس _ امیتر ببندد ، ولی عملا این طور نیست و قسمت اعظم این جریان  از طریق کلکتور بسته می شود. دلیل آن عمل آن است که اوّلا ، به کلکتور ولتاژ مثبت وصل شده است و این ولتاژ قادر است الکترون ها را به طرف خود جذب کند. ثانیا ، لایه ی بیس بسیار نازک است و الکترون ها به محض وارد شدن به لایه ی بیس به دلیل کم بودن ای فاصله با کلکتور به آن جذب می شوند. ثالثا ، سطح کلکتور حدود ۹ برابر بزرگتر از سطح امیتر است ، لذا نسبت به ورود الکترون ها به لایه ی بیس احاطه کامل دارد و تقریبا تمام آن ها را جذب می کند. رابعا ، ناخالصی بیس کمتر است و الکترون ها با حفره ها کم تر ترکیب می شوند.

لذا بیش از ۹۵% الکترون هایی که به لایه ی بیس وارد می شوند ، مدار خود را از طریق کلکتور می بندند.

شکل زیر نسبت تقسیم تقریبی الکترون ها را بین بیس و کلکتور نشان می دهد.

در این حالت بایاسینگ میگوییم ترانزیستور در حالت تقویت کنندگی قرار دارد.

 

۱۰۵

 

نماد فنی ترانزیستور

برای ساده تر نشان دادن ترانزیستور ها از علامت اختصاری استفاده میشود. نماد فنی ترانزیستور NPN و PNP را ملاحظه میکنید.

۱۰۶

جهت فلش در نماد فنی ترانزیستور ، نشان دهنده ی جهت دیود بیس – امیتر است.

 

جهت جریان در ترانزیستور ها

جریانی که از کلکتور عبور می کند با حرف IC ، جریانی که از بیس عبور می کند با حرف IB ، جریانی که از  امیتر عبور می کند راباحرف IE نشان می دهند. همان طوری که در شکل نشان داده می شود ، جریانی که از امیتر عبور می کند ، به دو انشعاب تقسیم می شود. قسمت بسیار اعظم آن از کلکتور عبور می کند.

۱۰۷۱۰۸۱۰۹

 

 

لذا جریان امیتر برابر است با جریان بیس به علاوه ی جریان کلکتور یعنی :برای سادگی ، معمولا جهت قراردادی را در نظر می گیرند. در جهت قراردادی ، جریان از قطب مثبت باتری خارج شده و پس از عبور از مدار خارجی ، به قطب منفی آن وارد می شود. در شکل زیر جهت قراردادی جریان در ترانزیستور NPN و PNP نشان داده شده است. جهت قراردادی ، همیشه با جهت دیود بیس – امیتر مطابقت دارد.

نام گذاری ولتاژ های ترانزیستور

در این قسمت به نام گذاری ولتاژ قسمت های مختلف می پردازیم.

ولتاژی که بین پایه های بیس و امیتر قرار میگیرد با VBE  ، ولتاژِ که در قسمت کلکتور- بیس قرار میگیرد با VCB  ، ولتاژی که بین  کلکتور – امیتر وصل می شود با VCE  ، ولتاژ منبع تغذیه ی کلکتور را با VCC و ولتاژی که انرژی بیس را تامین می کند با VBB نشان داده می شوند. شکل زیر ولتاژ قسمت های مختلف ترانزیستور را نشان می دهد . بین ولتاژ های ترانزیستور رابطه ی  VCE=VCB+VBE  برقرار است.

۱۱۰

آرایش های ترانزیستور

آرایش های ترانزیستور در مدار ، به سه صورت امیتر مشترک ، بیس مشترک. کلکتور مشترک است. در این جا به بررسی مختصر هر آرایش و سبب نام گذاری آن ها می پردازیم.

–  پایه مشترک در ترانزیستور

در تزانزیستور ، همیشه سیگنال ورودی به دوپایه از سه پایه ی ترانزیستور داده می شود و سیگنال خروجی از دو پایه آن گرفته می شود ، به طوری که یکی ز پایه ها بین ورودی و خروجی ، مشترک است ، لذا با توجه به پایه ی مشترک نام آرایش انتخال می شود.

۱) آرایش امیتر مشترک ( Common Emitter )

در این آرایش پایه ی امیتر ، بین ورودی و خروجی مدار مشترک است و سبب نام گذاری این آرایش نیز به دلیل مشترک بودن پایه ی امیتر است. در هر آرایشی پایه ی مشترک را مبنا قرار می دهند و ولتاژ های نقاط مختلف را نسبت به آن اندازه می گیرند. شکل زیر آرایش امیتر مشترک را بدون رسم سایر المان های مورد نیاز ، نشان می دهد. این آرایش در مدارات کاربرد بیش تری دارد.

۱۱۱

۲) آرایش بیس مشترک ( Common Base )

در این آرایش پایه ی بیس بین ورودی و خروجی مدار مشترک است. شکل زیر این آرایش را به طور ساده نشان   می دهد.

۱۱۲

۳) آرایش کلکتور مشترک ( Common Collector )

پایه ی مشترک بین ورودی و خروجی ، در این آرایش ، کلکتور است و به دلیل مشترک بودن پایه ی کلکتور نیز به آن کلکتور مشترک        می گویند. این آرایش را امیتر فالوور ( Emitter Follower ) نیز می گویند.

۱۱۳

 

منحنی مشخصه های ترانزیستور

روابط بین جریان ها و ولتاژ ها و تغییرات آن ها در ترانزیستور و هم چنین ضریب تقویت به عامل هایی چون درجه حرارت ، فرکانس و غیر خطی بودن المان ها بستگی دارد ( منظور از غیر خطی بودن این است که نسبت تغییرات جریان ها و ولتاژ ها تابع یک معادله ی خطی ریاضی نیست. ) لذا معمولا از طریق ریاضی نمی توان مقادیر را به درستی تعیین کرد . برای به دست آوردن این رابطه ها از منحنی هایی ، که بیان کننده ی روابط بین جریان ها و   ولتاژ ها    ( باتوجه به آرایش ترانزیستور ) است استفاده می شود. این منحنی ها عبارت است از :

۱) منحنی مشخصه ی ورودی

۲) منحنی مشخصه ی انتقالی

۳) منحنی مشخصه ی خروجی

 

۱) منحنی مشخصه ی ورودی

منحنی مشخصه ی ورودی ترانزیستور بیان کننده ی مقدار جریان ورودی ، برحسب ولتاژ ورودی است . همان طوری که مدار ورودی شبیه یک دیود است منحنی مشخصه ی آن نیز شبیه منحنی مشخصه ی ولت – آمپر دیود معمولی است. شکل زیر منحنی مشخصه ی ورودی ترانزیستور AC 127 می باشد.

۱۱۴

این ترانزیستور از جنس ژرمانیوم است و به همین دلیل جریان بیس آن بالا است اما در ترانزیستور ها سیلیسیوم این طور نیست و جریان بیس کمتری دارند.

باید توجه داشت که در ترانزیستور منحنی مشخصه ی ورودی به ازای یک ولتاژ معین  VCE رسم می شود. اگر VCE تغییر کند منحنی مشخصه نیز کمی تغییر می کند. البته این تغییرات بسیار جزئی است و در اکثر موارد می توان ار آن صرف نظر کرد. مقدار ولتاژ VCE را ، که به ازای آن منحنی مشخصه ی ورودی رسم شده است ، کارخانه سازنده مشخص می نماید. در شکل زیر منحنی مشخصه ی ورودی به ازای VCE = 1v و VCE = 20v رسم شده است.

در شکل زیز منحنی مشخصه ی ترانزیستوری از جنس سیلیسیم رسم شده است.

۱۱۵

۱۱۶

۲) منحنی مشخصه ی انتقالی

منحنی مشخصه ی انتقالی، رابطه ی بین جریان ورودی و خروجی ترانزیستور را به ازای مقادیرثابت VCE  نشان       می دهد . شکل زیر منحنی مشخصه انتقالی ترانزیستور BC 107 را به ازای VCE = 5v نشان می دهد. چون ضریب تقویت جریان ، برابر نسبت جریان خروجی به ورودی است ، لذا از این منحنی می توان ضریب تقویت جریان را بدست آورد . ضریب تقویت جریان را با β نشان می دهند. مقدار β بستگی به مشخصات فیزیکی و ساخت ترانزیستور دارد.

۱۱۷

۱۱۸

 

۳) منحنی مشخصه ی خروجی

منحنی مشخصه ی خروجی رابطه ی بین جریان و ولتاژ خروجی به ازای جریان ورودی معین را نشان می دهد. اگر تقویت کننده امیتر مشترک باشد ( تقویت کننده ی امیتر مشترک بعدا توضیح داده خواهد شد ) جریان ورودی را  IB ، جریان خروجی IC و ولتاژ خروجی VCE خواهد بود. شکل زیر منحنی مشخصه خای خروجی ترانزیستور را به ازای جریان های IB ثابت نشان می دهد.

۱۱۹

مقدار جریان خروجی تابع دو عامل IB و VCE است. یعنی با کم و زیاد شدن IB جریان خروجی IC نیز کم یا زیاد می شود. این مطلب در مورد VCE نیز ثابت است ، لیکن تاثیر تغییرات VCE بر IC ناچیز و در مواردی غیر قابل توجع است. از طرفی جریان IB هم به VBE بستگی دارد. منحنی مشخصه ی خروجی ترانزیستور ، شامل ۳ ناحیه ی قطع ، فعال و اشباع است.

الف ) ناحیه ی قطع

ناحیه ای است که جریان بیس ، صفر و ترانزیستور هنوز به آستانه ی هدایت نرسیده است. لذا دارای مقادیر زیراست:

۱۲۰
در شکل زیر ناحیه ی قطع را روی منحنی مشخصه ی خروجی نشان می دهد.

۱۲۱

ب) ناحیه ی فعال

در این ناحیه ، ترانزیستور در حال هدایت است و با تغییرات زیاد VCE تغییرات جریان کلکتور کم است. ( جریان بیس ثابت است ) لذا این ناحیه دارای مشخصات زیر است :

شکل زیر ناحیه ی فعال را در روی منحنی مشخصه نشان می دهد.

۱۲۲

ج) ناحیه ی اشباع

ناحیه ای است که ترانزیستور در حال هدایت است ، ولی با تغییر جزئی VCE ( کسری از ولت ) تغییرات بسیار زیادی در جریان کلکتور مشاهده می شود . لذا دارای مشخصات زیر است.

۱۲۳

۱۲۴
در شکل زیر ناحیه ی اشباع روی منحنی مشخصه ، خروجی نشان داده شده است.

۱۲۵
در شکل زیر ۳ ناحیه کار ترانزیستور در آن نشان داده شده است :

۱۲۶

نقطه کار و خط بار

الف ) تعریف نقطه ی کار

به مقادیر dc  کمیت های IC – IB – VCE – VBE  در شرایطی که هیچ منبع سیگنال AC به ورودی آن متصل نباشد ،  نقطه ی کار DC ترانزیستور گویند.

در شکل زیر نقطه کار را روی منحنی مشاهده می کنید :

۱۲۷

در شکل زیر نقطه کار را روی منحنی مشخصه ی خروجی مشاهده می کنید :
نقطه کار را با حرف Q نشان می دهند . Q  حرف اول کلمه ی Quicken Point به مفهوم نقطه کار است.

۱۲۸

ب ) انتخاب نقطه ی کار

برای انتخاب نقطه ی کار ، ابتدا باید محدودیت های ترانزیستور را در نطر گرفت. از جمله محدودیت ها ، تحمل توان تلف شده در ترانزیستور ، حداکثر جریان کلکتور و حداکثر ولتاژ بین کلکتور و امیتر است. نظر به این که تلفات توان توسط ترانزیستور برابر PT = VCE.IC + VBE.IB است یادآور می شود که مقدار VBE.IB کم است و معمولا از آن صرف نظر می شود.

نقطه ی کار باید در محلی قرار گیرد که حاصل ضرب VCE.IC با ماکزیمم توان قابل تحمل ترانزیستور مساوی باشد یا کمتر باشد. رسم مشخصه ی VCE.IC در شکل زیر آمده است. در ضمن نقطه کار باید در محلی قرار گیرد که بتواند سیگنال را از دو طرف به یک اندازه تقویت کند.

۱۲۹

خط بار :

بر روی منحنی مشخصه ی خروجی ترانزیستور ، می توان نقاط زیادی را به عنوان نقطه ی کار انتخاب نمود. نقاط مختلف را روی منحنی مشخصه ی خروجی ترانزیستور نشان می دهند. این نقاط روی خط راست قرار ندارند و با تغییر ولتاژ منبع یا RB یا RC بدست آمده اند. اگر نقطه ی کار را به صورتی پیدا کنیم که در آن ها ولتاژ منبع تغذیه و مقاومت RC ثابت مانده باشد نقاط روی یک خط راست قرار می گیرند که به آن خط بار ترانزیستور می گویند.

۱۳۰

معادله خط بار و نحوه رسم آن

برای رسم خط بار ابتدا باید معادله آن را بنویسیم. برای این کار ، باتوجه به جهت جریان و جهت گردش در حلقه ی خروجی از یک نقطه        ( مثلا قطب منفی منبع تغذیه ) در مدار شکل زیر معادله KVL را می نویسیم. به این طریق:

۱۳۱

در معادله ی بالا RC و VCC ثابت اند ولی IC و VCE متغیر هستند. لذا برای بدست آوردن حداقل دو نقطه از خط بار ، یک بار IC را برابر صفر فرض می کنیم و در معادله ی خروجی قرار می دهیم و VCE را بدست می آوریم ( نقطه A ) و و بار دیگر VCE را برابر صفر فرض می کنیم و در معادله ی خروجی قرار می دهیم و IC را به دست می آوریم ( نقطه B ) ، سپس نقاط A و B را به هم وصل می کنیم تا خط بار به دست آید.

۱۳۳۱۳۲

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تامین ولتاژ ها و جریان های مورد نیاز ترانزیستور

مقدار ولتاژی که باید به قسمت های مختلف ترانزیستور یا مدارات ترانزیستوری اعمال شود یک اندازه نیست . مثلا ولتاژی که باید بین بیس و امیتر قرارا گیرد ، حدود ۰٫۶۵ ولت و مقدار ولتاژی که بین کلکتور و امیتر باید قرار بگیرد حدود نصف ولتاژ منبع تغذیه است و … بنابراین مشاهده می شود که در یک مدار ترانزیستوری ، به تعداد زیادی منبع تغذیه با ولتاژ های مختلف نیاز است . تامین این همه ولتاژ های مختلف از طریق منابع تغذیه متعدد امکان پذیر نیست برای تامین ولتاژ های مورد نیاز قسمت های مختلف یک تقویت کننده به کمک فقط یک منبع تغذیه ، باید از تقسیم کننده های مقاومتی اهمی استفاده کرد . برای این منطور مقاومت های را با قسمت های مختلف تقویت کننده سری      می کنند و با ایجاد افت ولتاژ کافی ، ولتاژ و جریان های DC مورد نیاز را به دست می آورند .

تأثیر درجه حرارت بر ترانزیستور

 افزایش درجه حرارت بیشتر بر روی جریان معکوس پیوند بیس – کلکتور نسبت به جریان های دیگر اثر می گذارد. با توجه به اینکه پیوند بیس – کلکتور در بایاس مخالف قرار دارد جریان بسیار ضعیفی که عامل آن حامل های اقلیت هستند از کلکتور به طرف بیس جاری می شود و افزایش درجه حرارت باعث می شود که تعداد بیشتری از پیوندها شکسته شده و الکترون های بیشتری آزاد گردند و در نتیجه جریان معکوس پیوند بیس – کلکتور افزایش می یابد. این جریان را جریان قطع کلکتور نامیده و آن را با ICO یا ICBO نمایش می دهند.

مقادیر حد در ترانزیستورها

هر المان نیمه هادی ، از جمله ترانزیستور ، برای مقادیر الکتریکی مشخصی ساخته می شود. مثلاً هر ترانزیستوری را برای تحمل توان مشخصی می سازند.  اگر مقادیر الکتریکی اعمال شده به ترانزیستور بیشتر از آنچه کارخانه سازنده مشخص کرده است باشد ، ترانزیستور معیوب می شود. این مقادیر الکتریکی به مقادیر حد معروفند. کارخانجات سازنده ، حداکثر مقدار مجاز مقادیر الکتریکی را مشخص می کنند. مهمترین این مقادیر عبارتند از :

۱- حداکثر ولتاژ کلکتور – امیتر : این پارامتر ، حداکثر ولتاژ مجاز بین پایه های کلکتور و امیتر را مشخص می کند و آن را با VCEmax نمایش می دهند.  

۲- حداکثر جریان کلکتور : حداکثر جریانی است که ترانزیستور می تواند در دمای مشخص شده از طرف کارخانه سازنده ، تحمل کند و آن را با ICmax نمایش می دهند.

۳- حداکثر توان : حداکثر توانی است که می تواند در یک ترانزیستور به صورت حرارت تلف شود و آن را با Pmax نمایش می دهند.

۴-  حداکثر درجه حرارت محل پیوند : حداکثر درجه حرارتی است که در محل اتصال کلکتور – بیس ، ترانزیستور   می تواند تحمل کند و آن را با Tj نمایش می دهند.

 

نامگذاری ترانزیستورها

 برای نامگذاری ترانزیستورها ، سه روش مشهور در دنیا وجود دارد اگر چه تعدادی از کارخانجات در گوشه و کنار دنیا از سیستم نامگذاری خاصی استفاده می کنند . این سه روش عبارتند از : ۱- روش ژاپنی        ۲- روش اروپایی        ۳-روش آمریکایی


روش ژاپنی : در این سیستم ، نامگذاری ترانزیستور را با عدد ۲ شروع کرده و به دنبال آن حرف S را می آورند . بعد از حرف و عدد۲S  یکی از حروف C ،  B ، A  و D را قرار می دهند که هر یک مفاهیمی به شرح زیر دارند :


A : این حرف نشان دهنده این است که ترانزیستور از نوع PNP بوده و در فرکانس های بالا نیز می تواند کار کند.
B : این حرف نشان دهنده این است که ترانزیستور از نوع PNP بوده و در فرکانس های کم می تواند کارکند.
C : این حرف نشان دهنده این است که ترانزیستور از نوع NPN بوده و در فرکانس های بالا نیز می تواند کار کند.
D : این حرف نشان دهنده این است که ترانزیستور از نوع NPN بوده و در فرکانس های کم می تواند کارکند.


بعد از این حروف تعداد ۲ یا ۳ یا ۴ رقم قرار می گیرد که با مراجعه به جدول مشخصات ترانزیستورها ، می توان مقادیر مشخصه های الکتریکی آن را بدست آورد . در این سیستم ، حروف روی ترانزیستور ، مشخص کننده جنس نیمه هادی به کار رفته ( ژرمانیوم یا سیلیسیم ) و همچنین حدود قدرت آن نمی باشد . مثلاً المان  ۲SC829 نشان دهنده ترانزیستور از نوع NPN با محدوده فرکانسی بالا می باشد . لازم به تذکر است که بر روی اکثر ترانزیستورها ، حرف ۲S را قید نمی نمایند . مثلاً C829 همان ۲SC829 می باشد.

 

روش اروپایی : در نامگذاری به روش اروپایی ، تا سال ۱۹۶۰ ، ترانزیستور را با حروف OC و OD و با دو ، سه یا چهار عدد به دنبال آنها مشخص می کردند که  OC برای ترانزیستورهای کم قدرت و OD برای ترانزیستور قدرت به کار می رفت مانند OC72 . در این روش نامگذاری ، نوع ترانزیستور و جنس نیمه هادی به کار رفته در آن و نیز محدوده فرکانسی آن مشخص نبود . از سال ۱۹۶۰ به بعد ، سیستم نامگذاری ترانزیستورها تغییر کرد . بدین نحو که ترانزیستورهای به کار رفته در رادیو و تلویزیون و یا در وسایل الکتریکی عمومی بیشتر با دو حرف و سه شماره و ترانزیستورهای خاص با سه حرف و دو شماره مشخص می شوند مانند ترانزیستور BUX38 که این ترانزیستور در فرکانس های رادیویی با جریان و ولتاژ زیاد به کار برده می شود . در ادامه روش نامگذاری با دو حرف و سه شماره که کاربرد بیشتری دارد بیان خواهد شد.


روش نامگذاری با دو حرف و سه شماره : در این روش حرف اول نشان دهنده جنس نیمه هادی است که اگر ژرمانیوم باشد با حرف A و اگر سیلیسیم باشد با حرف B مشخص می شود . برای حرف دوم نیز از حروف S ، L ، F ، D ،  C و یا U استفاده می نمایند که معانی هر یک از این حروف به شرح زیر است :


C
 : ترانزیستور کم قدرت با فرکانس کار کم.
 D  :  ترانزیستور قدرت با فرکانس کار کم.
F
: ترانزیستور کم قدرت با فرکانس کار زیاد.
L
 : ترانزیستور قدرت با فرکانس کار زیاد.
S
 : ترانزیستور کم قدرت که به عنوان سوئیچ به کار می رود.
U
: ترانزیستور قدرت که به عنوان سوئیچ به کار می رود.
سه شماره بعد ، نشان دهنده سری ترانزیستور می باشد که با استفاده از این سه شماره و جدول مشخصات ، می توان مشخصات الکتریکی ترانزیستور را بدست آورد . به عنوان مثال مشخصات ظاهری ترانزیستور BC107 عبارت است از :
B
 : جنس ترانزیستور از سیلیسیم می باشد .
 : ترانزیستور کم قدرت بوده و در فرکانس کم می تواند کار کند .


مشخصات الکتریکی را با مراجعه به کتاب مشخصات ترانزیستور و پیدا کردن جدول مربوطه به دست می آورند .
در این سیستم نامگذاری ، نوع ترانزیستور یعنی NPN و یا PNP بودن آن ، از روی حروف ترانزیستور مشخص نیست .


روش آمریکایی : در این روش نامگذاری ، ترانزیستور را با حرف و عدد  ۲N مشخص می کنند و تعدادی رقم به عنوان شماره سری به دنبال آن می آورند که با توجه به این ارقام و با استفاده از جدول مشخصات ترانزیستورها ، مشخصات الکتریکی ترانزیستور را بدست می آورند . به عنوان مثال ترانزیستور ۲n3055 ، یک ترانزیستور قدرت است که در فرکانس های کم کار می کند .

 

تقسیم بندی ترانزیستور بر اساس پارامتر های آن

اگر به اطلاعات نوشته شده در برگه اطلاعات ترانزیستور ها توجه شود ، مشاهده می گردد برخی مشخصات مانند ICmax ، VCEmax ، PCmax ، فرکانس حد و فرکانس قطع آن ها با هم متفاوت است. ترانزیستور ها براساس این پارامترها (مشخصه ها) و نوع کاربرد ، در دسته بندی های متعددی قرار می گیرند. مثلا ترانزیستور ها از نظر فرکانس به سه دسته فرکانس کم ( LF = Low Frequency ) ، فرکانس متوسط ( MF = Medium Frequency ) ، فرکانس زیاد (  HF = High Frequency) تقسیم بندی می شوند. این موضوع برای تقویت سیگنال از نظر ولتاژ ، جریان و توان نیز صدق می کند.

 

ترانزیستور کاربرد عمومی و سیگنال کوچک General Purpose / Small signal Transistor

این ترانزیستور ها برای تقویت سیگنال های با ولتاژ و جریان با دامنه کم به کار می روند و معمولا در تقویت کننده های قدرت پایین یا متوسط یا برای مدار های کلیدی به کار می روند. بدنه این ترانطیستور ها معمولا پلاستیکی یا فلزی است و حداکثر توان مجاز آن ها از ۰٫۵w تجاوز نمی کند. در شکل زیر چند نمونه از این ترانزیستور ها را مشاهده می کنید:

۱۳۴ ۱۳۵

 

 

 

 

 

 

 

 

ترانزیستورهای قدرت Power Transistor

این ترانزیستور ها قادر به تقویت سیگنال های با ولتاژ و جریان با دامنه زیاد هستند و معمولا در تقویت کننده های سیگنال بزرگ به کار    می روند. حداکثر توان مجاز این ترانزیستور ها از ۰٫۵w تا چند ده وات است.

بدنه این ترانزیستور ها که معمولا فلزی است ، به کلکتور اتصال دارد تا بتواند با محیط تبادل حرارت نماید.
در توان های زیاد ، بدنه به گرماگیر ( هیت سینک ) اتصال داده می شود.

۱۳۷

۱۳۸ ۱۳۹

ترانزیستور های فرکانس بالا High Frequency Transistor

این ترانزیستور ها به تغییر ولتاژ و شدت جریان ورودی خود که فرکانس فوق العاده زیاد دارند ، به سرعت پاسخ می دهند. مقدار فرکانس قطع این ترانزیستور ها چندین مگاهرتز تا گیگاهرتز است.

 

 

 تعدادی از تصاویر این مطلب از کتاب الکترونیک عمومی ۱ و ۲  گرفته شده است

برای مطالب بیشتر در مورد ترانزیستور و روش های بایاسینگ آن  به لینک زیر مراجعه کنید:

الکترونیک عمومی ۲ (بخش اول) الکترونیک عمومی ۲ (بخش دوم)

منابع استفاده شده در این مطلب

۱ – الکترونیک عمومی ۱: مهندس محمود همتایی

۲- الکترونیک عمومی ۲ : مهندس سید محمود صموتی

۲- فلوبد توماس ، الکترونیک فلوید

خسته نباشید. امیدوارم از این بخش راضی باشید. بخش اول ترانزیستور ها به پایان رسید و در ادامه سراغ ترانزیستور های FET خواهیم رفت. همراه ما باشید. بدرود

درباره ی Mahdiyar

۱۱ دیدگاه

  1. عالی بود مطلبتون
    خیلی خوب و کامل توضیح دادید
    با اجازتون این مطلب رو با ذکر منبع نشر میدم

  2. ممنونم کل جزوه الکترونیک ۱ رو کامل توضیح داد خیلی جالب بود

  3. شکل ترانزیستورهای فرکانس بالا چجوری هست؟

    • سلام. تو ابعاد و توان های کوچک تفاوت خاصی با ترانزیستور های معمولی ندارن اما در توان های بالاتر به شکل پروانه ای یا تخت می باشند و معمولا چهار پره دارند

  4. سلام
    ترانزیستور tpt5609 چه مدلی هست؟ تو بازار پیدا نکردم
    راهنمایی می کنید
    مشابه دارد؟

    • سلام. این ترانزیستور یک ترانزیستور فرکانس بالا هست و تا ۱۹۰ مگاهرتز کار میکنه و مشابه اون هم mps2222 موجوده

  5. خیلی ممنون بابت مطالب خوبی که با تصاویر مناسبی به تصویر کشیده شده است
    ببخشید میشه در مورد این قسمت(( در ضمن نقطه کار باید در محلی قرار گیرد که بتواند سیگنال را از دو طرف به یک اندازه تقویت کند.)) بیشتر توضیح بدید
    در ضمن حالت چهارم بایاسینگ رو ذکر نکردید
    باتشکر

    • سلام دوست عزیز. در مورد سوالی که گفتید باید گفت که در تقویت کننده های کلاس A چون قسمت مثبت و منفی موج تقویت میشود باید نقطه کار در حالت تعادل باشد و یا باید در حالتی باشد که دو قسمت موج به یک اندازه و بدون اعوجاج تقویت شود. برای مثال اگر نقطه کار در معادله خط بار طوری باشد که ولتاژ کلکتور امیتر نقطه کار بالا باشد , در این حالت قسمت منفی موج بریده میشود و موج دچار اعوجاج مشود چون زمانی که دامنه ی موج با ولتاژ کلکتور امیتر نقطه کار جمع میشود و نقطه کار بر روی خط بار حرکت می کنداگر مجموع این ولتاژ از ولتاژ تغذیه بخواهد بیشتر بشود ترانزیستور به حالت قطع می رود و در این صورت موج بریده میشود . این عملکرد هم از روی منحنی خروجی و خط بار ترانزیستور قابل درکه.

  6. آقای مهندس مهدی یار تشکر بابت مطالب گران شما
    سپاس*

  7. آقا مهدیار خیلی عالی بود.
    واقعا لذت بردم. دمت گرم.

پاسخی بگذارید

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