ترانزیستور برق چیست ، انواع و کارکرد آن

ترانزیستور چیست ویژگی های ساختاری و بهره برداری

ترانزیستور برق چیست
0

ترانزیستور برق چیست ترانزیستور وسیله ای است که جریان یا ولتاژ را تنظیم می کند و به عنوان سوئیچ یا دروازه برای سیگنال های الکترونیکی عمل می کند. ترانزیستورها از سه لایه از یک ماده نیمه هادی تشکیل شده اند که هر یک قادر به حمل جریان هستند.

ترانزیستور یک وسیله نیمه هادی است که در سال ۱۹۴۷ در آزمایشگاه بل توسط ویلیام شوکلی ، جان باردین و والتر هوس براتین اختراع شد. این یک ساختمان اساسی برای هر مؤلفه دیجیتال است. اولین ترانزیستور اختراع شده یک ترانزیستور تماس نقطه ای بود . عملکرد اصلی ترانزیستورتقویت سیگنالهای ضعیف و تنظیم آنها براساس آن است.

 ترانزیستور مواد نیمه هادی مانند سیلیکون یا ژرمانیوم یا گالیم – آرسنید را به خطر می اندازد. براساس ساختار آنها ، ترانزیستور اتصالی دو قطبی BJT- دو قطبی (ترانزیستورها مانند ترانزیستور Junction ، ترانزیستور NPN ، ترانزیستور PNP) و ترانزیستور FET- اثر میدان- به دو دسته طبقه بندی شده اند (ترانزیستورها مانند ترانزیستور عملکرد اتصالی و ترانزیستور اکسید فلزی ، N- کانال MOSFET ، کانال P-MOSFET) ، و قابلیت های موجود در آن (مانند ترانزیستور سیگنال کوچک ، ترانزیستور سوئیچینگ کوچک ، ترانزیستور برق ، ترانزیستور با فرکانس بالا ، ترانزیستور فوتو ترانزیستور ، ترانزیستور Unijunction). از سه بخش اصلی Emitter (E) ، Base (B) و Collector (C) یا Source (S) ، Drain (D) و دروازه (G) تشکیل شده است.

 

ترانزیستور برق چیست

 

دستگاه سه ترمینال که به طور خاص برای کنترل جریان زیاد طراحی شده است – رتبه بندی ولتاژ و کنترل تعداد زیادی از قدرت در دستگاه یا مدار ، ترانزیستور برق است. طبقه بندی ترانزیستور قدرت شرح زیر است. تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور

  • ترانزیستور اتصال دو قطبی (BJTs)
  • ترانزیستور میدان اثر نیمه هادی اکسید فلزی (MOSFETs)
  • ترانزیستور القایی استاتیک (SIT)
  • ترانزیستور دو قطبی گیت عایق (IGBTs).

 ترانزیستور اتصالی دو قطبی

 

A BJT یک ترانزیستور اتصالی دو قطبی است که قادر به دستیابی به دو قطب (سوراخ و الکترون) است ، می تواند به عنوان سوئیچ یا به عنوان تقویت کننده مورد استفاده قرار گیرد و همچنین به عنوان یک دستگاه کنترلی کنونی شناخته می شود. در زیر ویژگی های Power BJT وجود دارد

  • اندازه بزرگتر دارد ، به طوری که حداکثر جریان می تواند از طریق آن جریان یابد
  • ولتاژ خرابی زیاد است
  • از قابلیت حمل بالاتر و قابلیت انتقال قدرت بالا برخوردار است
  • افت ولتاژ در حالت بالاتر دارد
  • برنامه قدرت بالا
ترانزیستور برق چیست
MOS- فلز- اکسید- نیمه هادی-زمینه-اثر-ترانزیستور- (MOSFETs) -FET

MOSFET طبقه بندی فرعی ترانزیستور FET است ، این دستگاه سه ترمینال است که شامل ترمینال های منبع ، پایه و تخلیه است. عملکرد MOSFET به عرض کانال بستگی دارد. اگر عرض کانال گسترده باشد ، کارآمد است. در زیر مشخصات یک MOSFET وجود دارد .

  • همچنین به عنوان کنترل کننده ولتاژ شناخته می شود
  • هیچ جریان ورودی لازم نیست
  • امپدانس ورودی بالا

ترانزیستور القایی استاتیک

 

این وسیله ای است که دارای سه پایانه است و دارای قدرت و فرکانس بالایی است که به صورت عمودی قرار دارد. مهمترین مزیت ترانزیستور القایی استاتیک این است که در مقایسه با ترانزیستور اثر FET- اثر میدان ، دارای ولتاژ بالاتری است. در زیر ویژگی های ترانزیستور القایی استاتیک

ترانزیستور برق چیست
ترانزیستور استاتیک-القا-ترانزیستور

 

  • طول کانال کوتاه است
  • نویز کمتر است
  • روشن و خاموش شدن چند ثانیه است
  • مقاومت ترمینال کم است

ترانزیستور دوقطبی با درهای عایق (IGBTs)

همانطور که از نام این کتاب وجود دارد ، IGBT ترکیبی از ترانزیستور FET و BJT است که عملکرد آن بر اساس دروازه آن استوار است ، جایی که بسته به دروازه می توان ترانزیستور را روشن یا خاموش کرد. آنها معمولاً در دستگاههای الکترونیکی قدرت مانند اینورترها ، مبدل ها و منبع تغذیه کاربرد دارند. در زیر ویژگی های ترانزیستور دوقطبی دو عایق (IGBTs)

ترانزیستور
عایق دروازه-دو قطبی – ترانزیستور- (IGBTs)
  • در ورودی مدار ، تلفات کمتر است
  • افزایش قدرت بالاتر

ساختار ترانزیستور برق

Power Transistor BJT یک وسیله عمودی است که دارای منطقه بزرگی از سطح مقطع با لایه های جایگزین P و N است و به هم وصل می شوند. این می تواند با استفاده از PNP یا ترانزیستور NPN طراحی شود .

 

ساختار زیر یک نوع PNP را نشان می دهد که از سه ترمینال emitter ، base و جمع کننده تشکیل شده است. در جایی که ترمینال emitter به لایه ای از نوع n بسیار doped متصل شده است ، در زیر آن یک لایه p نسبتاً غلظت شده با غلظت ۱۰۱۶ cm-3 وجود دارد ، و یک لایه n-doped با غلظت ۱۰۱۴ cm-3 که به آن نیز گفته می شود منطقه رانش جمع کننده ، که در آن منطقه رانش کننده جمع کننده تصمیم می گیرد ولتاژ خراب شدن دستگاه و در پایین آن ، دارای یک لایه n + است که به شدت لایه ای از نوع n با غلظت ۱۰۱۹ cm-3 است ، جایی که جمع کننده در آن قرار دارد. رابط کاربری

ترانزیستور برق
NPN-power-transistor- ساخت و ساز

 

بهره برداری از ترانزیستور برق

 

ترانزیستور BJT در چهار منطقه عملیاتی که کار می کنند کار می کند

  • منطقه را قطع کنید
  • منطقه فعال
  • منطقه اشباع شبه
  • منطقه اشباع سخت.

ترانزیستور قدرت است گفت: به در یک برش کردن حالت اگر ترانزیستور قدرت NPN است در عقب متصل تعصب که در آن

مورد (i): ترمینال پایه ترانزیستور به منفی وصل شده و ترمینال های امیتر ترانزیستور به مثبت متصل شده و

مورد (ii): ترمینال جمع کننده ترانزیستور به منفی وصل شده و پایانه پایه ترانزیستور به مثبت متصل شده است که پایه-emitter است و جمع کننده-emitter در تعصب معکوس است.

 
برش منطقه ای از قدرت ترانزیستور
برش منطقه ای از قدرت ترانزیستور
 

از این رو هیچ جریان خروجی به پایه ترانزیستور که در آن IBE = 0 وجود دارد ، جریان نخواهد داشت و همچنین هیچ جریان خروجی از طریق کلکتور به امیتر منتقل نمی شود زیرا IC = IB = 0 که نشان می دهد ترانزیستور در حالت خاموش است. منطقه قطع شده اما بخش کوچکی از جریانهای نشتی ترانزیستور را از کلکتور به سمت امیتر پرتاب می کند ، یعنی ICEO.

گفته می شود که یک ترانزیستور تنها زمانی غیرفعال است که منطقه پایه-امیترر تعصب به جلو باشد و منطقه جمع کننده پایه تعصب معکوس داشته باشد. از این رو ، جریان IB جریان در پایه ترانزیستور و جریان آی سی جریان از طریق جمع کننده به سمت پخش کننده ترانزیستور خواهد بود. با افزایش IB ، IC نیز افزایش می یابد.

ترانزیستور برق
ترانزیستور منطقه فعال از قدرت
 

گفته می شود که اگر مبدل پایه و جمع کننده پایه در تعصب حمل و نقل به هم متصل شوند ، ترانزیستور در مرحله اشباع شبه است. گفته می شود در صورت تعویض فشار مبدل پایه و جمع کننده پایه در یک ترانزیستور در اشباع سخت قرار دارد.

ترانزیستور برق چیست
اشباع-منطقه-قدرت-ترانزیستور

 

ویژگی های خروجی VI یک ترانزیستور برق

 

مشخصات خروجی را می توان مانند نمودار زیر کالیبره کرد ، جایی که محور x نشان دهنده VCE است و محور y نشان دهنده IC است.

ترانزیستور برق چیست ، انواع و کارکرد آن
ویژگی های خروجی

 

  • نمودار زیر مناطق مختلفی مانند منطقه برش ، منطقه فعال ، منطقه اشباع سخت ، منطقه اشباع شبه را نشان می دهد.
  • برای مقادیر مختلف VBE ، مقادیر جریان مختلف IB0 ، IB1 ، IB2 ، IB3 ، IB4 ، IB5 ، IB6 وجود دارد.
  • هرگاه جریان جریان نداشته باشد ، به این معنی است که ترانزیستور خاموش است. اما چند جریان فعلی که ICEO هستند.
  • برای افزایش ارزش IB = 0 ، ۱،۲ ، ۳ ، ۴ ، ۵٫ در جایی که IB0 حداقل مقدار و IB6 حداکثر مقدار است. با افزایش VCE ، ICE نیز کمی افزایش می یابد. از کجا IC = ßIB ، از این رو دستگاه به عنوان یک دستگاه کنترلی کنونی شناخته می شود. این بدان معناست که دستگاه در منطقه فعال است که برای یک دوره خاص وجود دارد.
  • پس از رسیدن IC به حداکثر ، ترانزیستور به ناحیه اشباع تغییر می یابد.
  • که در آن دارای دو منطقه اشباع شبه منطقه و منطقه اشباع سخت است.
  • گفته می شود که یک ترانزیستور در یک منطقه اشباع شبه است اگر و فقط اگر سرعت سوئیچینگ از روشن یا خاموش به روشن باشد. این نوع اشباع در برنامه فرکانس متوسط ​​مشاهده می شود.
  • در حالی که در یک منطقه اشباع سخت ، ترانزیستور به زمان مشخصی نیاز دارد تا از حالت خاموش یا روشن به حالت روشن شود. این نوع اشباع در برنامه های کم فرکانس مشاهده می شود.

مزایای

 

مزایای استفاده از قدرت BJT ،

 
  • افزایش ولتاژ زیاد است
  • چگالی جریان زیاد است
  • ولتاژ رو به جلو کم است
  • سود پهنای باند بسیار زیاد است.

معایب

 

مضرات قدرت BJT ،

  • پایداری حرارتی کم است
  • پر سروصدا است
  • کنترل کمی پیچیده است.

برنامه های کاربردی

 

برنامه های قدرت BJT عبارتند از:

  • منبع تغذیه سوئیچ ( SMPS )
  • رله ها
  • تقویت کننده های برق
  • مبدل های DC به AC
  • مدارهای کنترل قدرت.

سؤالات متداول

 

۱) تفاوت بین ترانزیستور و ترانزیستور برق چیست؟

 

ترانزیستور یک وسیله الکترونیکی سه یا چهار ترمینالی است که در هنگام اعمال جریان ورودی بر روی یک جفت ترمینال ترانزیستور ، می توان تغییر در جریان را در ترمینال دیگری که ترانزیستور مشاهده می کند ، مشاهده کرد. ترانزیستور مانند سوئیچ یا تقویت کننده عمل می کند.

در حالی که یک ترانزیستور نیرو مانند سینک گرما عمل می کند ، که مدار را در برابر صدمه محافظت می کند. از اندازه ترانزیستور معمولی بزرگتر است.

۲) کدام منطقه ترانزیستور باعث می شود سریعتر از روشن یا خاموش روشن شود؟

 

ترانزیستور برق وقتی که در حالت اشباع شبه است سریعتر از روشن یا خاموش به روشن می شود.

۳) N در ترانزیستور NPN یا PNP چیست؟

 

ترانزیستور از نوع NPN و PNP نوع حمل کننده بار مورد استفاده را نشان می دهد ، که در نوع N است که حامل های اکثر آنها الکترون هستند. از این رو در NPN دو حامل بار از نوع N با یک نوع P ساندویچ می شوند و در PNP یک بار حامل بار از نوع N بین دو دستگاه بارگیری از نوع P ساندویچ می شود.

۴) واحد ترانزیستور چیست؟

 

واحدهای استاندارد ترانزیستور برای اندازه گیری الکتریکی به ترتیب Ampere (A) ، ولت (V) و Ohm (Ω) هستند.

۵) آیا ترانزیستور روی ac یا dc کار می کند؟

 

ترانزیستور یک مقاومت متغیر است که می تواند بر روی AC و DC کار کند اما نمی تواند از AC به DC یا DC به AC تبدیل کند.

ترانزیستور یک جزء اصلی یک سیستم دیجیتالی است ، آنها بر اساس ساختار و بر اساس عملکرد آنها از دو نوع برخوردار هستند. ترانزیستور که برای کنترل ولتاژ و جریان زیاد استفاده می شود یک توان BJT (ترانزیستور دو قطبی) یک ترانزیستور قدرت است. همچنین به عنوان یک دستگاه کنترل ولتاژ جریان دارد که در ۴ منطقه برش ، فعال ، اشباع شبه و اشباع سخت بر اساس منابع مورد نیاز به ترانزیستور کار می کند. مهمترین مزیت ترانزیستور قدرت این است که به عنوان یک دستگاه کنترلی کنونی عمل می کند.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.