Transistor - ترانزیستور
- تعریف کوتاه فنی
- ترانزیستور یک قطعه نیمه‌هادی سه‌پایه است که عمدتاً برای تقویت سیگنال یا سوئیچ‌کردن جریان و ولتاژ استفاده می‌شود. در BJT، سه پایه کلکتور (Collector)، بیس (Base) و امیتر (Emitter) هستند و در MOSFET، سه پایه اصلی درین (Drain)، گیت (Gate) و سورس (Source) هستند.
- معادل فارسی
- ترانزیستور، ترانزیستور نیمه‌هادی
- نام‌های دیگر
- ترانزیستور، قطعه نیمه‌هادی، Semiconductor Device
ترانزیستور یکی از عناصر اصلی تقریباً تمام مدارهای الکترونیکی مدرن، از مدارهای دیجیتال گرفته تا منابع تغذیه و تقویت‌کننده‌هاست. دو خانواده بسیار مهم آن عبارت‌اند از: BJT و MOSFET
نحوه عملکرد ترانزیستور
ترانزیستور یک قطعه نیمه‌هادی است که با استفاده از یک سیگنال کنترلی، جریان عبوری از خود را کنترل می‌کند. دو کاربرد اصلی آن سوئیچ‌کردن و تقویت سیگنال است.
برای مثال، در حالت سوئیچینگ، ترانزیستور می‌تواند با دریافت یک سیگنال کنترلی کوچک، جریان بزرگ‌تری را در یک بار مانند موتور، رله یا LED کنترل کند.
تفاوت BJT و MOSFET
در BJT (ترانزیستور دوقطبی)، کنترل جریان آن با جریان بیس (Base) انجام می‌شود. برای کنترل جریان کلکتور، معمولاً باید جریان بیس تأمین شود. کاربرد رایج BJT عبارت از: تقویت سیگنال، سوئیچینگ
در MOSFET (ترانزیستور اثر میدان)، کنترل جریان آن عمدتا با ولتاژ گیت (Gate) انجام می‌شود. گیت در حالت پایدار جریان بسیار کمی می‌کشد، هرچند هنگام سوئیچینگ باید ظرفیت گیت شارژ و دشارژ شود. کاربرد رایج ماسفت عبارت از: سوئیچینگ سریع، منابع تغذیه، کنترل توان
کاربرد ترانزیستور
- سوئیچ الکترونیکی
- تقویت سیگنال
- کنترل جریان و ولتاژ
- ساخت گیت‌های منطقی
- منابع تغذیه سوئیچینگ
- تقویت‌کننده‌های صوتی و RF
- درایو موتور و بارهای توان
- مدارهای کنترل و پردازش سیگنال
مثال واقعی
در یک Buck Converter، معمولاً یک MOSFET با سرعت بالا روشن و خاموش می‌شود تا انرژی به شکل کنترل‌شده به سلف و بار منتقل شود.
در یک مدار ساده نیز می‌توان از ترانزیستور به‌عنوان یک سوئیچ الکترونیکی برای روشن و خاموش کردن یک LED یا رله استفاده کرد.
نکته طراحی PCB
در طراحی PCB باید علاوه بر انتخاب صحیح ترانزیستور، جریان و ولتاژ کاری، توان تلفاتی، مسیر جریان، دفع حرارت و فاصله از سایر بخش‌های مدار بررسی شود.
در منابع تغذیه سوئیچینگ، ماسفت بسیار رایج است؛ اما انتخاب آن به پارامترهایی مانند RDS(on)، بار گیت، ولتاژ و جریان کاری بستگی دارد. در مدارهای سوئیچینگ سریع، مسیرهای Gate، Source و Drain اهمیت زیادی دارند. کوتاه نگه‌داشتن مسیرهای جریان بالا و کاهش Loop Area می‌تواند به کاهش EMI و بهبود عملکرد مدار کمک کند.
در BJT نیز پارامترهایی مانند hfe و ولتاژ اشباع (VCEsat) مهم هستند.
در طراحی PCB برای ترانزیستورهای توان، استفاده صحیح از سطح مسی، ویاهای حرارتی و روش‌های دفع حرارت اهمیت زیادی دارد.
اصطلاحات مرتبط
- BJT - ترانزیستور دوقطبی
- NPN / PNP (برای BJT)
- MOSFET - ترانزیستور اثر میدان
- N-Channel / P-Channel (برای ماسفت)
- Gate - گیت
- Drain - درین
- Source - سورس
- Base - بیس
- Collector - کلکتور
- Emitter - امیتر
- HFE - بهره جریان
- VCE(sat) - ولتاژ اشباع
- Switching - سوئیچینگ
- Amplification - تقویت
- VCE / VDS - ولتاژ بین پایه‌های اصلی
- IC / ID - جریان کلکتور / درین
- RDS(on) - مقاومت روشن ماسفت
- Gate Charge - بار گیت
- Thermal Resistance - مقاومت حرارتی