الکترونیک

ترانزیستور چیست ؟

Transistor, How does it work

ترانزیستور چیست ؟

اختراع ترانزیستورها انقلابی در تمدن بشر ایجادکرد

که هیچ تکنولوژی دیگری مثل آن را انجام نداده است

در قلب یک گوشی همراه یک پردازنده وجود دارد

که درون آن حدود دو میلیارد ترانزیستور وجود دارد

این قطعات کوچک چه کار فوق العاده ای را انجام می دهند؟ چطور کار می کنند؟

ترانزیستورها می توانند مانند یک سوئیچ عمل کنند

در حالیکه هیچ قطعه ی متحرکی در آنها وجود ندارد

آنها می توانند یک سیگنال ضعیف را تقویت کنند

در واقع تقویت کردن اساس کار ترانزیستورها می باشد

اساس کار ترانزیستور

در ابتدا بیایید با اساس کار ترانزیستور آشنا بشویم

در مورد کاربرد ترانزیستور بعدا صحبت خواهیم کرد

ترانزیستور از نیمه هادی هایی نظیر سیلیکون بوجود آمده اند

هر اتم سیلیکون با چهار اتم سیلیکون همسایه دارای پیوند است

سیلیکون در لایه ظرفیتی خود دارای چهار الکترون می باشد

اجازه دهید تا بجای اتم سیلیکون از این عروسک ها استفاده کنیم

هر دست یک الکترون را نگه می دارد

هر یک از این الکترون ها می رود تا با اتم سیلیکون همسایه به اشتراک گذاشته شود

به این حالت پیوند کووالانسی می گویند

در حال حاضر الکترون ها در باند ظرفیت خود قرار دارند

اگر که سیلیکون خالص بخواهد از خود جریان الکتریسیته را عبور دهد

الکترونها مجبور به جذب انرژی شده و تبدیل به الکترون آزاد می گردند

در نتیجه رسانایی الکتریکی سیلیکون های خالص کاهش می یابد

با استفاده از تکنیک دوپینگ می توان رسانایی نیمه هادی ها بهبود بخشید

برای مثال شما فسفر با ۵ الکترون ظرفیتی را تزریق می کنید؛

در این حالت یک الکترون آزاد به حرکت در خواهد آمد.

این حالت به تکنیک دوپینگ یا نگاتیو معروف است

در حالت دیگر اگر شما اتم بور با سه BORE الکترون لایه ظرفیتی را تزریق کنید

یک جای خالی برای الکترون ها وجود دارد

این جای خالی به نام حفره شناخته می شود؛ زمان می توانند آن را پر کنند

حرکت الکترون ها به عنوان حرکت حفره ها در جهت مخالف تجسم می گردد

ما به این حالت دوپینگ یا پوزیتیو می گوییم

اگر شما ویفر سیلیکون را به صورت زیر تغلیظ کنید ترانزیستور بوجود می آید؛

اما اگر واقعا می خواهید که متوجه کار کردن ترانزیستور شوید

، باید ببینید که رفتار الکترونها و قطعات موجود چگونه است؟

پس باید اساس کار دیود را متوجه شویم

اساس کار دیود

هنگامی که به یک قسمت از سیلیکون ناخالصی تشکیل می شود PNتزریق می کنیم

پیوند به عنوان پی تایپ و قسمت دیگر ان تایپ است

گاهی اوقات در مرز بین ناحیهP&N اتفاقات جالبی رخ می دهد

تعداد زیادی از الکترونهایی هستندکه در قسمتN

گرایشی طبیعی برای انتقال به حفره های قسمتPدارند

ین موضوع باعث می شود که در مرز ناحیهPا

بارمنفی و در مرز ناحیه  Nبارمثبت جمع شود

در نتیجه این عمل با انتقال الکترون ها مخالفت خواهد شد

اگر یک منبع تغذیه خارجی را در کنار دیود قرار دهیم،

منبع تغذیه، حفره ها و الکترون ها را جذب خواهد کرد

در این حالت جریان الکتریکی وجود ندارد

در حالیکه اگر اتصال منبع تغذیه را معکوس کنیم شرایط تغییر خواهد کرد

اگر منبع تغذیه دارای ولتاژ کافی برای غلبه بر سد پتانسیلی داشته باشد،

به سرعت خواهید دید که الکترون ها بوسیله ترمینال منفی متوقف خواهند شد

وقتی که الکترون ها از سد پتانسیلی عبور کنند

انرژی آن ها تخلیه شده و به راحتی حفره های ناحیهPرا اشغال می کنند

اما به سبب کشیده شدن به سمت قطب مثبت

این الکترون ها میتوانند به طرف حفره های نزیک در ناحیه P پرش کنند

و در مدار خارجی جاری بشوند این پدیده بایاس مستقیم دیود نام دارد

حالا اگر این کاربرد ساده از دیود را فهمیده باشید

عملکرد ترانزیستور

عملکرد ترانزیستور را هم براحتی میتوانید درک کنید

حالا برگردیم به ترانزیستور

توجه داشته باشید که لایه P بشدت باریک است

میتوانید ببینید که اساسا ترانزیستور از دو دیود به هم چسبیده تشکیل شده است

بنابراین به هر شکلی که منبع تغذیه را وصل کنید

یک دیود همواره در بایاس معکوس خواهد بود و از عبور جریان الکتریکی جلوگیری میکند

درواقع ترانزیستور در حالت خاموش قرار دارد

حالا همانطور که می بینید منبع تغذیه دومی را وصل می کنیم

منبع تغذیه باید مقدار ولتاژ کافی برای غلبه به پتانسیل مخالف را داشته باشد

یک نمونه بایاس مستقیم دیود را مشاهده می کنید

می بینید تعداد زیادی از الکترون از ناحیه Nخارج میشود

مشابه دیود، تعداد کمی الکترون با حفره ها ترکیب میشوند

و از درون حفره های کناری عبور کرده و از پایه بیس جریان می یابند

اما تعداد زیادی الکترون هستند که به سمت ناحیه پیPحرکت کرده اند

پس الکترون های باقیمانده چه میشوند؟کمی فکر کنید

الکترون های باقیمانده به سمت قطب مثبت منبع تغذیه اولی جذب شده

و همانطور که می بینید جریان پیدا میکنند

توجه کنید که ناحیه پیPبسیار باریک بود به همین دلیل هیچ

الکترونی به سمت قطب مثبت منبع تغذیه دوم نخواهد رفت

در نتیجه جریان کوچک پایه بیس بصورت تقویت شده در پایه کلکتور بوجود می آید

شما می توانید متوجه شوید که اسم قطب های ترانزیستور

رابطه مستقیم با طبیعت جریان الکترون ها دارد

پس اگر بتوانید جریان پایه بیس  را افزایش دهید

خواهید توانست که جریان پایه کلکتور را نیز افزایش دهید

این نمونه ای ساده از پدیده تقویت جریان بود

ترانزیستور “دوقطبی

ترانزیستوری که مورد بحث قرار گرفت

“ترانزیستور “دوقطبی” یا”BJTنام دارد

اجازه دهید شکل بحث شده را با نمونه واقعی آن جایگزین کنیم

شما میتوانید با اضافه کردن یک ترانزیستور دیگر عمل تقویت کنندگی را افزایش دهید

پایه بیس این ترانزیستور را به پایه امیتر ترانزیستور اول وصل میکنیم

بعنوان مثال اگر سیگنال ضعیفی به ورودی بدهید، مثل: سیگنال حاصل از میکروفن،

نهایتا سیگنال تقویت شده ای در بلندگو خواهید داشت

نکته جالب دیگری که در مورد این مدار ساده وجود دارد

وابستگی به مقدار ولتاژ منبع تغذیه است

که متناسب با آن، ترانزیستور میتواند خاموش یا روشن شود

پس ترانزیستور می تواند بعنوان کلید عمل کند

این خاصیت ترانزیستور آغازگر دنیای الکترونیک دیجیتال و حافظه های دیجیتالی شد

با استفاده از ۲عددترانزیستور(BJT)میتوانید

یک المان حافظه کامپیوتری به نام فلیپ فلاپ را بسازید

در ادامه مطالب ذکر شده در قالب انیمیشن خواهید دید

مترجم: علیرضا شکیبا
سید سجاد فخری

کاری از گروه دوبلاژ آترینا
و کانال مستند های مهندسی 

برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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

دکمه بازگشت به بالا
بستن