دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 14
ترانزیستور
12.1 مقدمه
در فصل گذشته با ساختمان اتمی کریستال‌های نیمه هادی و اتصال PN آشنا شدیم. در این فصل به مطالعه یکی دیگر از قطعات مهم اکترونیکی یعنی ترانزیستور می‌پردازیم. در ترانزیستور پیوندی هم الکترون‌ها و هم حفره‌ها در ایجاد جریان دخالت دارند. بدین لحاظ این نوع ترانزیستور را پیوندی دو قطبی BJT (Bipolar Junction Transistor) می‌نامند. در بخش اول این فصل به بررسی ساختمان ترانزیستور می‌پردازیم و بخش‌های بعدی را به عملکرد ترانزیستور در مدارات تقویت کننده اختصاص خواهیم داد.
12.2 ساختمان ترانزیستور
یک ترانزیستور پیوندی از سه کریستال نیمه هادی نوع N و P که در کنار هم قرار می‌گیرند، تشکیل شده است. با توجه به نحوه قرار گرفتن نیمه‌هادی‌ها در کنار هم ترانزیستور به دو صورت NPN و PNP خواهند بود. در شکب 12.1 ترانزیستورهای PNP و NPN بطور شماتیک نشان داده شده است. در مدارات الکترونیکی ترانزیستورهای NPN و PNP را با علامت اختصاری شکل 12.2 نمایش می‌دهد. پایه‌های خروجی ترانزیستور به ترتیب امیتر (منتشر کننده)، بیس (پایه) و کلکتور (جمع کننده) نام دارد. امیتر (Emiter) را با حرف E، بیس (Base) را با حرف B و کلکتور (Collector) را با حرف C نشان می‌دهند.
شکل 12.1 نمایش شماتیک ساختمان ترانزیستور
12.3 تغذیه (بایاسینگ) ترانزیستور
برای اینکه بتوان از ترانزیستور به عنوان تقویت کننده استفاده نمود، ابتدا باید ترانزیستور را از نظر ولتاژ dc تغذیه نمود. عمل تغذیه ولتاژ پایه‌های ترانزیستور را بایاسینگ می‌نامند. برای درک این مطالب ترانزیستور بایاس شده شکل 12.3 را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. این نحوه بایاتس ترانزیستور را اصطلاحاً بایاس در ناحیه فعال می‌نامند. در اکثر تقویت کننده‌های خطی ترانزیستور در ناحیه فعال بایاس می‌شود. در ناحیه فعال اتصال بیس ـ امیتر به صورت مستقیم و اتصال کلکتور ـ بیس به صورت معکوس بایاس می‌گردد. برای اینکه بتوانیم از ترانزیستور به عنوان تقویت کننده سیگنال‌های الکتریکی و یا .... استفاده کنیم، باید ترانزیستور را با ولتاژ dc تغذیه نمود. در هرحالت، ولتاژهایی که به قسمت‌های مختلف ترانزیستور باید اعمال شود، فرق می‌کند. ولتاژی که بین پایه‌های بیس و امیتر قرار می‌گیرد، با VBE نشان می‌دهند و مقدار آن برابر 7/0 ولت می‌باشد. ولتاژی که در قسمت کلکتور ـ بیس قرار می‌گیرد با VCB، ولتاژی که بین کلکتور ـ امیتر وصل می‌شود با VCE نشان می‌دهیم. شکل 12.4 ولتاژهای قسمت‌های مختلف ترانزیستور را نشان می‌دهد.
شکل 12.2 علامت مداری ترانزیستور
شکل 12.3 بایاس ترانزیستور PNP در ناحیه فعال
12.4 جریان ترانزیستور
جریانی که از کلکتور عبور می‌کند با IC و جریانی که از بیس عبور می‌کند با IB و جریانی که از امیتر عبور می‌کند را با IE نشان می‌دهند. همانطور که در شکل 12.3 نشان داده شده است، جریانی که از امیتر عبور می‌کند به دو انشعاب تقسیم می‌شود. قسمت بسیار کمی از جریان از بیس و قسمت اعظم آن از کلکتور عبور می‌کند. لذا جریان امیتر برابر است با:
IE = IB + IC (1.2)
معادله جریان کلکتور در ناحیه فعال به صورت زیر می‌باشد:
IC = βIB (2.12)
که در آن β بهره جریان امیتر مشترک می‌نامند. معمولاً وقتی ترانزیستور در ناحیه فعال باشد، جریان کلکتور با جریان امیتر متناسب است. ضریب این تناسب را با α نشان می‌دهند.
شکل 12.4 نمایش ولتاژهای مختلف ترانزیستور
IC = αIE (3.12)
مقدار α برای ترانزیستورهای مختلف بین 9/0 تا 98/0 تغییر می‌کند و به آن بهره جریان سیگنال بزرگ مدار بیس مشترک می‌نامند.
12.5 منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور
در مدار امیتر مشترک (بعداً توضیح داده خواهد شد) منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور، رابطه بین جریان و ولتاژ خروجی (ICE, VCE) به ازای مقادیر مختلف جریان ورودی (IB) را نشان می‌دهد. در شکل 12.5 منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور نمایش داده شده است. مشخصه خروجی ترانزیستور در این مدار را می‌توان به سه ناحیه فعال، قطع و اشباع تقسیم‌بندی نمود.
ناحیه فعال: ناحیه‌ای است که در ان اتصال بیس ـ امیتر در حالت هدایت و اتصال کلکتور ـ بیس در حالت قطع باشت. بخش بالای IB1=0 و سمت راست خط VCEVCE(sat)=0.1V را ناحیه فعال تشکیل می‌دهد. در این ناحیه ترانزیستور تقریباً به صورت خطی عمل می‌کند. معمولاً برای ترانزیستور سیلیکن VCE(sat)=0.2V و برای ترانزیستور ژرمانیم VCE(sat)=0.1V درنظر گرفته می‌شود.
ناحیه قطع: ناحیه‌ای است که در آن هر دو اتصال بیس ـ امیتر و کلکتور ـ بیس در حالت قطع باشد. در این حالت در کلکتور، هیچ جریانی نبوده و IC=0 می‌باشد. در مشخصه خروجی ناحیه قطع، ناحیه زیر منحنی IB1=0 است.
