ترانزیستور چیست؟

ترانزیستور یکی از مهم ترین قطعه های الکترونیک است. این قطعه‌ی شگفت انگیز نقش حیاتی در ساختن وسایل الکترونیکی مثل تلفن همراه، تلویزیون، کامپیوتر، رادیو و حتی ماشین های هوشمند دارد. ترانزیستورها روی بردهای الکترونیک هستند. ترانزیستورها قطعات نیمه هادی هستند، که می توانند جریان یا ولتاژ الکتریکی را تقویت، قطع یا وصل کنند، یعنی ترانزیستور مثل یک سوئیچ عمل می کند که می تواند جریان الکتریکی را از یک بخش به بخش دیگر منتقل کند یا قطعش کند.

ساختار ترانزیستور

ترانزیستورها از سه لایه نیمه هادی تشکیل شده اند. این پایه ها  عبارتند از:

. بیس (Base): بخش میانی و کنترل کننده جریان

. امیتر(Emitter): بخش فرستنده جریان

. کلکتور( Collector): بخش جمع کننده جریان

براساس این لایه ها، دو نوع ترانزیستور وجود دارد:

• ترانزیستور نوع NPN
• ترانزیستور نوع PNP

عملکرد ترانزیستور چگونه است؟

وقتی که ولتاژ کمی به پایه‌ی بیس به اعمال می شود، جریان از امیتر به کلکتور عبور می کند. یعنی ترانزیستور می تواند با کنترل جریان ورودی کوچک در بیس، جریان بزرگ تری را در خروجی کلکتور کنترل کند، به همین علت ترانزیستورها در آمپلی فایرها، مدارهای تقویت کننده صدا و مدارهای دیجیتال کاربرد خیلی زیادی  دارند.

انواع ترانزیستور

ترانزیستورها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند که در ساختار و نحوه فعال شدن با هم فرق دارند.

۱.ترانزیستور دوقطبی پیوندی BJT) Bipolar Junction Transistor)

ترانزیستور دارای سه پایه است که نام های آن ها کلکتور که با حرف C نمایش داده می شود، بیس با حرف B و امیتر که با حرف E نمایش داده می شود. این سه پایه نیمه هادی هستند و جریان را از طریق ترکیب حامل های بار اکثریت و اقلیت کنترل می کنند. این نوع ترانزیستور برای تقویت سیگنال و سوئیچینگ مورد استفاده قرار می گیرد. ترانزیستور دوقطبی یکی از رایج ترین ترانزیستورها است که شامل NPN و PNP است. اگر طرف گرد ترانزیستور سمت شما باشد، پایه کلکتور سمت چپ، بیس وسط، امیتر سمت راست است. ترانزیستور در سیستم های آنالوگ به عنوان تقویت کننده جریان و در سیستم های دیجیتال به عنوان کلید قطع و وصل جریان است. ترانزیستورهای BJT قادر به تقویت سیستم های الکتریکی هستند. در ترانزیستورهای BJT نوع PNP، جریان از امیتر به کلکتور جریان نمی یابد، این جریان از طریق نقص الکترون ها انجام می شود. در مدلNPN الکترون ها از امیتر به بیس حرکت کرده و توسط کلکتور جذب می شود، در این حالت بیس تعداد الکترون های عبوری از امیتر را کنترل می کند.

۲.ترانزیستور اثر میدان  FET) Field Effect Transistors)

مبنای کار این دسته از ترانزیستورها، کنترل جریان در آنها توسط یک میدان الکتریکی است. در این نوع ترانزیستورها یک نوع حامل بار در ایجاد جریان الکتریکی دخالت دارد که می توان آن ها را جز‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ء ترانزیستورهای تک قطبی محسوب کرد که در مقابل ترانزیستورهای دوقطبی هستند. ترانزیستورهای اثر میدان شامل یه پایه سورس (S)، درین (D) و گیت (G) هستند. این دسته از ترانزیستورها به ماسفت و جی‌فت تقسیم می شوند. ترانزیستور FET یک وسیله حساس به ولتاژ است. در این ترانزیستورها، برخلاف ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی که کنترل جریان امیتر و کلکتور با جریان ورودی به بیس است، در این ترانزیستور کنترل جریان سورس و درین با اعمال ولتاژ به گیت صورت می گیرد.

کاربردهای ترانزیستور

ترانزیستور در دنیای الکترونیک نقش اساسی دارد و در موارد زیر به کار می‌رود:

• تقویت‌کننده صدا (Amplifier)
• ساخت مدارهای منطقی و دیجیتال
• کنترل ولتاژ و جریان در مدارها
• استفاده در رادیو، تلویزیون و موبایل
• طراحی مدارهای تایمر، سنسور و رله الکترونیکی
• در ساخت پردازنده‌ها (CPU) و حافظه‌ها (RAM)

مزایا و ویژگی های ترانزیستور

• دارای ابعاد بسیار کوچک هستند و وزن سبکی دارند.
• مصرف انرژی شان پایین است.
• دارای قابلیت سریع سوئیچ کردن هستند.
• طول عمر بالایی دارند.
• امکان مجتع سازی در تراشه ها را دارند.

جمع بندی

ترانزیستورها یکی از بزرگترین اختراعات بشر در قرن بیستم است که بسیار کاربردی است و تحولی عظیم در دنیای فناوری ایجاد کرده است.  این قطعه کوچک پایه و اساس تمام وسایل الکترونیکی مدرن را تشکیل می دهد. ترانزیستورها به عنوان تقویت کننده، سوئیچ و گیت منطقی در مدارها عمل می کنند. این قطعه ها در تقویت سیگنال های صوتی، مخابراتی، رادیویی و سوئیچینگ در مدارهای دیجیتال و ساخت تراشه های حافظه کامپیوتر نقش اساسی دارند.