ترانزیستور: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جز ویرایش به‌وسیلهٔ ابرابزار: |
|||
خط ۱:
[[پرونده:Electronic component transistors.jpg|بندانگشتی|چپ|چند نمونه ترانزیستور]]
[[پرونده:Transistor-photo.JPG|بندانگشتی|چپ|چند نمونه ترانزیستور]]
'''ترانزیستور'''<ref>{{یادکرد فرهنگستان | مصوب=ترانزیستور | بیگانه=transistor | بیگانه در فارسی= | حوزه=فیزیک | دفتر=نخست | بخش=فارسی | سرواژه=ترانزیستور}}</ref> یکی از مهم‌ترین [[قطعات الکترونیکی|قطعات]] [[الکترونیکی]] است که برای [[تقویت‌کننده الکترونیکی|تقویت]]
ترانزیستورهای جدید به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: [[ترانزیستورهای اتصال دوقطبی]] (BJT) و [[ترانزیستورهای اثر میدانی]] (FET). اِعمال [[جریان الکتریکی|جریان]] در BJTها و [[ولتاژ]] در FETها بین ورودی و ترمینال مشترک، [[رسانایی الکتریکی|رسانایی]] بین خروجی و ترمینال مشترک را افزایش می‌دهد، از این‌رو سبب کنترل [[شدت جریان]] بین آنها می‌شود. مشخصات ترانزیستورها به نوع آنها بستگی دارد. شکل ظاهری ترانزیستورها با توجه به توان و فرکانس کاری‌شان متفاوت است.
در [[الکترونیک آنالوگ|مدارهای آنالوگ]]، ترانزیستورها در تقویت‌کننده‌ها استفاده می‌شوند (
ترانزیستور BJT،
== ساختمان ترانزیستور ==
خط ۱۵:
== اهمیت ==
ترانزیستور
قیمت کم، [[انعطاف‌پذیری]] و اطمینان، از ترانزیستور یک قطعهٔ همه‌کاره
به سبب قیمت کم ترانزیستورها، گرایش برای دیجیتال کردن انواع اطلاعات نیز بیشتر
== مزایای ترانزیستورها بر لامپ‌های خلاء ==
قبل از گسترش ترانزیستورها، [[لامپ خلاء|لامپ‌های خلاء]] (که در [[بریتانیا]] به آنها لامپ ترمیونیک یا فقط لامپ هم می‌گویند) قطعات فعال اصلی تجهیزات الکترونیک بودند. مزایای اصلی که به ترانزیستورها اجازه دادند در بیشتر کاربردها جایگزین [[لامپ‌های خلاء]] شوند در زیر
* اندازه به مراتب کوچک‌تر
* تولید کاملاً اتوماتیک
سطر ۳۰ ⟵ ۲۹:
* نیاز نداشتن به گرم شدن اولیه (بیشتر لامپ‌های خلاء به ۱۰ تا ۶۰ ثانیه زمان برای عملکرد صحیح نیاز دارند)
* تلفات توان کمتر (توان گرمایی، ولتاژ اشباع خیلی پایین)
* [[قابلیت اطمینان]] بالاتر و سختی فیزیکی بیشتر (اگرچه لامپ‌های خلاء از نظر الکتریکی مقاوم ترند. همچنین [[لامپ خلاء]] در برابر پالس‌های الکترومغناطیسی هسته‌ای (NEMP) و [[تخلیه الکترواستاتیکی]] (ESD) مقاوم ترند
* عمر خیلی بیشتر (قطب منفی لامپ خلاء سرانجام از بین می‌رود و نیز خلاء آن می‌تواند از بین برود)
* فراهم آوردن دستگاه‌های مکمل (امکان ساختن مدارات مکمل متقارن: لامپ خلاء قطبی معادل نوع مثبت BJTها و نوع مثبت FETها در دسترس نیست)
* قابلیت کنترل
* [[میکروفونیک]] بسیار کمتر (لرزش می‌تواند بر خصوصیات لامپ خلاء تأثیر بگذارد).
== تاریخچه ==
[[پرونده:Transistor on portuguese pavement.jpg|بندانگشتی|نماد ترانزیستور در یک پیاده‌رو در دانشگاه آویرو، کشور پرتغال.]]
اولین حق [[ثبت اختراع]] ترانزیستور اثر میدان در سال ۱۹۲۸ در آلمان توسط فیزیک‌دانی به نام [[ژولیوس ادگار لیلینفلد|یولیوس ادگار لیلینفلد]] ثبت شد، اما او هیچ مقاله‌ای دربارهٔ قطعه‌اش چاپ نکرد و این ثبت اختراع از طرف صنعت نادیده گرفته شد. در سال ۱۹۳۴ فیزیکدان آلمانی [[اسکار هایل|دکتر اسکار هایل]] ترانزیستور اثر میدان دیگری را به ثبت رساند. هیچ مدرک مستقیمی وجود ندارد که این قطعه ساخته
در ۲۳ دسامبر ۱۹۴۷، [[ویلیام شاکلی]]، [[جان باردین]] و [[والتر هاوسر براتین|والتر براتین]] موفق به ساخت اولین [[ترانزیستور اتصال نقطه‌ای]] در [[آزمایشگاه‌های بل]] شدند. این کار با تلاش‌های زمان جنگ برای تولید دیودهای میکسر کریستال ژرمانیم خالص ادامه یافت، این دیودها در واحدهای رادار به عنوان میکسر فرکانس در گیرنده‌های میکروموج استفاده می‌شد. یک پروژه دیودهای ژرمانیم در [[دانشگاه پردو]] موفق شد کریستال‌های نیمه هادی ژرمانیم را با کیفیت خوب که در [[آزمایشگاه‌های بل]] استفاده می‌شد تولید کند. سرعت سوئیچ تکنولوژی لامپی اولیه برای این کار کافی نبود، همین تیم بل را سوق داد تا از دیودهای حالت جامد به جای آن استفاده کنند. آنها با دانشی که در دست داشتند شروع به طراحی سه قطبی نیمه هادی کردند، اما دریافتند که کار ساده‌ای نیست. [[جان باردین]] سرانجام یک [[شاخه جدید]] فیزیک سطحی را برای محاسبه رفتار عجیبی که دیده بودند ایجاد کرد و سرانجام براتین و باردین موفق به ساخت یک قطعه کاری شدند.
سطر ۴۴ ⟵ ۴۳:
[[آزمایشگاه‌های بل]] به یک اسم برای اختراع جدید نیاز داشتند: «سه قطبی نیمه هادی»، «سه قطبی جامد»، «سه قطبی اجزاء سطحی»، «سه قطبی کریستال» و «لاتاتورن» که همه مطرح شده بودند، اما «ترانزیستور» که توسط [[جان رابینسون پیرس]] پیشنهاد شده بود، برنده یک [[قرعه کشی]] داخلی شد. اساس این اسم در یاداشت فنی بعدی شرکت رای‌گیری شد:
"ترانزیستور، یک ترکیب اختصاری از کلمات «ترانسفر» (انتقال) و «رزیستور» (مقاومت) است. این قطعه منطقاً متعلق به خانواده مقاومت متغیر است که "امپدانس انتقالی" و نیز "بهره"
در آن زمان تصور می‌شد که این قطعه مثل دو لامپ خلاء است. لامپ‌های خلاء هدایت انتقالی دارند بنابراین ترانزیستور هدایت انتقالی دارد؛ و این اسم می‌بایست متناسب با نام دیگر قطعات مثل وریستور، ترمیستور باشد؛ و نام ترانزیستور پیشنهاد شد.
[[آزمایشگاه‌های بل]] فوراً [[ترانزیستور تک اتصالی]] را جزء تولیدات انحصاری شرکت وسترن الکتریک، شهر [[آلنتون]] در ایالت [[پنسیلوانیا]] قرار داد. نخستین ترانزیستورها برای گیرنده‌های رادیو AM ساخته و به نمایش گذاشته شدند اگر چه در واقع فقط در سطح آزمایشگاهی بودند. به هر حال در سال ۱۹۵۰ [[ویلیام شاکلی|شاکلی]] یک نوع کاملاً متفاوت ترانزیستور را ارائه داد که به ترانزیستور اتصال دوقطبی معروف شد. اگرچه اصول کار آن با ترانزیستور تک اتصالی کاملاً فرق می‌کند،
هنگامی که [[ماسارو ایبوکا]]، مؤسس شرکت ژاپنی سونی از آمریکا دیدن می‌کرد [[آزمایشگاه‌های بل]] مجوز ساخت و نیز
از [[ویلیام شاکلی]]، [[جان باردین]] و [[والتر هاوسر براتین|والتر براتِین]] بخاطر تحقیقاتشان در مورد نیمه هادی‌ها و کشف اثر ترانزیستور با [[جایزه نوبل فیزیک]] قدردانی شد.
== کاربرد ==
ترانزیستور، قلب
== عملکرد ==
ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سه‌پایه است که با اعمال ولتاژ به یکی از پایه‌ها میزان [[جریان الکتریکی|جریان]] عبورکننده از
# ناحیه قطع
# ناحیه فعال (کاری یا خطی)
# ناحیه اشباع
در ناحیه قطع ترانزیستور خاموش است. در ترانزیستورهای BJT، با افزایش ولتاژ بیس، ترانزیستور از حالت قطع بیرون آمده و به ناحیه فعال وارد می‌شود. در حالت فعال ترانزیستور مثل یک عنصر تقریباً خطی عمل می‌کند اگر ولتاژ بیس را همچنان افزایش دهیم به ناحیه‌ای می‌رسیم که با افزایش جریان ورودی بیس دیگر شاهد افزایش جریان بین کلکتور و امیتر نخواهیم بود. به این حالت اشباع می‌گویند و اگر جریان ورودی بیس زیادتر شود ممکن است ترانزیستور بسوزد.
== انواع ==
دو دسته اصلی ترانزیستورها، [[ترانزیستور دوقطبی پیوندی]] (Bipolar Junction Transistors, BJT) و [[ترانزیستور اثر میدان|ترانزیستور اثرِ میدان]] (Field Effect Transistors, FET) هستند. ترانزیستورهای اثر میدان، خود به دو دستهٔ [[ترانزیستور پیوند اثر میدانی]] (JFET) و ترانزیستور اثر میدان نیمه هادیِ اکسید-فلز (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)
=== ترانزیستور دوقطبی پیوندی ===
{{اصلی|ترانزیستور دوقطبی پیوندی}}
در ترانزیستور دو قطبی پیوندی با اعمال [[جریان]] به پایه [[بیس]] جریان عبوری از
=== ترانزیستور پیوند اثر میدانی (JFET) ===
در ترانزیستورهای [[پیوند اثر میدانی]] (JFET)، با اعمال [[ولتاژ]] به پایه [[دروازه (ترانزیستورFET)|گِیت]]، میزان [[جریان]] میان
==== انواع ترانزیستور پیوندی ====
* PNP: شامل سه لایه نیمه هادی که دو لایه کناری از نوع p و لایه میانی از نوع n است و در آن جهت جاری شدن حفره‌ها با جهت جریان یکی است.
* NPN: شامل سه لایه نیم هادی که دو لایه کناری از نوع n و لایه میانی از نوع p است.
سطر ۸۶ ⟵ ۸۳:
ترانزیستور پیوندی دارای دو پیوند است. یکی بین امیتر و بیس و دیگری بین بیس و کلکتور. به همین دلیل ترانزیستور شبیه دو دیود است. دیود سمت چپ دیود بیس _ امیتر یا دیود امیتر، و دیود سمت راست دیود کلکتور _ بیس یا دیود کلکتور است. میزان ناخالصی ناحیه وسط به مراتب کمتر از دو ناحیه جانبی است. این کاهش ناخالصی باعث کم شدن هدایت و زیاد شدن مقاومت این ناحیه می‌گردد.
امیتر که به شدت آلاییده (Doped) شده، نقش گسیل یا تزریق الکترون به بیس را به عهده دارد. بیس بسیار نازک ساخته شده و آلایش (Doping) آن ضعیف است و لذا بیشتر الکترون‌های تزریق شده از امیتر را به کلکتور عبور می‌دهد. میزان آلایش کلکتور کمتر از میزان آلایش امیتر و بیشتر از آلایش بیس است و کلکتور الکترون‌ها را از بیس
[[پرونده:Replica-of-first-transistor.jpg|بندانگشتی|340px|بازسازی اولین ترانزیستور جهان]]
سطر ۱۰۵ ⟵ ۱۰۲:
=== ترانزیستور اثر میدان FET ===
{{اصلی|ماسفت}}
این ترانزیستورها نیز مانند
این ترانزیستورها امروزه بسیار کاربرد دارند زیرا به راحتی مجتمع می‌شوند و فضای کمتری اشغال می‌کنند. همچنین مصرف توان بسیار ناچیزی دارند. به تکنولوژی‌هایی که از دو نوع ترانزیستورهای دوقطبی و Mosfet در آن واحد استفاده می‌کنند Bicmos می‌گویند.
سطر ۱۱۴ ⟵ ۱۱۱:
{{اصلی|ترانزیستور اثر میدانی}}
همانگونه که از نامش بر
فت دارای سه‌پایه با نام‌های [[درین]] D، [[سورس]] S و [[گیت]] G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می‌نماید. فت‌ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می‌کند. FETها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با [[الکتریسیته ساکن]] بدن نیز تحریک می‌گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند.
| |||