ترانزیستور                                                                                                       

در این مقاله قصد داریم به بررسی ترانزیستور و کاربردهای آن بپردازیم و هدف اینست که کاملا کاربردی به موضوع نگاه شود و از توضیحات تئوری وفرمولی بپرهیزیم.

قالبأ ترانزیستور برای دو کاربرد کلی استفاده می شود:

1. تقویت کننده     2. سوییچ

که کاربرد سوییچ معمولا بیشتر مورد استفاده است.

منظور از سوییچ چیست؟

زمانیکه شما بخواهید توسط یک پالس کنترلی بین دو نقطه مدار ارتباط برقرار نمایید. بعنوان مثال شما میخواهید توسط یک میکرو کنترلر یک رله را وصل کنید. برای این عمل باید میکرو به ترانزیستور فرمان دهد و ترانزیستور رله را وصل کند. سوییچ های قدرت با توجه به کاربرد آن ها در چندین دسته طبقه بندی می شوند که از مهمترین آنها  Bjt , Tip ,Mosfet ,Igbt ,.. می باشد، که بعنوان مثال مدل bjt  قابلیت جریان پایینتر اما فرکانس کلیدزنی بالاتر را داراست که کاربرد زیادی در مدارات الکترونیکی دارد و یا نوع Igbt  دارای جریان بسیار بالا می باشد که معمولا برای درایو موتورها استفاده میگردد.

(IGBT)

(MOSFET)

(BJT)

این نکته را بخاطر داشته باشید زمانیکه بین بیس و امیتر ترانزیستور 0.7 ولت باشد ترانزیستور روشن می شود( به اشباع میرود) و کلکتور به امیتر اتصال کوتاه میشود( در عمل ولتاژ بین کاکتور- امیتر حدود 0.2 می باشد که بسته به نوع ترانزیستور متفاوت است که معمولا از ان صرف نظر می شود و اتصال کوتاه فرض می شود).

زمانیکه ترانزیستور NPN  ست باید ولتاز بیس 0.7 بیشتر از امیتر باشد تا روشن گردد ولی در مدل PNP  باید به عکس ولتاز امیتر 0.7 ولت بیشتر از بیس باشد تا روشن گردد.

نکته!

زمانیکه پالس کنترلی ما 5 ولت باشد از ترانزیستور NPN استفاده میکنیم و زمانیکه بخواهیم با ولتاژ صفر ولت کنترل کنیم از مدل PNP  استفاده می نماییم.

مقاومتی که در مسیر بیس قرار میگیرد باعث می شود که 0.7 ولت بروی بیس-امیتر و مابقی روی مقاومت افت کند. این مقاومت در جریان کلکتور ترانزیستور موثر است و هرچه مقدار آن بزرگتر باشد جریان کمتری از بیس ترانزیستور و در نتیجه از کلکتور عبور می کند.

Ic=β Ib      

انتخاب نوع ترانزیستور به چند عامل وابسته ست که مهمترین آن جریان کلکتور آن و ولتاژ بیس –امیتر می باشد. ما باید با توجه به جریانی که بار متصل به ترانزیستور نیاز دارد، نوع ترانزیستور مورد نظر را انتخاب نماییم.

ولتاژ بیس – امیتر ترانزیستور ها نیز بسته به نوع آنها متفاوت می باشد.

بعنوان مثال این ولتاژ در Bjt  یا IGBT یا MOSFET  ها متفاوت است.

برای آگاهی از مشخصات ترانزیستور باید برگه اطلاعات (datasheet) آن را بررسی کنید.

برگه اطلاعات را میتوان از اینترنت دانلود نمود.برای این منظور باید در گوگل نام قطعه را بعلاوه کلمهdatasheet  یا pdf جستجو کرد.

:  C945 datasheet   or   c945.pdf مثال         

معمولا به چند دلیل عمده برای سوییچ کردن از ترانزیستور استفاده می شود.

     نیاز به جریان بالاتر

    اختلاف سطح ولتاژ    

     هر دو عامل

اختلاف سطح ولتاژ:

گاهی اوقات پالس کنترلی خروجی یک آیسی برای فعال کردن ورودی آیسی دیگری ضعیف می باشد، که باید بین این دو طبقه یک بافر قرار گیرد که یکی از راه های آن استفاده از ترانزیستور می باشد.

بعنوان مثال می خواهیم بین یک آیسی Ttl و Cmos ارتباط برقرار کنیم و می دانیم که سطح ولتاژ این این دو آیسی با هم متفاوت است.

برای این هدف می توان از مدار زیر استفاده کرد.

البته برای این کاربرد آیسی های واسط نیز موجود است که معمولا از آنها  استفاده میشود.

نیاز به جریان بالاتر:

یکی از اصلی ترین کاربرد های ترانزیستوراستفاده به عنوان سوییچ جریان می باشد .

زمانیکه بخواهیم توسط یک پالس کنترلی (مثلا میکرو) یک قطعه جریان بالا را درایو نماییم از ترانزیستور می توانیم استفاده می کنیم.

مثلأ میخواهیم توسط یک میکرو کنترلر یک سون سگمت را روشن کنیم.

می دانیم که هر پایه میکرو حدود 10میلی امپر جریان میتواند بدهد، و این میزان جریان قادر به روشن کردنled های سون سگمت را ندارد. برای این منظور میتوان از ترانزیستور استفاده نمود.

بعنوان مثال توسط مدار زیر می توان یک سگمنت 5 ولتی را یا میکرو روشن نمود.

در مدار فوق اگر هرکدام از پایه های دیتای سگمنت صفر شود و ترانزیستور روشن باشد رقم متناظر آن در سون سگمنت روشن میشود.

حال به بررسی مدار تحریک رله توسط میکرو می پردازیم.

در مدار فوق زمانیکه خروجی میکرو (high (+5 شود، 4.3 ولت روی مقاومت و 0.7 ولت روی بیس- امیتر ترانزیستور افت می کند و در نتیجه ترانزیستور روشن شده و کلکتور به امیتر اتصال کوتاه می شود.

چون امیتر ترانزیستور زمین شده ست پس در زمان روشن بودن ترانزیستور کلکتور آن نیز زمین است.

در این حالت ولتاژ 12 ولت روی بوبین رله می افتد و رله وصل می شود( با توجه به نوع رله میتوان بجای 12 ولت از ولتاژ متناسب با رله استفاده کرد).

در صورتیکه ولتاژ تحریک ترانزیستور بزرگتر از 5 ولت باشد )مثلا  igbt) باید بین میکرو کنترلر و سوییچ قدرت یک مدار واسط قرار بگیرد که یکی ز راه های آن استفاده از یک تراتزیستور دیگر در این بین می باشد.

 ترانزیستور در خیلی از مدارات میتوان استفاده نمود که باتوجه به کاربرد آن باید نوع آن و طریقه بایاس آن را مشخص کرد. امید ست که این مقاله بتواند راهنمای خوبی برای شروع کار با ترانزیستور باشد.

منبع : سايت آموزش برق و الکترونيک مدار سبز