انواع ترانزیستور‌ها

به گزارش برق نیوز، انواع ترانزیستور‌ها، ترانزیستور‌ها انواع مختلفی دارند که هر کدام کاربرد‌های متفاوتی دارند. مهم‌ترین دسته‌بندی آن‌ها را در نمودار زیر می‌بینید.

 

ترانزیستور‌های BJT ترانزیستور‌های اولیه بودند و FET‌ها نسخه‌های جدیدتر هستند. البته هر کدام کاربرد‌های خودشان را در مدارات الکترونیکی دارند و از BJT‌ها هنوز در مدارات خیلی استفاده می‌شود. ابتدا نگاهی به BJT‌ها 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 ساده‌تر بودن روابط حاکم بر آن، به نوع PNP ترجیح می‌دهند. در تصویر زیر یک ترانزیستور BJT واقعی را مشاهده می‌کنید.


اگر بخواهیم دقیق‌تر 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.

BJT قطعه‌ای است که توسط جریان کنترل می‌شود.

ترانزیستور‌های معمولی که در جلسات قبلی این مبحث در مورد آن‌ها صحبت کردیم و تمام روابط حاکم بر آن‌ها، ذیل خانواده BJT قرار می‌گیرند؛ 

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 FET‌ها 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 FET‌ها یا توسط حامل‌های الکترونی اتفاق می‌افتد، یا حامل‌های حفره‌ای و نه هردو به صورت همزمان.FET، یک قطعه‌ی نیمه‌هادی تک قطبی با سه ترمینال است که توسط ولتاژ کنترل می‌شود.

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 BJT‌ها ایجاد می‌شود.
تعبیر بهره به عنوان ضریب ترارسانایی (transconductance) – ضریب ترارسانایی را نسبت تغییرات جریان خروجی به تغییرات ولتاژ ورودی تعریف می‌کنیم.


مزایای FET

اگر بخواهیم FET‌ها را BJT‌ها 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 مدار‌ها از FET به منظور کاهش تاثیر بار استفاده می‌شود.
در بسیاری از مدار‌ها هم‌چون تقویت کننده‌های بافر، اسیلاتور‌های تغییر فاز و ولت‌متر از FET‌ها 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 نوع NPN و PNP را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

ترمینال سورس

ترمینال سورس در FET‌ها ترمینالی است که حامل‌های 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 IS 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 IG می‌نامیم.

ترمینال درین

ترمینال درین در FET‌ها ترمینالی است که حامل‌های 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 VDS نشان می‌دهند.
معمولا آن را با نماد D. مشخص می‌کنند.
جریانی که از طریق درین کانال را ترک می‌کند، ID گفته می‌شود.

انواع FET‌ها

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

 

منبع: melec