نواحی عملکرد ترانزیستور (فعال-اشباع-قطع)

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:

نواحی عملکرد ترانزیستور‌ها

برای آن‌که یک ترانزیستور بتواند کار کند، باید یک منبع تغذیه DC برای آن فراهم کنیم. این تغذیه‌ی DC در واقع به دو پیوند P-N ترانزیستور اعمال می‌شود و موجب اثرگذاری بر فعالیت حاملان اکثریت در دو پیوند امیتر و کلکتور خواهد بود. این دو پیوند بر اساس نیاز ما، می‌توانند بایاس مستقیم یا معکوس شوند. می دانیم که بایاس مستقیم حالتی است که قطب مثبت منبع تغذیه به نیمه هادی نوع P. پیوند متصل باشد و قطب منفی منبع تغذیه، به نیمه هادی نوع N.؛ و در حالت بایاس معکوس نیز عکس این وضعیت را داریم. چند ثانیه به عکس زیر دقت کنید و بعد ادامه نوشته و توضیحات نواحی عملکرد ترانزیستور را دنبال کنید.


بایاس ترانزیستور

یک منبع ولتاژ DC مناسب که از بیرون مدار به آن اعمال می‌شود، بایاس دهی یا بایاسینگ نام دارد. در یک ترانزیستور بایاسی که به پیوند‌های کلکتور و امیتر داده می‌شود، می‌تواند مستقیم یا معکوس باشد؛ بنابراین ترانزیستور می‌تواند با ترکیب مختلف این حالات، چهار ناحیه کاری جداگانه داشته باشد. ناحیه فعال، ناحیه اشباع، ناحیه قطع و ناحیه فعال معکوس (که به ندرت مورد استفاده واقع می‌شود.) ویژگی هر کدام از این نواحی را در جدول زیر می‌بینیم.


از میان نواحی چهارگانه بالا، ناحیه فعال معکوس که در آن پیوند‌ها در وضعیتی عکس حالت ناحیه فعال هستند، برای هر کاربردی مطلوب نیست و به همین دلیل بسیار کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ناحیه فعال ترانزیستور

ترانزیستور در ناحیه‌ی فعال عملکرد خود کاربرد‌های فراوانی دارد. به این ناحیه هم‌چنین ناحیه خطی نیز می‌گویند. ترانزیستوری که در ناحیه فعال قرار دارد، تقویت‌کنندگی بهتری دارد.


ناحیه خطی بین نواحی اشباع و قطع واقع می‌شود و زمانی اتفاق می‌افتد که پیوند امیتر در بایاس مستقیم و پیوند کلکتور در بایاس معکوس باشد. در ناحیه‌ی خطی، جریان کلکتور β. برابر جریان بیس است.

که در این رابطه.

IC: جریان کلکتور.

IB: جریان بیس.

و β.: ضریب تقویت جریان ترانزیستور است.

ناحیه اشباع ترانزیستور

ناحیه اشباع ناحیه‌ای است که ترانزیستور تمایل دارد مانند یک سوییچ بسته رفتار کند. یعنی در این ناحیه اثر کلکتور و امیتر به نوعی اتصال کوتاه شده و جریا‌های کلکتور و امیتر حداکثر مقدار خود را دارند.

در تصویر زیر یک ترانزیستور را می‌بینید که به در ناحیه اشباع کار می‌کند.



ناحیه اشباع زمانی اتفاق می‌افتد که هر دو پیوند امیتر و کلکتور در حالت بایاس مستقیم باشند. براساس آنکه گفتیم در این ناحیه ترانزیستور مانند یک سوییچ بسته رفتار می‌کند، می‌توانیم بگوییم:


که در آن IC جریان کلکتور و IE جریان امیتر است.

ناحیه قطع ترانزیستور

ناحیه‌ای که ترانزیستور در آن مانند یک سوییچ باز رفتار می‌کند و اثر امیتر و کلکتور از مدار باز می‌شود.تمام جریان‌های ترانزیستور در این ناحیه صفر هستند.

تصویر زیر ترانزیستوری را در ناحیه‌ی عملکردی قطع نشان می‌دهد.


زمانی که هر دو پیوند امیتر و کلکتور در بایاس معکوس باشند، ناحیه قطع را خواهیم داشت و رابطه‌ی زیر در مورد جریان‌ها در این ناحیه صادق خواهد بود:


IC جریان کلکتور، IB جریان بیس و IE جریان امیتر است.

 

منبع:melec