ترانزیستور المانی اکتیو و نیمه رسانا است که برای کنترل یا تقویت سیگنال الکتریکی استفاده می‌شود.
تاریخچه ترانزیستور
ترانزیستورها یکی از اجزای اصلی اکثر مدارهای الکترونیکی ( از تلویزیون، رادیو، کامپیوتر تا ماهواره و ….) هستند که امروزه بیشتر به شکل مجتمع شده یا آی سی (IC= integrated circuite) وجود دارند و برای کنترل و یا تقویت سیگنال الکتریکی استفاده می‌شوند.
ترانزیستور اولین بار در سال 1948 توسط سه فیزیکدان آمریکایی، جان باردین (John Bardeen)، ویلیام شاکلی (William Shockley) و والتر براتین (Walter Brattain) ساخته شد. این سه برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1956 شدند. توسعه ترانزیستور انقلابی در دنیای الکترونیک ایجاد کرد.
ترانزیستور چیست؟
ترانزیستور یک قطعه اکتیو و دارای 3 پایه است، از سه لایه از مواد نیمه رسانا مانند سیلیکون یا ژرمانیوم ساخته شده است و از آن برای کنترل ( سوییچینگ) و یا تقویت سیگنال الکتریکی استفاده می‌شود. اکنون در بسیاری از مدارهای الکترونیکی از ترانزیستورها به جای لوله‌های خلاء (vacuum tubes) استفاده می شود. ترانزیستورها کوچکتر، سبک‌تر، عمر طولانی تر و ارزان تر از لوله های خلاء هستند. آنها برق کمتری مصرف می‌کنند و گرمای کمتری نسبت به لوله های خلاء تولید می‌کنند. اکنون ترانزیستورها در برخی کاربردهای هوا فضا نیز مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین می توانیم بگوییم، الکترونیک مدرن بدلیل اختراع ترانزیستور امکان پذیر شد.
انواع ترانزیستور
ترانزیستورها به دو دسته‌ی اصلی BJT (پیوندی دو قطبی) و FET (فِت) تقسیم می شوند . زمانیکه از واژه ترانزیستور استفاده می‌کنیم منظورمان نوع رایج تر که پیوندی دو قطبی است می‌باشد. ترانزیستورها به دو دسته NPN و PNP تقسیم می‌شوند که در اصل نحوه چیدمان مواد نیمه‌رسانا ( نوع P و نوع N ) را در کنار یکدیگر نشان می‌دهد.
نماد ترانزیستور NPN و PNP در مدار
پایه‌های ترانزیستور
ترانزیستورها ۳ ترمینال (پایه) دارند که هر ترمینال نام مختص به خودش را دارد تا از بقیه‌ی ترمینال‌ها متمایز شود. نام ترمینال یا پایه‌ها به شرح زیر می باشد:
|
نام ترمینال (فارسی)
|
نام ترمینال (انگلیسی)
|
نماد
|
|---|---|---|
|
بیس
|
Base
|
B
|
|
امیتر
|
Emitter
|
E
|
|
کلکتور
|
Collector
|
C
|
چه زمانی ترانزیستور روشن است؟
برای یک ترانزیستور NPN، اگر جریان کمی در مسیر بیس به امیتر وجود داشته باشد، ترانزیستور روشن می شود و بدون این جریان، ترانزیستور خاموش است. برای عبور جریان، شما نیاز به ولتاژ حدودا 0.7 ولت از پایه بیس به امیتر (برای این نوع ترانزیستور : npn) دارید.
بر خلاف یک سوئیچ معمولی که تنها دو حالت روشن و خاموش دارد، ترانزیستور می‌تواند با کنترل جریان عبوری از پایه‌ی بیس «تا حدودی روشن» باشد. جریان بسیار کم در پایه بیس می تواند باعث ایجاد یک جریان شاید 100 برابر بیشتر (بسته به ترانزیستور) در مسیر پایه‌های امیتر و کلکتور شود که شما می توانید از این اثر فوق‌العاده برای ساخت تقویت کننده استفاده کنید.
مثال ترانزیستور
یک مثال ساده برای استفاده از ترانزیستور، ساخت یک حسگر لمسی است، که در شکل زیر نشان داده شده است. در این مثال، تا زمانی که جریانی از پایه‌ی بیس عبور نکند، ترانزیستور اجازه نمی‌دهد که جریانی از مسیر LED و مقاومت عبور کند. این بدان معناست که هیچ نوری از LED ساطع نمی شود. هنگامی که انگشتتان با پد لمسی تماس پیدا می‌کند (برای مثال دو سنجاق فلزی)، انگشت شما به عنوان یک مقاومت عمل می‌کند و اجازه می‌دهد تا جریان کمی از طریق پایه بیس به ترانزیستور برسد و ترانزیستور “دروازه خود را باز می کند” و اجازه عبور جریان حدود 100 برابر جریان بیس را از مسیر کلکتور به امیتر می دهد که باعث عبور جریان از مسیر مقاومت و LED و سبب روشن شدن LED خواهد شد.
کاربرد ترانزیستورها
ترانزیستور در زندگی روزمره ی ما چه کاربردهایی دارد؟
1- ترانزیستورها در مدارهای دیجیتال و آنالوگ به عنوان سوییچ استفاده می‌شوند.
2- در دستگاه‌های تقویت‌کننده سیگنال ( آمپلی فایرها ) کاربرد دارد.
3- یکی از پر استفاده‌ترین کاربردهای ترانزیستور، تلفن‌های همراه هستند. همه‌ی موبایل‌ها از تقویت کننده‌های ترانزیستوری استفاده می‌کنند.
۴- ترانزیستورها تقریباً در هر دستگاه الکترونیکی از اجاق گاز گرفته تا کامپیوترها، از ضربان‌سازها تا هواپیما استفاده می‌شوند.
5- در ماشین حساب، کامپیوتر، رادیو و همچنین در زندگی روزانه حتی شنیدن صدای تلفن ها با کیفیت خوب کاربرد دارد.(چون ترانزیستورها اغلب در مدارهای تقویت‌کننده استفاده می شوند )
چرا از ترانزیستورها در کاربردهای زندگی روزمره استفاده می شود؟
پیش از اختراع ترانزیستور، ازلامپ‌های خلاء برای کاربردهای مشابه استفاده می‌شد، اما حالا ترانزیستور تقریباً در تمام کاربردهای توان پایین الکترونیکی جایگزین لامپ‌های خلا شدند. به دلیل استفاده از ترانزیستور، اندازه ICها کاهش یافتند.
ترانزیستور مزایای زیر را برای استفاده در برخی کاربردهای عملی دارند:
- اندازه کوچک که باعث کم شدن فضای مورد نیاز در قطعات می‌شود.
- بهره ولتاژ بالا
- نیاز به ولتاژ تغذیه پایین جهت عملکرد
- بدون مشکل گرمایشی در زمان عملکرد
- بدلیل حالت جامد قطعه، آنها از نظر مکانیکی بسیار قوی هستند.
- با استفاده از ترانزیستور در IC اندازه‌ی آیسی تولید شده آنقدر کوچک است که می توان آن را به راحتی حمل کرد.
{ می‌توانید در بخش مفاهیم پایه الکترونیک ردرونیک، درباره ترانزیستورها و انواع مختلف آن بیشتر بدانید }
