آشنایی با ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی BJT

ترانزیستورهای دو قطبی پیوندی Bipolar Junction 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 .

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.

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 :

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 :

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 .

در 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 :

که 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 .

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 .

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

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 .

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 .

انواع آرایش ترانزیستورهای bjt

اتصال بیس مشترک

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

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.

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.

در صورتی که این مطلب مورد پسندتان واقع شد لایک و اشتراک گذاری فراموش نشود.