ترانزیستور پیوندی دوقطبی(Bipolar Junction Transistor) یا همان ترانزیستور BJT، یک قطعه الکترونیکی مهم و اساسی است که انقلابی در زمینه الکترونیک ایجاد کرده است. ترانزیستور BJT که در اواخر دهه 1940 اختراع شد، به سنگ بنای فناوری مدرن تبدیل شد و امکان توسعه دستگاه‌های الکترونیکی بی‌شماری را فراهم کرد و موجب افزایش کارایی، راحتی در طراحی و ابعاد کوچک سیستم های الکترونیکی شده است. در این مقاله به بررسی نحوه عملکرد، انواع، کاربردها و مزایای ترانزیستورهای BJT پرداخته شده است.
بیشتر بخوانید: ترانزیستور چیست؟
ترانزیستور BJT چیست؟
ترانزیستور bjt یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی است که توانایی بالایی در تقویت سیگنال، سوئیچ کردن جریان‌ها و ساخت نوسان سازها دارد و این امر، استفاده از آن را در کاربردهای مختلف، از لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا ارتباطات راه دور، ضروری کرده است. ترانزیستور BJT از سه پایه ی امیتر، بیس و کلکتور تشکیل شده است. این ترانزیستورها در دو نوع NPN (منفی-مثبت-منفی) و PNP (مثبت-منفی-مثبت) وجود دارند. در شکل زیر نماد الکترونیکی مربوط به هر کدام و ساختار داخلی آن ها با استفاده از نیمه هادی های نوع N و P مشاهده می شود:
نحوه عملکرد ترانزیستور BJT
عملکرد ترانزیستور BJT بر اساس کنترل جریان مسیر کلکتور به امیتر توسط ولتاژ بیس-امیتر است. هنگامی که یک ولتاژ مثبت به دو سر بیس-امیتر در یک ترانزیستور NPN (یا ولتاژ منفی در یک ترانزیستور PNP) اعمال می‌شود، مسیر کلکتور به امیتر بایاس مستقیم شده و متصل می شود. جریان عبوری از پایه ی بیس، در یک ضریب افزایش جریان یا همان بتا (β) ضرب شده و جریان کلکتور را تعیین می کند. در واقع جریان پایه ی بیس، به اندازه β برابر تقویت شده و در مسیر کلکتور جریان پیدا می کند.
انواع ترانزیستور BJT
ترانزیستورهای BJT را می توان بر اساس ساختار، نوع رسانایی و کاربردهای مورد نظر دسته بندی کرد. رایج ترین انواع این ترانزیستورها عبارتند از:
1) NPN (منفی-مثبت-منفی)
ترانزیستورهای NPN به دلیل سهولت در ساخت و عملکرد بهتر در فرکانس های بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.
2) PNP (مثبت-منفی-مثبت)
ترانزیستورهای PNP معمولاً در کاربردهای کم مصرف استفاده می شوند. انواع پکیج های متداول ترانزیستورهای BJT را در شکل زیر مشاهده می کنیم:
کاربرد ترانزیستور BJT
ترانزیستورهای BJT در بسیاری از دستگاه ها و مدارهای الکترونیکی کاربرد دارند. برخی از کاربردهای مهم و رایج این ترانزیستورها عبارتند از:
الف) تقویت سیگنال
ترانزیستورهای BJT به طور گسترده ای به عنوان تقویت کننده در سیستم های صوتی، گیرنده های رادیویی و دستگاه های مخابراتی استفاده می شوند. توانایی آن ها در تقویت سیگنال های ضعیف، استفاده از آن ها را در چنین کاربردهایی ضروری می سازد.
ب) سوئیچینگ
ترانزیستورهای BJT همچنین می توانند به عنوان سوئیچ در مدارهای دیجیتال عمل کنند. برای استفاده از این حالت، بایستی جریان بیس به اندازه کافی بالا باشد تا ترانزیستور وارد ناحیه اشباع یا همان ناحیه وصل شود. در این صورت با کنترل جریان بیس، ترانزیستور را می توان روشن یا خاموش کرد و به ترتیب اجازه عبور یا مسدود کردن جریان را داد. این ویژگی در گیت های منطقی دیجیتال و میکروکنترلرها بسیار مهم است.
ج) اسیلاتورها
ترانزیستورهای BJT در ساخت نوسانگرهایی که شکل موج های پیوسته را در فرکانس های خاص ایجاد می کنند، استفاده می شوند. این نوسان سازها در کاربردهایی مانند فرستنده های فرکانس رادیویی (RF) و نوسان سازهای محلی در سیستم های ارتباطی کاربرد دارند.
د) رگولاتور ولتاژ
ترانزیستورهای BJT در تنظیم کننده های ولتاژ برای تثبیت و تنظیم ولتاژ خروجی منابع تغذیه استفاده می شوند. آنها می توانند جریان های بالا را مدیریت کرده و در کنار سیستم کنترلی مناسب، ولتاژ خروجی را تثبیت نمایند.
مزایای ترانزیستور BJT
ویژگی ها و مزایای ترانزیستورهای BJT که اهمیت استفاده از آن ها را برجسته می کند عبارتند از:
الف) ابعاد کوچک: ترانزیستورهای BJT اندازه کوچکی دارند که امکان توسعه دستگاه های الکترونیکی سایز کوچک و compact و آی سی ها را فراهم می کند.
ب) قابلیت اطمینان: ترانزیستورهای BJT دارای قابلیت اطمینان بالایی بوده و می توانند در شرایط محیطی مختلف کار کنند و برای کاربردهای مختلف مناسب می باشند.
ج) کاربردهای مختلف: از ترانزیستورهای BJT می توان به عنوان تقویت کننده، سوئیچ و نوسان ساز استفاده کرد که تطبیق پذیری در طراحی و عملکرد را فراهم می‌کند.
د) مقیاس پذیری: ترانزیستورهای BJT را می توان به راحتی از نظر اندازه کوچک کرد و این ویژگی، امکان توسعه مدارهای مجتمع با چگالی بالا با میلیون ها ترانزیستور را فراهم می کند. این مقیاس پذیری به پیشرفت سریع فناوری نیمه هادی کمک کرده است.
جمع بندی
در این مقاله، ترانزیستور BJT به طور کامل مورد بررسی قرار گرفت و توضیحاتی در مورد کاربردها، انواع، ویژگی ها و اهمیت استفاده از این قطعه ارائه شد. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد ترانزیستور و نکات عملی مربوط به آن به طور کامل در دوره جامع آموزش الکترونیک بررسی کرده ایم.
در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.
