https://virgool.ir/feed/@alphakit.irfa2026-11-12 21:25:09https://files.virgool.ir/upload/users/202829/avatar/avatar.pnghttps://virgool.ir/@alphakit.irhttps://virgool.ir/@alphakit.ir/ترانزیستور-چیست-و-چه-کاربرد-های-دارد-yb9rqmoufdmpترانزیستور (Transistor) قلب تپنده مدارهای الکترونیکی است و جزء اصلی تراشه های الکترونیکی را تشکیل می دهند.ترانزیستور ها در مدار گاهی به صورت کلید قطع و وصل مورد استفاده قرار می گیرد و گاهی به صورت تقویت کننده ولتاژ یا جریان.ترانزیستور انواع مختلفی دارد که دارای کاربرد ها و محاسبات ریاضی تقریبا پیچیده ای است که در این مقاله از وبسایت تخصی الکترونیک آلفاکیت به بررسی ترانزیستورها می پردازیم.ترانزیستور چیست؟ترانزیستور ها از عناصر نیم هادی سیلیسیم یا ژرمانیوم تشکیل می شوند. منظور از نیم هادی یعنی در برخی شرایط رسانای جریان برق هستند و در برخی شرایط به صورت نارسانا عمل می کنند.در واقع ترانزیستور یک قطعه‌ سه پایه‌ نیمه‌ هادی است که می‌تواند ولتاژ یا جریان را تحت کنترل گرفته و تنظیم کند.به عبارتی ترانزیستور در مقابل سیگنال‌ها مانند یک سوییچ یا دروازه عمل می‌کند.چرا به ترانزیستور‌ها نیاز داریم؟تصور کنید یک گیرنده FM دارید که سیگنالی مدنظر را دریافت می‌کند. سیگنال دریافتی شما مسلما سیگنال ضعیفی خواهد بود چرا که در طول مسیر خود از فرستنده تا گیرنده دچار اعوجاج و افت دامنه شده است.حال اگر این سیگنال را به همین شکل مورد استفاده قرار دهید، خروجی مطلوب و دقیقی نخواهید داشت.بنابراین نیاز داریم تا به نحوی این سیگنال دریافتی را تقویت کنیم. تقویت کنندگی به این معنا که قدرت آن را افزایش دهیم.تقویت کننده‌ها در هرجایی که لازم باشد قدرت سیگنال افزایش پیدا کند، مورد نیاز هستند.ترانزیستور وسیله‌ ای است که کار تقویت کردن سیگنال را برای ما انجام می‌دهد. همچنین می‌تواند مانند سوییچی بین حالات و انتخاب‌های مختلف ما در مدار باشد و نیز می‌تواند ولتاژ و جریان سیگنالی که دریافت می‌کند را تنظیم کند.ساختار ترانزیستورهاترانزیستور یک دستگاه یا ابزار حالت جامد سه پایه است که از اتصال متوالی (back to back) دو دیود ایجاد می‌شود.بنابراین در ساختار خود دارای دو پیوند P-N است. سه پایه‌ی آن از سه نیمه‌هادی موجود در این پیوند‌ها گرفته می‌شوند. اتصال متوالی یا پشت به پشت دیود ها، دو نوع ترانزیستور ایجاد می‌کند.NPN: به معنای قرار گرفتن نیمه هادی نوع P. در بین دو نیمه هادی نوع N.PNP: به معنای قرار گرفتن نیمه هادی نوع N. در بین دو نیمه هادی نوع P.?نام پایه‌های ترانزیستور امیتر، بیس و کلکتور می‌باشد و هرکدام عملکرد و ویژگی‌های خاص خود را دارند که در ادامه مقاله ترانزیستور چیست و چه کاربرد های دارد؟ در مورد آن‌ها صحبت می‌کنیم.پایه‌ی امیتر (Emitter)سمت چپ ساختار‌های تصویر بالا را به عنوان پایه امیتر می‌گیریم.ابعاد نیمه‌هادیِ مربوط به امیتر معمولی است و حامل اکثریت جریان آن، شدیدا تقویت شده است (از طریق دوپ شدن) چرا که وظیفه‌ی این پایه تامین حاملان اکثریت جریان در ترانزیستور است؛ خواه الکترون، خواه حفره؛بنابراین به دلیل صادر کردن الکترون، به این پایه امیتر (به معنای گسیل کننده) می‌گویند.در نماد مداری پایه‌ی امیتر را با علامت E. مشخص می‌کنند.پایه‌ی بیس (Base)نیمه‌هادی وسطی در ساختار‌های بالا، پایه بیس را ایجاد می‌کند.نیمه هادی بیس از دو نیمه هادی دیگر ابعاد کوچکتری دارد (عرض کمتر) و مقدار اندکی دوپ شده است.ماموریت اصلی پایه‌ی بیس (Base) عبور دادن حاملان اکثریت از پایه‌ی امیتر به پایه‌ی کلکتور است.در نماد مداری پایه‌ی بیس را با علامت B. مشخص می‌کنند.پایه‌ی کلکتور (Collector)سمت راست ساختار‌های تصویر بالا را به عنوان پایه کلکتور می‌گیریم.همان‌طور که از نام آن مشخص است وظیفه آن جمع‌آوری و دریافت حامل‌های اکثریت است.ابعاد آن (از نظر عرض) از بیس و امیتر بزرگ‌تر است (از آن‌جا که کلکتور یک ترانزیستور نسبت به دو پایه‌ی دیگر توان بیشتری تلف میکند، آن را بزرگ‌تر از دو نیمه‌هادی دیگر می‌سازند.) و به صورت ملایم دوپ شده است.در نماد مداری پایه‌ی کلکتور را با علامت C. مشخص می‌کنند.نماد مداری ترانزیستور‌های NPN و PNP را در تصویر زیر می‌بینید.ترانزیستور PNPچگونگی کارکرد ترانزیستور PNP در تویر زیر نشان داده شده است.در اسن تصویر مشخص است که پیوند بیس- امیتر در حالت بایاس مستقیم و پیوند کلکتور- بیس در حالت بایاس معکوس است.ولتاژ VEE پتانسیلی مثبت را برای امیتر تامین می‌کند و در نتیجه امیتر که در اینجا یک نیمه‌هادی نوع P. است، با دریافت پتانسیل مثبت حفره‌ها را از خود دور می‌کند.حفره‌ها از پیوند بیس- امیتر عبور کرده و به ناحیه‌ی بیس می‌روند.ناحیه‌ی بیس در اینجا یک نیمه‌هادی نوع N. است و به همین دلیل درصد کمی از آن حفره‌ها با الکترون‌های آزاد بیس بازترکیب می‌شوند.این فرآیند بازترکیبی باعث ایجاد جریانی اندک در بیس می‌شود که آن را با IB نمایش می‌دهند. اما حفره‌های باقی مانده از پیوند کلکتور-بیس عبور کرده و به ناحیه‌ی کلکتور می‌روند.این‌ها جریان کلکتور را که با IC نشان داده می‌شود، ایجاد می‌کنند. بنابراین جریان کلکتور در ترانزیستور NPN جریانی حفره‌ای است.با رسیدن حفره‌ها به ناحیه کلکتور، الکترون‌هایی از سمت منفی باتری که به کلکتور متصل است، آمده و حفره‌ها را پر می‌کنند.این جریان الکترون‌ها به مرور زیادتر شده و در حالی‌که جریان اقلیت محسوب می‌شوند به سمت امیتر روانه خواهند شد.در آنجا هر الکترون که به ترمینال مثبت VEE وارد می‌شود، حفره‌ای در عوض آن به سمت امیتر خواهد رفت که باعث ایجاد جریان امیتر، IE خواهد شد.خلاصه:هدایت جریان در یک ترانزیستور PNP از طریق حفره‌ها اتفاق می‌افتد.جریان کلکتور اندکی کمتر از جریان امیتر است.کاهش یا افزایش جریان امیتر بر جریان کلکتور نیز تاثیر خواهد گذاشت.ترانزیستور NPNبا نگاه کردن به تصویر زیر می‌توانیم به چگونگی کارکرد ترانزیستور NPN پی ببریم. می‌بینیم که پیوند بیس- امیتر در حالت بایاس مستقیم و پیوند کلکتور- بیس در حالت بایاس معکوس است.ولتاژ VEE پتانسیلی منفی را برای امیتر تامین می‌کند و در نتیجه امیتر که در اینجا یک نیمه‌هادی نوع N. است، با دریافت پتانسیل منفی الکترون‌ها را از خود دور می‌کند.الکترون‌ها از پیوند بیس- امیتر عبور کرده و به ناحیه‌ی بیس می‌روند.ناحیه‌ی بیس در اینجا یک نیمه‌هادی نوع P. است و به همین دلیل درصد کمی از آن الکترون‌ها با حفره‌های آزاد بیس بازترکیب می‌شوند.این فرآیند بازترکیبی باعث ایجاد جریانی اندک در بیس می‌شود که آن را با IB نمایش می‌دهند.اما الکترون‌های باقی مانده از پیوند کلکتور- بیس عبور کرده و به ناحیه‌ی کلکتور می‌روند. این‌ها جریان کلکتور را که با IC نشان داده می‌شود، ایجاد می‌کنند.با رسیدن الکترون‌ها به انتهای ناحیه کلکتور و ورود آن‌ها به ناحیه پتانسیل مثبت باتری، به ازای هر الکترون ورودی، الکترونی از ترمینال منفی باتری یعنی VEE وارد ناحیه امیتر می‌شود. این جریان الکترونی به مرور افزایش یافته و در ترانزیستور جریان می‌یابد (IE).خلاصههدایت جریان در یک ترانزیستور NPN از طریق الکترون‌ها اتفاق می‌افتد.جریان کلکتور بالاتر از جریان امیتر است.کاهش یا افزایش جریان امیتر بر جریان کلکتور نیز تاثیر خواهد گذاشت.مزایای ترانزیستور‌هاترانزیستور‌ها نسبت به سایر انواع تقویت‌ کننده‌ ها مزایای زیادی دارند،. از مزایای ترانزیستور‌ها می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:بهره وری ولتاژ بالا.نیاز کم به ولتاژ تغذیهبهترین انتخاب برای کاربرد‌های تقویت‌ کنندگی توان پایین.وزن کم و ابعاد کوچک.می توان موارد زیر را هم به مزایا و کابردهای ترانزیستور ها اضافه کرد:از نظر مکانیکی از تیوب‌های خلاء محکم‌تر هستند.برخلاف تیوب‌ های خلاء به حرارت خارجی نیاز ندارند.ترانزیستورها برای اینکه با خازن‌ ها و مقاومت‌ ها ترکیب شده و تشکیل IC دهند، بسیار ایده‌آل هستند.منبع: ترانزیستور چیست و چه کاربرد های دارد؟Alphakit CoAlphakit CoSun, 31 May 2020 12:10:32 +0430https://virgool.ir/@alphakit.ir/دیود-چیست-و-چه-کاربردهایی-دارد-y3fiaxuxolk7دیود چیست و چه کاربردهایی دارد؟ این سوالی است که در ذهن خیلی از افراد وجود دارد و برای همین در این مقاله از وبسایت تخصصی الکترونک آلفاکیت به بررسی دیود می پردازیم و انواع دیود ها را ذکر می کنیم. همچنین در مورد ساختار دیود و کاربرد آن صحبت می کنیم.وقتی در مدارهای الکترونیکی نیاز باشد که جریان الکتریکی در یک جهت جاری شود و در جهت دیگر جریانی جاری نشود (مدار باز) در این مواقع از قطعه ای به نام دیود استفاده می کنیم. (یکسو کردن جریان در مدار)دیود مانند دریچه دهلیز قلب عمل می کند. دریچه دهلیز قلب، خون را از یک جهت هدایت کرده و از سوی دیگر مانع عبور خون می شود.دیود نیز جریان الکتریکی را از یک سو عبور می دهد. و از سوی دیگر مانع عبور جریان می شود.دیود چیست؟در واقع دیود (Diode) قطعه ‌ای الکترونیکی است که دو سر دارد. دیود، جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد (در این حالت، مقاومت دیود ناچیز است) و در جهت دیگر، در مقابل گذر جریان مقاومت بسیار بالایی (در حالت ایده آل، بینهایت) از خود نشان می دهد.به علت این خاصیت دیود، در سال ‌های اولیهٔ ساخت این قطعهٔ الکترونیکی، به آن «دریچه» نیز گفته می شد.رایج ترین گونه ی دیود از بلور نیمه هادی ساخته می ‌شود. دیود را از اتصال دو نیم رسانا از نوع P و N می‌سازند. به پایه‌ای که به نیمه هادی N متصل است «کاتد» و به پایه‌ای که به نیمه هادی نوع P متصل است «آند» گفته می ‌شود. دیود، اولین قطعه تولید شده با نیمه هادی ها است.مهم ترین کاربرد دیود، عبور جریان در یک جهت (diode’s forward direction) و ممانعت در برابر گذر جریان در جهت مخالف (reverse direction) است.در نتیجه می توان به دیود مثل یک شیر الکتریکی یک طرفه نگاه کرد. این ویژگی دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می‌شود.به لحاظ الکتریکی، یک دیود، هنگامی جریان را از خود می‌گذراند که با برقرار کردن ولتاژ (بایاس کردن) در جهت درست + به آنُد و – به کاتُد که به آن بایاس مستقیم می گویند آمادهٔ کار شود.مقدار ولتاژی که باعث می شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی کند، ولتاژ آستانه (threshold voltage) نامیده می شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت  برای دیودهای سیلیکون  و ۰٫۲ تا ۰٫۳ ولت برای دیود ژرمانیوم است.اما هنگامی که ولتاژ معکوس به دیود متّصل شود، (+ به کاتُد و – به آنُد که به آن بایاس معکوس می گویند) جریانی از آن نمی گذرد.مگر جریان بسیار کمی که به «جریان نشتی» معروف است و در حدود چند میکروآمپر یا حتّی کمتر است.این مقدار جریان معمولاً در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل چشم پوشی است و تأثیری در رفتار سایر المان های مدار نمی ‌گذارد.هرچه جنس بلور به کار رفته در ساخت دیود، به لحاظ ساختار، منظم ‌تر باشد، دیود مرغوب ‌تر و جریان نشتی، کمتر خواهد بود.مقدار جریان نشتی در دیودهای با فناوری جدید، عملاً به صفر می گراید. نکتهٔ مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای بیشینهٔ ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس، بیش از آن شود، دیود می‌سوزد (بلور ذوب می ‌شود) و جریان را در جهت معکوس نیز می گذراند. به این ولتاژ آستانه، «ولتاژ شکست» گفته می شود.بایاس دیودوصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می گویند .اعمال ولتاژدر دو سر پایه هایش دو حالت را پیش می ‌آورد.بایاس مستقیمدراین حالت مثبت باتری به آند (قطب p ) و منفی باتری به کاتد (قطب n ) می خورد و باعث می شود تا جریان در دیود برقرار شود و ولتاژی حدود 0.6 روی آن افت می کند.بایاس معکوسولتاژ به دو سر دیود طوری وصل می ‌شود که قطب مثبت آن به کاتد و قطب منفی آن به آند وصل گردد (بایاس معکوس دیود).هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می ‌‌کنید جریانی از دیود عبور نمی ‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی معروف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می باشد.اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می ‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می ‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می ‌شود.نماد مداریدر بیشتر دیودها یک نوار طوسی رنگ در یک سر قطعه وجود دارد که نشانگر جهت کاتد است.نماد مداری آن یک مثلث است که به سمت کاتد اشاره می کند و یک خط در نوک آن عمود شده است.این سمبل نشانگر این است که جریان قراردادی در مدار از سمت آند به کاتد هدایت می شود.در عمل الکترون های مدار از سمت منفی به مثبت حرکت می کنند اما به صورت قرار دادی جهت جاری شدن جریان خلاف حرکت الکترون هاست.دسته بندی کلی دیودهادر دسته بندی اصلی، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می دهند، دیودهای یکسوکننده (Rectifiers) که برای یکسوسازی جریان های متناوب بکاربرده می شوند و توانایی عبور جریان های زیاد را دارند و دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می شود.دیودهای سیگنالاین نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنال های ضعیف – معمولا رادیویی و کم جریان تا حداکثر حدود 100mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود 1N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ بایاس مستقیم آن 0.7 ولت است.اما برخی از دیودهای سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA90 که ولتاژ بایاس مستقیم پایینتری دارد، حدود 0.2 ولت. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.دیود سیلیسیم بهتر است یا ژرمانیم؟بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیود خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود.دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است.همچنین دیودهای سیلیکونی سیگنال معمولا در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد.هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن می تواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب می تواند این ولتاژ را خنثی کند.در ادامه مقاله دیود چیست و چه کاربردهایی دارد به بررسی انواع مهم دیودها می پردازیم.انواع مهم ديوددیود لیزریديود زنردیود LEDديود شاتکیپل دیوددیود لیزری (laser diode)این نوع از دیودها با LED متفاوت هستند چون نورهای همدوس می سازند.از این مدل برای کاربردهایی مثل درایورهای DVD و CD، اشاره گرهای لیزر نقطه ای و… استفاده می شود.ديود زنر (zener diode)کاربرد ديود زنر در تثبيت ولتاژ می باشد. نوار مشکی روی ديود زنر، کاتد ديود است. ولتاژ دو سر دیود زنر تقریبا ثابت است و تغییرات جریان در آن تاثیری ندارد.از ديودهای زنر در ناحیه شکست استفاده می شود. ولتاژ شکست این دیود ها را ولتاژ زنر می نامند و آن را با Vz نمایش می دهند و مقدار آن بین 2.4 ولت تا 200 ولت ساخته می شوند.چون دیود زنر باید بصورت معکوس بایاس شود کاتد آن به مثبت منبع ولتاژ (تغذیه) و آند آن به قطب منفی منبع ولتاژ وصل می شود، در این صورت جهت جریان از کاتد به آند خواهد بود. تست این دیود توسط مولتیمتر همانند دیود معمولی می باشد.دیود LEDدیودهای LED دقیقا مانند دیود های معمولی هستند و بصورت مستقیم بایاس می شوند یعنی مثبت منبع تغذیه به آند و منفی آن به کاتد متصل می شود و نوری ساطع می کند. بسته به نوع رنگ، LED سبز، آبی، قرمز و … نامیده می شود.ديود شاتکی (schottky diode)دیودی نیمه هادی با افت ولتاژ پایین در حالت بایاس مستقیم و سرعت کلید زنی بسیار بالا می باشد.در دیود های معمولی هنگام عبور جریان الکتریکی مقدار افت ولتاژ در حدود 0.6 تا 1.7 ولت می باشد در حالی که در دیود شاتکی افت ولتاژ در حدود 0.15 تا 0.45 ولت می باشد.ديود شاتکی از ترکيب دو ديود معمولی تولید می شود.پل ديودمداری است که با تغییر دادن پلاریته تغذیه ورودی آن، پلاریته خروجی تغییر نمی کند و معمولا برای یکسو سازی جریان متناوب و بدست آوردن جریان مستقیم تمام موج استفاده می شود.منبع: دیود چیست و چه کاربردهایی دارد؟Alphakit CoAlphakit CoSat, 30 May 2020 16:29:18 +0430