انواع ترانزیستورها

انواع ترانزیستورها ، ترانزیستورها انواع مختلفی دارند که هر کدام کاربردهای متفاوتی دارند. مهم ترین دسته‌بندی آن‌ها را در نمودار زیر می‌بینید.

ترانزیستورهای BJT ترانزیستورهای اولیه بودند و FET ها نسخه‌های جدیدتر هستند.البته هر کدام کاربردهای خودشان را در مدارات الکترونیکی دارند و از BJT ها هنوز در مدارات خیلی استفاده می شود. در میکرو دیزاینر الکترونیک ابتدا نگاهی به BJT ها می‌اندازیم.

ترانزیستورهای پیوندی دوقطبی BJT

یک ترانزیستور پیوندی دو‌قطبی که به اختصار BJT گفته می‌شود را به این دلیل دوقطبی می‌گوییم که از دو پیوند P-N  ساخته شده است. در واقع ترانزیستورهای BJT همان ترانزیستورهای معمولی هستند که در جلسات پیشین در مورد آن‌ها و روابط و ساختارشان صحبت کردیم. گفتیم که این ترانزیستورها می‌توانند براساس ساختارشان دو نوع داشته باشند؛ نوع  NPN و نوع PNP. که معمولا نوع NPN را به دلیل ساده تر بودن روابط حاکم بر آن، به نوع PNP ترجیح می‌دهند. در تصویر زیر یک ترانزیستور BJT واقعی را مشاهده می‌کنید.

اگر بخواهیم دقیق تر شویم، ترانزیستور NPN از قرار گرفتن یک نیمه هادی نوع P  میان دو نیمه هادی نوع  N ساخته می‌شود و ترانزیستور PNP از قرار گرفتن یک نیمه هادی نوع  N میان دو نیمه هادی نوع P.

ترانزیستورهای معمولی که در جلسات قبلی این مبحث در مورد آنها صحبت کردیم و تمام روابط حاکم بر آن‌ها ، ذیل خانواده BJT قرار می‌گیرند.که میتوانید اینجا مطالب آموزشی این نوع ترانزیستور ها را بخوانید.

ترانزیستورهای اثر میدانی FET

FET ، یک قطعه‌ی نیمه‌هادی تک قطبی با سه ترمینال است که توسط ولتاژ کنترل می‌شود ( برخلاف BJT که با جریان کنترل می‌شود.) مهم‌ترین مزیت FET ها این است که امپدانس ورودی بالایی، در مقیاس مگا اهم،  دارند. از دیگر مزایای متعدد آن‌ها می‌توان مصرف پایین توان، اتلاف گرمایی کم و بهره‌وری بالا را نام برد. در تصویر زیر می‌بینید که یک FET از نظر ظاهری به چه شکل است.

گفتیم که FET یک قطعه‌ی تک قطبی است. این سخن بدین معناست که در ساختار آن تنها از یک نوع نیمه‌هادی به عنوان بستر اصلی استفاده می‌شود، یا نیمه هادی نوع N  و یا نیمه‌هادی نوع P  . بنابراین هدایت جریان در FET ها یا توسط حامل های الکترونی اتفاق می‌افتد، یا حامل‌های حفره‌ای و نه هردو به صورت همزمان.

ویژگی‌های FET

• تک قطبی بودن – ترانزیستورهای خانواده FET تک قطبی هستند و هدایت جریان در آن‌ها را یا الکترون‌ها به عهده دارند یا حفره‌ها.
• امپدانس ورودی بالا – جریان ورودی در یک FET به علت بایاس معکوس آن جاری می‌شود ، به همین دلیل امپدانس ورودی آن بالا است.
• کنترل‌پذیر توسط ولتاژ – ولتاژ خروجی در FET ، توسط ولتاژ ورودی ترمینال گِیت کنترل می‌شود.
• کم نویز بودن – در مسیر هدایت جریان در FET ها، هیچ پیوندی وجود ندارد، بنابراین نویز بسیار کمتری نیز نسبت به BJT ها ایجاد می‌شود.
• تعبیر بهره به عنوان ضریب ترارسانایی (transconductance) – ضریب ترارسانایی را نسبت تغییرات جریان خروجی به تغییرات ولتاژ ورودی تعریف می‌کنیم.
• امپدانس خروجی پایین

مزایای FET

اگر بخواهیم FET ها را BJT ها ترجیح دهیم، لازم است بدانیم که این نسل جدید ترانزیستورها چه مزیت‌های نسبت به نسل اولیه دارند. در جدول زیر برخی از این مزیت‌ها را به طور خلاصه مرور میکنیم.

کاربردهای FET

• در مدار ها از FET به منظور کاهش تاثیر بار استفاده می‌شود.
• در بسیاری از مدارها هم‌چون تقویت کننده های بافر ، اسیلاتورهای تغییر فاز و ولت‌متر از FET ها استفاده می‌شود.

پایه‌های FET

با اینکه FET نیز یک قطعه‌ با سه پایه یا سه ترمینال است، اما ترمینال های‌ آن با BJT متفاوت است. این سه ترمینال در FET ها، به نام‌های گِیت (Gate) ، سورس (Source) و دِرِین (Drain) هستند.  ترمینال سورس هم‌ارز با ترمینال امیتر ، گیت هم‌ارز با بیس و درین هم‌ارز با کلکتور است.

نماد مداری FET برای هر دو نوعNPN  و PNP را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

ترمینال سورس

• ترمینال سورس در FET ها ترمینالی است که حامل های جریان از طریق آن وارد کانال می‌شوند.
• این ترمینال هم‌تراز با ترمینال امیتر در BJT هاست.
• معمولا آن را با نماد S مشخص می‌کنند.
• جریانی که از طریق سورس وارد کانال می‌شود را I_S می‌نامیم.

ترمینال گیت

• این ترمینال با کنترل جریان کانال نقشی کلیدی در عملکرد ترانزیستورهای FET بازی می‌کند.
• از طریق اعمال یک ولتاژ خارجی به گیت، می‌توانیم جریان ترانزیستور را از طریق آن کنترل کنیم.
• گیت در واقع ترکیبی از دو ترمینال شدیدا دوپ شده است که از درون به هم متصل شده‌اند.
• میزان رسانایی کانال توسط ترمینال گیت تنظیم می‌شود.
• این ترمینال هم‌تراز با ترمینال بیس در BJT هاست.
• معمولا آن را با نماد G مشخص می‌کنند.
• جریانی که از طریق گیت وارد کانال می‌شود را I_G می‌نامیم.

ترمینال درین

• ترمینال درین در FET ها ترمینالی است که حامل های جریان از طریق آن از کانال خارج می‌شوند.
• این ترمینال هم‌تراز با ترمینال کلکتور در BJT هاست.
• اختلاف ولتاژ بین دو ترمینال درین و سورس را با V_DS نشان می‌دهند.
• معمولا آن را با نماد D مشخص می‌کنند.
• جریانی که از طریق درین کانال را ترک می‌کند، I_D گفته می‌شود.

انواع FET ها

FET ها خود دو به دو خانواده تقسیم می‌شوند؛ خانواده ماسفت ها و خانواده جِی‌فت ها. این تقسیم بندی را در نمودار زیر می‌توانید ببنید.

خیلی ممنون از اینکه تا این جلسه از آموزش مفاهیم پایه الکترونیک ما را همراهی کردید. مطالب آموزشی بیشتر در این زمینه را در اینجا ببینید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.

مطالعه دیگر جلسات این آموزش

<< جلسه قبلی                    جلسه بعدی >>