آشنایی با ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی BJT

ترانزیستورهای دو قطبی پیوندی Bipolar Junction Transistor

Transistor

ترانزیستورها یکی از مهمترین و پرکاربردترین قطعات الکترونیکی می باشند که از پیوندهای مواد نیمه رسانا ( مانند سیلیسیم و ژرمانیم ) به صورت pnp یا npn تشکیل شده است . ترانزیستورها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند : ترانزیستورهای اتصال دوقطبی (BJT) و ترانزیستورهای اثر میدانی (FET). در مدارهای آنالوگ، ترانزیستورها به عنوان تقویت کننده‌ جریان یا ولتاژ استفاده می‌شوند و در مدارات دیجیتال از آنها بعنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می‌شود .

Transistor2

یک ترانزیستور BJT دارای سه پایه به نام های بیس ( Base ) ، کلکتور ( Collector ) و امیتر ( Emitter )  می باشد. در عمل وقتی از روبرو به قسمت صاف ترانزیستور نگاه می کنید ، پایه سمت چپ امیتر است.

BJT_PINS


روابط کلی در ترانزیستورهای BJT

بر اساس قوانین مداری kcl و kvl در ترانزیستورهای دو قطبی پیوندی npn و pnp روابط کلی زیر حاکم است :

bjt_general_equations


نواحی کاری ترانزیستورهای دو قطبی

ترانزیستور از دیدگاه پیوند p-n ، دارای دو پیوند بین بیس-امیتر و بیس-کلکتور می باشد . بر اساس نحوه بایاس مستقیم یا معکوس هر یک از این دو پیوند برای یک ترانزیستور ۴ ناحیه کاری به صورت زیر بوجود می آید :

این مطلب را از دست ندهید :  آشنایی با انواع نیمه هادی ها و پیوند p-n

bjt_work_region

۱- ناحیه فعال مستقیم ( Forward Active ) : که در آن پیوند بیس-امیتر به صورت مستقیم و پیوند بیس-کلکتور به صورت معکوس تغذیه می شود . بنابراین ولتاژهای Vbe و Vce به صورت شکل زیر می شوند .

NPN_BJT_Biasدر این ناحیه ترانزیستور به صورت تقویت کننده جریان کنترل شونده با ولتاژ عمل می کند به طوری که جریان وارد شده از کلکتور ، بتا ( Beta ) برابر جریان وارد شده به بیس می باشد . از آن جایی که پیوند بیس-امیتر به صورت بایاس مستقیم است ، ولتاژ Vbe برابر افت ولتاژ دو سر پیوند دیود و  تقریبا برابر VBE(ON)=0.7 می باشد . روابط کلی موجود در این ناحیه به صورت زیر می باشد :Bjt_Active_equationکه در آن بتا ( beta ) همان ضریب تقویت جریان بیس ، Is جریان اشباع معکوس پیوند بیس-امیتر می باشد . در این ناحیه ولتاژ کلکتور-امیتر همواره بزرگتر از ۰٫۲ ولت است .

این مطلب را از دست ندهید :  بخش دوم آموزش AVR : اجزای مدارهای الکتریکی و الکترونیکی

۲- ناحیه اشباع ( Saturation ) : که در آن هر دو پیوند بیس-امیتر و پیوند بیس-کلکتور به صورت مستقیم تغذیه می شود . در این ناحیه جریان بیس به حداکثر مقدار خود می رسد و جریان کلکتور کاهش پیدا می کند .

bjt_saturation_region_equation

۳- ناحیه قطع ( Cut-Off ) : که در آن هر دو پیوند بیس-امیتر و پیوند بیس-کلکتور به صورت معکوس تغذیه می شود .

bjt_cutoff_region_equation

۴- ناحیه فعال معکوس ( Reverse Active ) : که در آن پیوند بیس-امیتر به صورت معکوس و پیوند بیس-کلکتور به صورت مستقیم تغذیه می شود . کار در این ناحیه باعث اتلاف بیشتر و کوتاه شدن عمر قطعه یا باعث خرابی آن می‌شود. لذا از انتخاب نقطه کار در این ناحیه بایستی اجتناب کرد.

 


عملکرد ترانزیستورهای دو قطبی

از ترانزیستورهای bjt در دو کاربرد مختلف استفاده می شود . یکی به عنوان تقویت کننده جریان و دیگری به عنوان کلید قطع و وصل جریان . در حالت تقویت کننده از سه نحوه اتصال بیس مشترک ، کلکتور مشترک و امیتر مشترک استفاده می شود .

این مطلب را از دست ندهید :  آشنایی با انواع نویز و طیف آن

bjt_applications

شکل زیر مدل یک ترانزیستور دو قطبی را هنگامی که بعنوان کلید استفاده می­شود را نشان می­ دهد. در این حالت جریان گذرنده از کلکتور-امیتر توسط جریان بیس کنترل می شود و ترانزیستور bjt تنها بین دو حالت اشباع و قطع کار می کند .

bjt_switching1


انواع آرایش ترانزیستورهای bjt

اتصال بیس مشترک

در این اتصال پایه بیس بین هر دو بخش ورودی و خروجی مدار مشترک است .

NPN_common_base

اتصال کلکتور مشترک

اتصال کلکتور مشترک برای تطبیق امپدانس در مدار بکار می‌رود، زیرا برعکس حالت قبلی دارای امپدانس ورودی زیاد و امپدانس خروجی پائین است. اتصال کلکتور مشترک غالبا به همراه مقاومتی بین امیتر و زمین به نام مقاومت بار بسته می‌شود.

NPN_emitter_follower

اتصال امیتر مشترک

مدار امیتر مشترک بیشتر از سایر روشها در مدارهای الکترونیکی کاربرد دارد و مداری است که در آن امیتر بین بیس و کلکتور مشترک است. این مدار دارای امپدانس ورودی کم بوده، ولی امپدانس خروجی مدار بالا می‌باشد.

NPN_common_emitter

9+
این مطلب را با دوستانتان به اشتراگ بگذارید

دیدگاه (4)

  • zahra پاسخ

    سلام
    شما که مخابراتی هسنید میشه درمورد گرایش مخابرات یه توضحاتی بدیچون من بین مخابرات و الکترونیک شک دارم ممنون میشم راهنمایی کنید

    ۳۰/۰۷/۱۳۹۴ در ۱۲:۳۶
    • ادمین الکترو ولت پاسخ

      سلام ممنون میشم اگه به جای مطرح کردن این سوال در نظرات به ما ایمیل بزنید و در اسرع وقت پاسختون رو دریافت کنید

      ۰۱/۰۸/۱۳۹۴ در ۰۰:۱۳
  • امین پاسخ

    سلام سایت خوبی دارین.
    بنظرم اگر کلیک راست رو هم باز کنید بهتره و راحت تر میشه از مطالب و عکس ها استفاده کرد.
    با تشکر

    ۲۰/۰۹/۱۳۹۵ در ۱۸:۲۱
    • ادمین الکترو ولت پاسخ

      سلام هرگونه کپی برداری غیر قانونی می باشد و در صورت مشاهده تحت پیگرد قرار می گیرد

      ۲۱/۰۲/۱۳۹۶ در ۰۸:۳۱

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

4 + 3 =