ترانزیستور

ترانزیستور : یکی ازپرکاربردترین قطعات درالکترونیک است و همچنین یکی ازاختراعات مهمّ بشراست که تحوّلی بزرگ بهمراه داشته است ، ترانزیستور نیز بسیار متنوّع است و بحث در موردآن فراوان است .دراین قسمت برپایه عمومی مطالبی رادراین راستا خدمتتان ارائه می نماییم.

ترانزیستورمعمولی دارای سه پایه است و دردو نوع ترانزیستورمنفی و ترانزیستورمثبت وجود دارد ،  ترانزیستـــورهای معمولی درشکل و اندازه های گوناگــونی وجودداشته و با قدرت های مختلف و کاربردهای متفاوت به  چشم می خورند که بعضی ازاشکال ترانزیستورهارا درزیرمشاهده می کنید.

به ترانزیستورهای مثبت، پی ان پی گفته می شود  PNP

به ترانزیستورهای منفی ، ان پی ان گفته می شود  NPN

C           B          E        نام گذاری پایه های ترانزیستورهای معمولی مثبت و منفی ازحروف اوّل نام هرپایه گرفته شده است، پایه کلکتور ، پایه بیس ، پایه امیتر

دراینجا دو نمونه ترانزیستوررامشاهده می کنید که پایه های آنها نیزمشخص شده است و ترانزیستور سمت چپ دارای یک زائده فلزّی است که سوراخی هم تعبیه شده است ،  دراین نوع ترانزیستــور معمولا این زائده فلزی برای پیچ شدن روی هیت سینک و رادیات برای   خنک شدن ترانزیستــــور درنظرگرفته می شود کـه البتّه این زائده به پایه وسط اتصال کامل دارد و موقع استفاده درمدار فرقی نمی کند که پایه وسط ازطریق قسمت فلـزی به مدارارتباط پیداکند یا هم به طورمستقیم ،  منتهـا باید مواظب باشید قسمت فلـــــــزّی آن به قطعات  دیگـــــراطراف ، تماس پیدا نکند مخصوصا اگرهیت سینک آن بزرگ باشــد باید هت سینک روی برد مهارشود چون ممکن است براثر  حرارتی که موقع کارکرد ترانزیستورتولید می شود، لحیم های پایه ها شل شوند و ترانزیستور ازسرجایش جابجا شده و به قطعات دیگربرخورد کند که باعث صدمه دیدن مدارخواهد شد .

شماتیک نقشه ای نرانزیستـــــور معمولی مثبت و منفی را دراین شکل می بینید ، همانطــــــورکه مشاهده می شود در ترانزیستوربالایی، سرفلش که پایه امیترمی باشد، به طرف بیرون است و درترانزیستــور پایین سرفلش به طرف داخل است همیشه سرفلش را ان درنظربگیرید تا نوع ترانزیستور را سریع تشخیص دهید، بنا براین مثلا درترانزیستور پایینی اگرسرفلش ان باشد پس دو پایه دیگر هردوپی خواهد بود ،  پس ترانزیستور پی ان پی می باشد PNP

دراینجا هم تعداد دیگری از اشکال ترانزیستور را مشاهـــــــــــده می نمایید که به ترانزیستوربدنه فلزّی بزرگ سمت راست،  ترانزیستـــور قابلمه ای نیز گفته می شود   (بدنه ترانزیستورقابلمه ای فلزی است  وبرای نصب آن یک عایقی مثل ورقه بسیارنازکی ازجنس میکا که به آن طلق ترانزیستورقابلمه ای هم می گویند،مابین ترانزیستورومحل نصب قرارداده و باپیچ و مهره بسته می شود، پیچ و مهره مخصوص هم برای این منظوروحود دارد)

ترانزیستورچگونه کارمی کند : 

کارکرد یک ترانزیستورمعمولی نوع منفی یا ان پی ان،  مثل کارکرد یک شیرآباست،همانطـــورکه یک شیرآب به یک منبع آب مثل آب شهروصل است و با چرخاندن آن کم کم آب ازشیربیرون می آید، درترانزیستورمنفی هم اگرکلکتور به منبع تغذیه وصل باشد، با اعمال فرمان به بیس آن، از امیتر ترانزیستور خروجی خواهیم داشت و این خروجی بستگی به مقدارولتاژی است که ما به بیس ترانزیستورمی دهیم، این یک مثال ساده و برای یک ترانزیستورساده دریک مدارساده بود تا آشنایی اوّلیه با کارترانزیستور را پیدا کنید، درادامه با مثالها و توضیحات بیشتر، ترانزیستوررا بهترخواهید شناخت و فراخواهید گرفت که ازترانزیستور برای منظورهای گوناگون وبه چه نحوی استفاده می شود.

فرق بین ترانزیستور ان پی ان با ترانزیستور پی ان پی : 

درترانزیستور ان پی ان ولتاژ مثبت به کلکتور وصل می شود و ایمیتر به منفی، و برای شروع به کارکردن ترانزیستور باید یک فرمان مثبت درمحدوده ولتاژ مثبت کلکتور به بیس اعمال کرد،  ولی درترانزیستـور پی ان پی یا ترانزیستور مثبت،  ولتاژ مثبت به امیتر وصل می شود و کلکتور هم به منفی لذا برای بکارانداختن ترانزیستور پی ان پی باید یک ولتاژ منفـی درمحدوده ولتاژ منفی کلکتور به بیس اعمال کرد دراینجا می بینیم که ترانزیستــور پی ان پی جفت و قرینه ترانزیستـــور منفی یعنی ان پی ان است، به توضیح و شکل زیر توجّه نمایید .

تست ترانزیستور : 

چند روش برای تست ترانزیستورهای معمولی وجود دارد ، یکی ازمتداولترین روشها، تست ترانزیستوربا اهمترعقربه ای است که به شرح زیر است اهمتررا روی حالت اهم قراردهید ، ترانزیستور را دردست بگیرید یا اگرگیره کوچک دارید، آن را به گیره ببندید، لید های اهم متررا به پایه های ترانزیستور درحالات مختلف وصل کنید و به عقربه اهم متر نگاه کنید،  درنهایت حالتی را مشاهده خواهید کرد که یکی ازپایه ها ازیک طرف با دو پایه دیگر اهمی نشان می دهد و این اهم تقریبا برابر است، درهمین حال آن پایه ای که با
دوپایه دیگرازیک طرف راه می دهد، پایه بیس ترانزیستور است و نتیجه اینکه این ترانزیستورسالم است، روش بعدی تست با مالتیمتر دیجیتال است، به این صورت که مالتیمتر را روی حالت تست دیود قرارداده و پایه های ترانزیستور را مثل روش فوق اندازه گیری می کتیم تا اینکه متوجه می شویم ،  یک پایه با دو پایه دیگر ازیک طرف یک عددی را روی صفحه مالتیمتر نشان می دهد واز طرف دیگر نشان نمی دهد، پس این ترانزیستور سالم است، عددی را که درهنگام تست ترانزیستور مشاهده می کنید برای مثال دریک ترانزیستور معمولی حدود۰٫۵۷ ولت است وخیلی شبیه تست دیوداست چون درواقع ترانزیستور هم به نوعی ازدیود تشکیل شده است منتها با ساختاری ویژه .

درشکل مشاهده می کنیم لید قرمز به کلکتور و لید سیاه به بیس ترانزیستور زده شده و روی مالتیمتر درحالت دیود، یک عددی را می بینیم اگر لید قرمز  به امیتر نیز وصل شود، عدد فوق باید مشاهده شود، چنانچه سعی کنید با مالتیمتر دیجیتال ترانزیستور و دیودها را تست کنید، اطمینان   باشد، وقتی لید قرمز به بیس وصل باشد عددی را مشاهده خواهید کرد  NPN  یشتری حاصل می گردد، دراین شکل اگر نوع ترانزیستور .

 

HFE , hfe   Test

تست ترانزیستور بوسیله دستگاه ترانزیستورتستر یا مالتیمتری که حالتی برای شناسایی و تست ترانزیستور رادارند نیز روشی مناسب و شاید مطمئن تربرای تست انواع ترانزیستور های معمولی  می باشد، ترانزیستور مشخصات مختلفی دارد و یکی از این مشخصات ،( اچ اف ای) ترانزیستور است که درکتاب مشخصات معمولا دیده می شود، اچ اف ای به معنی ضریب تقویت ترانزیستور است ، مثلا اگر درکتاب مشخصات ضریب تقویت یا همان اچ اف ای یک ترانزیستـــور عدد ۲۰۰ باشد ، موقع تست آن با دستگاه ترانزیستور تستر یا مالتیمتر دارای این قابلیّت ،  باید عـددی در محدوده ۲۰۰ شاهده گردد که درصد خطا نیز باید درنظرگرفته شود بنا براین اگر عدد نشان داده شده ۱۷۰ الی ۲۳۰ باشد ترانزیستور قابل استفاده می باشد همانطور که قبلا روش کاربا مالتیمتر را توضیح دادیم، برای تست اچ اف ای ترانزیستورنیز باید کلید انتخابگر مالتیمتــر را ابتدا درحالت اچ اف ای یا ترانزیستور تست قرار دهید، اگـر روی  مالتیمتر برای نصب ترانزیستور تعدادی شیار یا سوراخ وجود داشته باشد باید دقّت شود پایه های ترانزیستور به طورصحیح قرار گیرند و کلکتور و امیتر و بیس ترانزیستـور هرکدام در جای مربوطه به مالتیمتر وصل شود، معمولا کنار محل قرارگرفتن ترانزیستور روی مالتیمتر، جای پایه ها مشخص شده است و درصورتی تست موفقیت آمیز خواهد بود که پایه ها به طورصحیح به مالتیمتر متصل شده باشند ، بهتر است قبل از تست ، پایه های ترانزیستور را شناسایی و برای خودتان مشخص کنید و این کار با استفاده از کتابهای مرجع به راحتی امکان پذیر است هرچند با اهم متر نیز می توان پایه ها را مشخص نمود ولی اهمترها متفاوتند و بعضی اهم مترها  گمراه کننده هستند، درضمن اگرترانزیستور را ازروی بردی بیرون آورده باشید، می توانید از روی برد نیز پایه های ترانزیستوررا شناسایی کنید .

بعضی از مشخصات  فنی یک ترانزیستور که ازطرف کارخانه سازنده ارائه می شود به شرح زیر است ، ممکن است روی نقشه ها نیز دیده شوند :

PNP,NPN: نوع ترانزیستورSi,Ge: جنس ترانزیستورHFE: بهره یا ضریب تقویتVBB: ولتاژبیس نسبت به شاسی

VCC: ولتاژکلکتور نسبت به شاسیVEE: ولتاژامیترنسبت به شاسی

PTOT: حداکثرقدرت تلفاتی مجاز

USE: کاربرد ترانزیستور

 

انواع ترانزیستور:

ترانزیستورمعمولی: توضیحات دربالا داده شد.

ترانزیستور FET: ترانزیستورفت دردو نوع مثبت و منفی وجود دارد، درنوع منفی ( N-CHANEL) قسمت اصلی N است. درنوع مثبت ( P-CHANEL) قسمت اصلی P است. ترانزیستور FET سه پایه به نامهای درین (DRAIN) معادل کلکتور و گیت (GATE) معادل بیس و سورس (SOURCE) معدل امیتر دارد (D,G,S). یکی از کاربردهای این ترانزیستور برای کنترل ولتاژ است و نسبت به ترانزیستورهای معمولی پارازیت کمتری دارد و درمدارات فرکانس بالا استفاده می شود.

تست ترانزیستور فت و شناخت پایه های G – S – D : اهمتر آنالوگ را روی ضربدر ۱ قرارداده و پایه ای که از یک طرف با دو پایه دیگر راه میدهد، پایه گیت است. اگر لید سیاه به گیت وصل باشد، ترانزیستور منفی و اگر قرمز به گیت وصل باشد بنابراین ترانزیستور مثبت است، دو پایه درین D و سورس S از دو طرف اهم نشان میدهند. ترانزیستور FET  به دو صورت وجود دارد: J-FET یا UJT که به صورت اتّصال مستقیم است و MOS-FET  که بصورت اتّصال غیر مستقیم است. (شکل نقشه ای انواع ترانزیستور را درزیر مشاهده می کنید).

ترانزیستور UJT : 

ازیک اتّصال P و یک اتّصال N تشکیل شده به نامهای: بیس ۱(B1)    بیس۲(B2)    بیس۳(B3) یا امیتر. از کاربردهای این ترانزیستور، استفاده درمدارات نوسان ساز برای تحریک گیت تریستور در مدارات کنترل است. برای تست آن ( اهمتر روی ضربدر یک باشد) پایه ای که از یک طرف با دو پایه دیگر راه میدهد ، امیتر(E) است. پایه E با پایه ای که اهم کمتری نشان میدهد آن پایه B1 است و پایه بعدی هم B2 است که با E  اهم بیشتری نشان میدهد.

ترانزیستور ماسفت( MOSFET ( Metal Oxide Semicondutor Field Effect Transistor:

نوعی از ترانزیستور FET است که جنس آن از اکسید متال می باشد و مقاومت ورودی آن زیاد است. درترانزیستور های MOSFET خاصیت خازنی وجود دارد ،بنابراین ممکن است با لمس پایه ها، آسیب ببیند.

یک روش تست ترانزیستور MOSFET:

مادراین مدار یک ترانزیستور ماسفت، یک تغذیه ۲۴ ولت، یک لامپ ۲۴ ولت و یک مقاومت ۱ کیلو اهم داریم که مطابق شکل بهم متّصل شدند، ترتیب پایه های ترانزیستور از چپ به راست: گیت G ، درین D ، سورس S میباشد.همانطور که مشاهده می کنید وقتی گیت تحریک مثبت میشود، لامپ روشن شده و روشن می ماند با اینکه گیت آزاد است و زمانیکه گیت تحریک منفی می شود، لامپ خاموش شده و خاموش می ماند. باتوجّه به این مدار، فرق اساسی بین ترانزیستور معمولی و ترانزسیتور فت نیز قابل درک می گردد چرا که در ترانزیستور های معمولی با قطع شدن بیس، ترانزیستور ازکار می افتد درصورتیکه درترانزیستور فت اینطور نیست ،جالبتر اینکه با قطع کردن کامل منبع تغذیه به شرط اینکه مدار لمس نشود و وصل مجدد منبع تغذیه، ترانزیستور آخرین حالتی که داشته را برای شما به نمایش می گذارد یعنی اگر لامپ روشن بوده، پس بعد از قطع و وصل مجدد، بازم لامپ روشن خواهد بود و همینطور اگر خاموش بوده ، بعد از قطع و وصل مجدد ، لامپ خاموش خواهد ماند. امیدوارم این مطلب مفید واقع شده باشد.

ترانزیستور دارلینگتون :

تشکیل شده از دو ترانزیستور که در داخل یک بدنه قرار گرفته اند و برای تقویت بیشتر یا افزایش تقویت استفاده می شود.

ترانزیستور نوری: 

یک نیمه هادی است به شکل ترانزیستورهای معمولی که کارکرد آن بستگی به مقدارنوری دارد که به آن میرسد.