• بازدید : 70 views
  • بدون نظر
این فایل در ۶۱صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

یک منبع نوری که توسط سیگنال الکتریکی حاوی پیام مدوله می شود (E/O)  و وارد یک فیبر با میرایی  وپاشندگی کم مي گردد و گیرنده نوری  (O/E) دوباره سیگنال نوری را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند 
تقویت کننده های نوری (O/A) نیز نقش مهمی در یک سیستم انتقال نوری ایفا می کنند
ديودهای لیزری هم توانهای بالا تا دهها وات را تأمين مي کنند هم سرعت بالای چندین Gb/s ضمن اینکه دارای طیف باریک تا چند ده مگاهرتزند و به راحتی به فیبرهای تک مدی وصل  می شوند ولی در برابر تغییرات حرارتی حساسند . در نوع مالتی مد آنها به علت توزیع تصادفی توان لیزر در میان مد ها نوعی نویز به نام نویز پارتیشن بوجود می آید . 
معمولاً در سیستمهاي ارزان قيمت که ازفيبر پلاستيکي استفاده می کنند و در محدوده ۶۰۰تا ۶۵۰ نانومتر کار می کنند از LED های AlInGaP/InGaP استفاده می شود.
با این حال، In1-xGaxAs1- yPy، یک آلیاژ چند منظوره است که به طور گسترده ای برای ساخت LED ها و LD ها در منطقه نزدیک به مادون قرمز استفاده می شود. 
در اغلب کارتهای لاین به کاررفته در سیستمهای انتقال گیرنده و فرستنده نوری به صورت یک پکیچ مکعب مستطیل شکل کوچک به ابعاد تقریباً ۱×۰٫۵×۳  که به صورت  Pluggable است وقابل جدا شدن وتعویض می باشد به نام     SFP ( Small From Pluggable)  قرار دارد ودر واقع کل قسمت اپتيک کارت همین قطعه کوچک است که در شکل زیر نشان داده شده است رنگ گیره کوچک متصل به آن مشخص کننده سینگل مد (سفيد رنگ) و مالتي مد بودن (آبی رنگ) آن است 
مدولاسیون ومالتی پلکسینگ :
وظیفه مدولاتور سوار کردن اطلاعات بر سیگنال اپتیکی صادر شده از LD یا LED است.
دو نوع مدولاسیون در سیستمهای نوری استفاده می شود :مدولاسیون میدان و مدولاسیون شدت 
field modulation :
میدان سیگنال نوری تک طول موجی به صورت یک حامل سینوسی با فرکانس بسیار بالا ست (به عنوان مثال ۲۰۰ THz at λo = 1500 nm) در مدولاسیون AM دامنه ،PM فاز و در FM فرکانس موج حامل بر اساس سیگنال پیام تغییر می کند به دلیل فرکانس بسیار بالایی که در موج حامل استفاده شده است پهنای باند وسیعی نیز در اختیار است که می توان از آن برای انتقال تعداد زیادی کانال مخابراتی 
به طور همزمان بهره برد .
دونمونه از مدولاسیون میدان در شکل زیر نشان داده شده است:
مدولاسیون شدت میدان(Intensity Modulation):

در این روش شدت موج حامل بر اساس سیگنال پیام (سیگنال مدوله کننده) تغییر می کند به عنوان مثال در فرمت ASK که در حال حاضر متداول ترین روش می باشد قطع و وصل شعاع نوری نمایشگر بیتهای صفر و یک می باشد  یعنی از سطح ماکزیمم شدت نور به عنوان بیت یک واز سطح مینیمم به عنوان بیت صفر استفاده می شود . 
درروش ASK کدینگ اطلاعات به چند فرمت انجام می پذیرد :

فرمت NRZ :

در این روش که متداول ترین فرمت کدینگ در مدولاسیون نوری است برای بیتهای یک متوالی هیچ بازگشتی به سطح حداقل شدت یا بیت صفر نداریم وبرای همین Non Return to Zero نامیده می شود 
انواع مدولاتورها:

Direct laser current modulation :

در این نوع مدولاتور سیگنال پیام مستقیماً به عنوان جریان بایاس LDیا LED به کار می رود لذا تغییرات آن در شدت سیگنال نوری ساطع شده اثر می گذارد این روش ساده ترین نوع مدولاسیون میباشد
مدولاتور الکتروجذبی(Electro-absorbtion Modulator) :

این نوع مدولاتور ترکیب یک LD با بایاس ثابت و یک LD  که بایاس آن بر اساس سیگنال پیام تغییر می کند به نحوی که پرتو لیزر LDبا بایاس ثابت به ناحیه تهی LD دوم می تابد و از طرف دیگر پرتو نوری مدوله شده خارج می گردد.
  • بازدید : 54 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

نيمه هادي ها عناصري هستند كه از لحاظ هدايت ، ما بين هادي و عايق قرار دارند، و مدار آخر نيمه هاديها ، داراي ۴ الكترون مي‌باشد.
ژرمانيم و سيليكون دو عنصري هستند كه خاصيت نيمه هادي ها را دارا مي‌باشند و به دليل داشتن شرايط فيزيكي خوب ، براي ساخت نيمه هادي ديود ترانزيستور ، آي سي (IC ) و …. مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
ژرمانيم داراي عدد اتمي‌۳۲ مي‌باشد .
اين نيمه هادي ، در سال ۱۸۸۶ توسط ونيكلر  كشف شد.
اين نيمه هادي ، در سال ۱۸۱۰توسط گيلوساك  و تنارد  كشف شد. اتمهاي نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم به صورت يك بلور سه بعدي است كه با قرار گرفتن بلورها در كنار يكديگر ، شبكه كريستالي آنها پديد مي‌آيد .
اتم هاي ژرمانيم و سيليسيم به دليل نداشتن چهار الكترون در مدار خارجي خود تمايل به دريافت الكترون دارد تا مدار خود را كامل نمايد. لذا بين اتم هاي نيمه هادي فوق ، پيوند اشتراكي برقرار مي‌شود.
بر اثر انرژي گرمائي محيط اطراف نيمه هادي ، پيوند اشتراكي شكسته شده و الكترون آزاد مي‌گردد. الكترون فوق و ديگر الكترون هائي كه بر اثر انرژي گرمايي بوجود مي‌آيد در نيمه هادي وجود دارد و اين الكترون ها به هيچ اتمي‌وابسته نيست.
د ر مقابل حركت الكترون ها ، حركت ديگري به نام جريان در حفره ها كه داراي بار مثبت مي‌باشند، وجود دارد. اين حفره ها، بر اثر از دست دادن الكترون در پيوند بوجود مي‌آيد.
بر اثر شكسته شدن پيوندها و بو جود آمدن الكترون هاي آزاد و حفره ها ، در نيمه هادي دو جريان بوجود مي‌آيد.جريان اول حركت الكترون كه بر اثر جذب الكترون ها به سمت حفره ها به سمت الكترون ها بوجود خواهد آمد و جريان دوم حركت حفره هاست كه بر اثر جذب حفره ها به سمت الكترون ها بوجود مي‌آيد. در يك كريستال نيمه هادي، تعداد الكترونها و حفره ها با هم برابرند ولي حركت الكترون ها و حفره ها عكس يكديگر مي‌باشند.

۱٫ نيمه هادي نوع N وP
از آنجايي كه تعداد الكترونها و حفره هاي موجود  در كريستال ژرمانيم و سيليسيم در دماي محيط كم است و جريان انتقالي كم مي‌باشد، لذا به عناصر فوق ناخالصي اضافه مي‌كنند.
هرگاه به عناصر نيمه هادي ، يك عنصر ۵ ظرفيتي مانند آرسنيك يا آنتيوان تزريق  شود، چهار الكترون مدار آخر آرسنيك با چهار اتم مجاور سيلسيم يا ژرمانيم تشكيل پيوند اشتراكي داده و الكترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقي مي‌ماند. 
بنابرين هر اتم  آرسنيك، يك الكترون اضافي توليد مي‌كند، بدون اينكه حفره اي ايجاد شده باشد. نيمه هادي هايي كه ناخالصي آن از اتم هاي پنج ظرفيتي باشد، نيمه هادي نوع N  نام دارد.
در نيمه هادي نوع N ، چون تعداد الكترون ها خيلي بيشتر از تعداد حفره هاست لذا عمل هدايت جريان را انجام مي‌دهند . به حامل هدايت فوق حامل اكثريت و به حفره ها حامل اقليت مي‌گويند.
هرگاه به عناصر نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم ، يك ماده ۳ ظرفيتي مانند آلومنيوم يا گاليم تزريق شود، سه الكترون مدار آخر آلومنيوم با سه الكترون سه اتم سيليسيم يا ژرمانيم مجاور ، تشكيل پيوند اشتراكي مي‌دهند . پيوند چهارم داراي كمبود الكترون و در واقع يك حفره تشكيل يافته است .
هر اتم سه ظرفيتي، باعث ايجاد يك حفره مي‌شود، بدون اينكه الكترون آزاد ايجاد شده باشد. در اين نيمه هادي ناخالص شده، الكترون ها فقط در اثر شكسته شدن پيوندها بو جود مي‌آيند.
نيمه هادي هايي كه ناخالصي آنها از اتم هاي سه ظرفيتي باشد، نوع P   مي‌نامند . 
حفره ها در اين نيمه هادي به عنوان حامل هاي اكثريت و الكترون ها به عنوان حاملهاي اقليت وجود دارد، تبديل يك نيمه هادي نوع p وn و بالعكس بوسيله عملي به نام «جبران»(Compensation) امكان پذير مي‌باشد .

۲٫ اتصال PN و تشكيل نيمه هاي ديود
لحظه اي كه دو قطعه نيمه هادي نوع P وN را به هم پيوند مي‌دهيم، از آنجايي كه الكترون ها و حفره ها قابل انتقال مي‌باشند، الكترون هاي موجود در نيمه هادي نوع N به خاطر بار الكتريكي مثبت حفره ها ، جذب حفره ها مي‌گردند. لذا در محل اتصال نيمه هادي نوع P وN ، هيچ الكترون آزاد و حفره وجود ندارد.  
۳ـ۱) لايه تهي
گرايش الكترونهاي طرف n پخش شدن در تمامي‌جهات است. بعضي از آنها از پيوندگاه مي‌گذرند. وقتي الكتروني وارد ناحيه p مي‌شود، يك حامل اقليتي به حساب مي‌آيد.
وجود تعداد زيادي حفره در اطراف اين الكترون باعث مي‌شود كه عمر اين حامل اقليتي كوتاه باشد. يعني الكترون بلافاصله پس از ورود به ناحيه p به داخل يك حفره فرو مي‌افتد. با اين اتفاق ، حفره ناپديد و الكترون نوار رسانش به الكترون ظرفيت تبديل مي‌شود.
هر بار كه يك الكترون از پيوندگاه مي‌گذرد، يك زوج يون توليد مي‌كند. دايره هايي كه درون آنها علامت مثبت است، نماينده يو نهاي مثبت و دايره هاي با علامت منفي نماينده يو نهاي منفي اند . به دليل بستگي كوالانسي ، يونها در ساختار بلوري ثابت اند و مانند الكترونهاي نوار رسانش يا حفره ها نمي‌توانند به اين سو و آن سو حركت كنند.
هر زوج يون مثبت و منفي را دو قظبي مي‌ناميم . ايجاد يك به معني اين است كه يك الكترون نوار رسان ش و يك حفره از صحنه عمل خارج شده اند. ضمن اينكه تعداد دو قطبيها افزايش مي‌يابد ، ناحيه اي در نزديكي پيو ندگاه از بارهاي متحرك خالي از بار را لايه تهي مي‌ناميم .
۳ـ۲) پتانسيل سد
هر دو قطبي داراي يك ميدان الكتريكي است . بردارها جهت نيروي وارد به بار مثبت را نشان مي‌دهند. بنابراين ، وقتي الكتروني وارد لايه تهي مي‌شود، ميدان الكتريكي سعي مي‌كند الكترون را به درون ناحيه n به عقب براند. با عبور هر الكترون، شدت ميدان افزايش مي‌يابد تا آنكه سرانجام گذرالكترون ازپيوندگاه متو قف مي‌شود.
در تقريب دوم ، بايد حاملهاي اقليتي رانيز منظور كنيم . به خاطر داشته باشيم كه طرف p داراي تعداد الكترون نوار رسانش است كه از گرما ناشي مي‌شوند. آنها كه در داخل لايه تهي واقع اند توسط ميدان به ناحيه n برده مي‌شوند. اين عمل شدت ميدان را اندكي كاهش مي‌دهد و تعداد كمي‌حاملهاي اكثريتي از طرف راست به چپ اجازه عبورمي‌يابند تا ميدان به شدت قبلي خود بگردد. به محلي كه در آن الكترون ها و حفره ها وجود ندارند را ناحيه تخليه  يا سر كنندگي مي‌نامند.     
حال تصوير نهايي تعادل را در پيوندگاه ارائه مي‌دهيم: 
۱٫ تعداد كمي‌حاملهاي اقليتي از يك طرف پيوندگاه به طرف ديگر سوق مي‌يابند. عبور آنها ميدان را كاهش مي‌دهد مگر اينكه، 
۲٫ تعداد كمي‌حاملهاي اكثريتي از پيوندگاه با عمل پخش گذر كنند و شدت ميدان را به مقدار اوليه برگردنند 
ميدان موجود بين يونها معرف اختلاف پتانسيلي است كه به آن پتانسيل سد مي‌گوييم . پتانسيل سد كنندگي براي نيمه هادي سيليسيم بين ۶/۰ تا ۷/۰ ولت و براي نيمه هادي ژرمانيم بين ۲/۰ تا ۳/۰ ولت مي‌نامند.
مقدار ولتاژي كه لازم است تا سد كنندگي مورد نظر در پيوند PN خنثي شود را ولتاژ سد كنندگي مي‌نامند و آن را با Vy نشان مي‌دهند. 
هنگام هدايت ديود ، افت ولتاژ دو سر آن در حالت ايده آل صفر و در حالت واقعي ، برابر مقدار ولتاژ سد كنندگي مي‌باشد. 
قطب منفي منبع به بلور n، و قطب مثبت آن به بلور p متصل است. اين نوع اتصال را باياس مستقيم مي‌ناميم.
هرگاه پتانسيل منفي به آند(A) و پتانسيل مثبت به كاتد (K) وصل شود، ديود هدايت نمي‌كند و اين حالت را باياس مخالف ديود مي‌نامند.
منبع dc را  وارونه مي‌بنديم تا باياسي معكوس براي ديود برقرار شود.
ميداني كه از خارج اعمال مي‌شود با ميدان لايه تهي هم جهت است. به اين دليل ، حفره ها و الكترونها به سوي دو انتهاي بلوار عقب نشيني مي‌كنند (از پيوندگاه دور مي‌شوند) . الكترونهاي دور شونده پشت سر خود يونهاي مثبت بر جاي مي‌گذارند ، و حفره هايي كه مي‌روند يونهاي منفي باقي مي‌گذارند . بنابراين لايه تهي پهنتر مي‌شود .هر چه باياس معكوس بزرگتر باشد لايه تهي پهنتر است.   
وقتي حفره ها و الكترونها از پيوندگاه دور مي‌شوند، يونهاي نوزاد اختلاف پتانسيل بين دو طرف لايه تهي را افزايش مي‌دهند.
 هر چه لايه تهي پهنتر مي‌شود ، اين اختلاف پتانسيل بزرگتر است. افزايش پهناي لايه تهي وقتي متوقف مي‌شود كه اختلاف پتانسيل آن با ولتاژ معكوس اعمال شده مساوي باشد.
هنگام قطع ديود ، مقاومت دو سر آن زياد مي‌باشد و مانند يك مدار باز عمل مي‌كند.
با توجه به حالت هاي بررسي شده در خصوص ديود ، منحني مشخصه ، زيرا به دست مي‌آوريم.

۳ـ۳ ولتاژ شكست
اگر ولتاژ معكوس را افزايش دهيم سرانجام به ولتاژ شكست مي‌رسيم ، در ديودهاي يكسو ساز(آنهاي كه ساخته شده اند تا در يك جهت بهتر از جهت ديگر رسانايي داشته باشند)، ولتاژ شكست معمولاً ازV 50 بيشتر است. 
همين كه ولتاژ شكست فرا مي‌رسد، تعداد زيادي حامل اقليتي در لايه تهي ظاهر مي‌شود و رسانش شديد مي‌شود.
در باياس معكوس الكترون به راست و حفره به چپ رانده مي‌شود. سرعت الكترون ، ضمن حركت زياد مي‌شود .
هرچه ميدان لايه تهي قويتر باشد حركت الكترون سريعتر است . در ولتاژي معكوس بزرگ، الكترونها به سرعتيهاي بالا مي‌رسند. اين الكترونهاي بسيار سريع ممكن است با يك الكترون ظرفيت برخورد كند. 
اگر اين الكترون بسيار سريع داراي انرژي كافي باشد، مي‌تواند الكترون ظرفيت را به موازي در نوار رسانش حاصل مي‌شود .
 اكنون اين دو الكترون هر دو شتاب مي‌گيرند و مي‌توانند دو الكترون ديگر را از جاي خود بكنند. به اين ترتيب ممكن است تعداد حاملهاي اقليتي بسيار زياد شود و كار رسانش در ديود شدت گيرد.
حالت شكست باي بيشتر ديودها مجاز نيست. به عبارت ديگر، ولتاژ معكوس در دو سر ديود بايد در مقداري كمتر از ولتاژ شكست نگه داشته شود.

۳ـ۴ منحني ديود در باياس مستقيم
چون منبع dc جريان مثبت را در جهت پيكان ديود برقرار مي‌كند، ديود باياس 
مستقيم دارد. هرچه ولتاژ اعمال شده بيشتر باشد ، جريان ديود بيشتر است.
 با تغيير ولتاژ اعمال شده، مي‌توانيد جريان ديود(با استفاده از آمپرسنج متوالي) و ولتاژ ديود(با ولت سنج موازي) را اندازه بگيريد. با ترسيم نقاط مربوط به جريانها و ولتاژهاي متناظر نموداري ازجريان ديود بر حسب ولتاژ ديود به دست مي‌آيد. 
  • بازدید : 40 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

علم الکترونیک با اختراع ترانزیستور وارد فاز جدیدی از تحقیق و اختراع شد .هر روز اخباری را مبنی بر اختراعات جدید در زمینه الکترونیک می شنویم که مطمئنا در کالبد شکافی این اختراعات به نقش پر اهمیت ترانزیستور پی خواهیم برد .
ترانزیستور یک قطعه سه پایه است که ساختار فیزیکی آن بر اساس عملکرد نیمه هادی ها می باشد.ترانزیستور را از دو نوع نیمه هادی با نام سلسیوم و ژرمانیوم می سازند.عموما در یک تقسیم بندی ترانزیستور ها را به دو دسته ترانزیستور های BJT و FET  تقسیم می کنند . ترانزیستور های BJT با نام ترانزیستور های پیوند دو قطبی و ترانزیستور های FET با نام ترانزیستور های اثر میدان شناخته شده¬اند.FETها دارای سرعت سوئیچینگ کمتر از BJT  هستند .
معمولا ترانزیستور را با دو دیود مدل سازی می کنند از این مدل برای تشخیص سالم بودن ترانزیستور استفاده می کنند.عملکرد ترانزیستور هابه عنوان یک طبقه در مدار بستگی به نظر طراح دارد اما در صورتی که ترانزیستور را یک جعبه سیاه در نظر بگیریم که دارای دو ورودی و دو خروجی است با توجه به اینکه ترانزیستور دارای سه پایه است باید یکی از پایه ها را به عنوان پایه مشترک بین ورودی و خروجی در نظر بگیریم. این پایه مشترک اساس آرایش های مختلف ترانزیستور است .یکی از پایه های ترانزیستور با نام Base و پایه دیگر با نام امیتر (تزریق کننده) و پایه آخر با نام کالکتور (جمع کننده ) شناخته شده است . بسته به اینکه کدامیک از پایه های مذکور به عنوان پایه مشترک در نظر گرفته شود آرایش های بیس مشترکCommon Base – کالکتور مشترکCommon Collector- امیتر مشترک Common Emitter – ممکن خواهد بود.
                                   
هر کدام از این آرایش ها دارای یک خصوصیت خواهند بود که متفاوت با دیگر آرایش ها است مثلا امیتر مشترک دارای بهره توان  بسیار زیاد  است و یا بهره ولتاژ بیس مشترک زیاد است و…
ترانزیستور در هر مداری می تواند متفاوت از قبل ظاهر شود- منبع ولتاژ یا منبع جریان و یا تقویت کننده ولتاژ و ….-  این تفاوت را المانهای همراه ترانزیستور که اکثرا مقاومت و خازن(دیود و…) هستند تعیین می کنند نحوه قرار گیری این المانها به همراه ترانزیستور و منبع تغذیه را بایاس ترانزیستور گویند.در مدار های بایاس برای ترانزیستور یک ولتاژ مثبت به همراه زمین یا یک ولتاژ  مثبت  به همراه ولتاژ منفی را برای ترانزیستور بسته به کاربرد در نظر می گیرند .

عملکرد ترانزیستور ها(BJT) در سه ناحیه تعریف می شود . ۱-ناحیه قطع ۲- ناحیه فعال  3- ناحیه اشباع
این سه ناحیه بر اساس بایاس پایه های ترانزیستور و ولتاژ آن ها تعریف می شود .
ترانزیستور در مدارات عمدتا به صورت زیر ظاهر می شود :

۱-   به عنوان کلید به منظور قطع و  وصل قسمتی از مدار 

از ترانزیستور در ناحیه قطع و اشباع  به عنوان کلید دیجیتال و سوئیچ استفاده می کنند .ولتاژ VCE  در حالت اشباع کمتر از ۰٫۲ است . در حالت اشباع توان تلف شده ترانزیستور بسیار کم است زیرا توان تلف شده ترانزیستور از حاصلضرب ولتاژ VCE  و IC بدست می آید که هردو مقدار کوچکی هستند.

۲-       به عنوان تقویت کننده ولتاژ

۳-       به عنوان تقویت کننده جریان 

۴-       به عنوان منبع جریان ثابت

۵-       به عنوان منبع ولتاژ ثابت 

و…

در ۴ مورد بعدی بالا از ترانزیستور در ناحیه فعال که همان ناحیه خطی عملکرد ترانزیستور است استفاده می شود .

آرایش های مداری مشهور :

۱-       امیتر فالوور (Emitter follower) :
                                                         
شکل موج خروجی دنبال کننده شکل موج ورودی است (وجه تسمیه) مقاومت کوچک موجود در بیس به منظور جلوگیری از نوسانات ناخواسته قرار گرفته است .

۱-       زوج دارلینگتون 

هر ترانزیستور دارای یک خصوصیت با نام بتا β است  که بهره جریان ترانزیستور است در زوج دارلینگتون بتای زوج ترانزیستور از ضرب ۲β۱*β  حاصل می شود که مقداری نزدیک به چند هزار خواهد شد .البته در این آرایش ترانزیستور خروجی باید تحمل این جریان کالکتور را داشته باشد که مسئله مهمی در طراحی است.

                                       
۱-       منبع جریان ثابت 

  در این آرایش ولتاژ هر کدام از دیود ها ۰٫۷ است و در نتیجه ولتاژ بیس ترانزیستور ۱٫۴ خواهد شد  ولتاژ VBE (ولتاژ بیس – امیتر) هم در حدود ۰٫۷ است پس جریان عبوری از امیتر  مقدار ۰٫۷/RE خواهد بود با انتخاب مناسب RE می توان مقدار جریان را به دلخواه انتخاب کرد .

                                                          
۴ – منبع ولتاژ ثابت 

در این مدار ولتاژ خروجی توسط دیود زنر تامین می شود .ولتاژ خروجی تقریبا ۰٫۷ کمتر از ولتاژ شکست زنر است .
                                                                     
ترانزیستور
ترانزیستور

ترانزیستور را معمولاً به عنوان یکی از قطعات الکترونیک می‌‌شناسند. ترانزیستور یکی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم (سیلیکان) ساخته می‌شود.
کاربرد
ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد. در آنالوگ می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و … استفاده کرد. کاربرد ترانزیستور در الکترونیک دیجیتال شامل مواردی مانند پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و … می‌شود.به جرات می توان گفت که ترانزیستور قلب تپنده الکترونیک است.
عملکرد
ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سه‌پایه می‌‌باشد که با اعمال یک سیگنال به یکی از پایه‌های آن میزان جریان عبور کننده از دو پایه دیگر آن را می‌توان تنظیم کرد. برای عملکرد صحیح ترانزیستور در مدار باید توسط المان‌های دیگر مانند مقاومت‌ها و … جریان‌ها و ولتاژهای لازم را برای آن فراهم کرد و یا اصطلاحاً آن را بایاس کرد.
انواع
دو دسته مهم از ترانزیستورها BJT (ترانزیستور دوقطبی پیوندی) (Bypolar Junction Transistors) و FET (ترانزیستور اثر میدانی) (Field Effect Transistors) هستند. FET ‌ها نیز خود به دو دستهٔ Jfetها (Junction Field Effect Transistors) و MOSFETها (Metal Oxide SemiConductor Field Effect Transistor) تقسیم می‌شوند.
ترانزیستور دوقطبی پیوندی
در ترانزیستور دو قطبی پیوندی با اعمال یک جریان به پایه بیس جریان عبوری از دو پایه کلکتور و امیتر کنترل می‌شود. ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی در دونوع npn و pnp ساخته می‌شوند. بسته به حالت بایاس این ترانزیستورها ممکن است در ناحیه قطع، فعال و یا اشباع کار کنند. سرعت بالای این ترانزیستورها و بعضی قابلت‌های دیگر باعث شده که هنوز هم از آنها در بعضی مدارات خاص استفاده شود.
ترانزیستور اثر میدانی(JFET)
در ترانزیستور اثر میدانی با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می‌شود. ترانزیستور اثر میدانی بر دو قسم است: نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type. از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزستورها شامل “فعال” و “اشباع” و “ترایود” است این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریان دهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند.
ترانزیستور اثر میدانی(MOSFET)
این ترانزیستورها نیز مانند Jfetها عمل می‌کنند با این تفاوت که جریان ورودی گیت آنها صفر است. همچنین رابطه جریان با ولتاژ نیز متفاوت است. این ترانزیستورها دارای دو نوع PMOS و NMOS هستند که تکنولوژی استفاده از دو نوع آن در یک مدار تکنولوژی CMOS نام دارد. این ترانزیستورها امروزه بسیار کاربرد دارند زیرا براحتی 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
البته نقطه کار این ترنزیستورها نسبت به دما حساس است وتغییر می‌کند.بنابراین بیشتر در سوئیچینگ بکار می‌‌روند AMB
پیوند به بیرون
• ترانزیستورها چگونه کار می‌کنند ۱ 
ترانزیستور چگونه کار می کند
اگر ساده بخواهیم به موضوع نگاه کنیم عملکرد یک ترانزیستور را می توان تقویت جریان دانست. مدار منطقی کوچکی را در نظر بگیرید که تحت شرایط خاص در خروجی خود جریان بسیار کمی را ایجاد می کند. شما بوسیله یک ترانزیستور می توانید این جریان را تقویت کنید و سپس از این جریان قوی برای قطع و وصل کردن یک رله برقی استفاده کنید. 
موارد بسیاری هم وجود دارد که شما از یک ترانزیستور برای تقویت ولتاژ استفاده می کنید. بدیهی است که این خصیصه مستقیما” از خصیصه تقویت جریان این وسیله به ارث می رسد کافی است که جریان وردی و خروجی تقویت شده را روی یک مقاومت بیندازیم تا ولتاژ کم ورودی به ولتاژ تقویت شده خروجی تبدیل شود. 
جریان ورودی ای که که یک ترانزیستور می تواند آنرا تقویت کند باید حداقل داشته باشد. چنانچه این جریان کمتر از حداقل نامبرده باشد ترانزیستور در خروجی خود هیچ جریانی را نشان نمی دهد. اما به محض آنکه شما جریان ورودی یک ترانزیستور را به بیش از حداقل مذکور ببرید در خروجی جریان تقویت شده خواهید دید. از این خاصیت ترانزیستور معمولا” برای ساخت سوییچ های الکترونیکی استفاده می شود.
همانطور که در مطلب قبل (اولین ترانزیستورها) اشاره کردیم ترانزستورهای اولیه از دو پیوند نیمه هادی تشکیل شده اند و بر حسب آنکه چگونه این پیوند ها به یکدیگر متصل شده باشند می توان آنها را به دو نوع اصلی PNP یا NPN تقسیم کرد. برای درک نحوه عملکرد یک ترانزیستور ابتدا باید بدانیم که یک پیوند (Junction) نیمه هادی چگونه کار می کند. 
در شکل اول شما یک پیوند نیمه هادی از نوع PN را مشاهده می کنید. که از اتصال دادن دو قطعه نیمه هادی P و N به یکدیگر درست شده است. نیمه هادی های نوع N دارای الکترونهای آزاد و نیمه هادی نوع P دارای تعداد زیادی حفره (Hole) آزاد می باشند. بطور ساده می توان منظور از حفره آزاد را فضایی دانست که در آن کمبود الکترون وجود دارد. 
اگر به این تکه نیمه هادی از خارج ولتاژی بصورت آنچه در شکل نمایش داده می شود اعمال کنیم در مدار جریانی برقرار می شود و چنانچه جهت ولتاژ اعمال شده را تغییر دهیم جریانی از مدار عبور نخواهد کرد (چرا؟). 
این پیوند نیمه هادی عملکرد ساده یک دیود را مدل می کند. همانطور که می دانید یکی از کاربردهای دیود یکسوسازی جریان های متناوب می باشد. از آنجایی که در محل اتصال نیمه هادی نوع N به P معمولآ یک خازن تشکیل می شود پاسخ فرکانسی یک پیوند PN کاملآ به کیفیت ساخت و اندازه خازن پیوند بستگی دارد. به همین دلیل اولین دیودهای ساخته شده توانایی کار در فرکانسهای رادیویی – مثلآ برای آشکار سازی – را نداشتند. 
معمولآ برای کاهش این خازن ناخاسته، سطح پیوند را کاهش داده و آنرا به حد یک نقطه می رسانند. (ادامه دارد …)
از لحاظ ساختاری می توان یک ترانزیستور را با دو دیود مدل کرد
. ترانزیستور چکونه کار می کند۲
در مطلب قبل (ترانزیستور چگونه کار می کند – ۱) کلیاتی راجع به ترانزیستور بیان کردیم همچنین گفتیم که اگر به یک پیوند PN ولتاژ با پلاریته موافق متصل کنیم جریان از این پیوند عبور کرده و اگر ولتاژ را معکوس کنیم در مقابل عبور جریان از خود مقاومت نشان می دهد. برای درک دقیق نحوه کارکرد یک ترانزیستور باید با نحوه کار دیود آشنا شویم، باید اشاره کنیم که قصد نداریم تا به تفضیل وارد بحث فیزیک الکترونیک شویم و فقط سعی خواهیم کرد با بیان نتایج حاصل از این شاخه علمی ابتدا عملکرد دیود و سپس ترانزیستور را بررسی کنیم. 
همانطور که می دانید دیود ها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. 
از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و – به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث میشود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت می باشد. به شکل اول توجه کنید که چگونه برای ولتاژهای مثبت – منظور جهت درست می باشد – تا قبل از ۰٫۷ ولت دیود از خود مقاومت نشان می دهد و سپس به یکباره مقاومت خود را از دست می دهد و جریان را از خود عبور می دهد.
اما هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می کنید (+ به کاتد و – به آند) جریانی از دیود عبور نمی کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدار های الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تاثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمیگذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیود ها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژمعکوس بیش از آن شود دیوید می سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می شود. 
در دسته بندی اصلی، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می دهند، دیودهای یکسوکننده (Rectifiers) که برای یکسوسازی جریانهای متناوب بکاربرده می شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالآخره دیود های زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می شود. (ادامه دارد
در ادامه بحث نحوه کارکرد یک ترانزیستور لازم است قدری راجع به انواع دیود که در مطلب قبل به آنها اشاره کردیم داشته باشیم.
دیودهای سیگنال
این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف – معمولا” رادیویی – و کم جریان تا حداکثر حدود ۱۰۰mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود ۱ N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن ۰٫۷ ولت است. 
اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA90 که ولتاژ شکست مستقیم پایینتری دارد، حدود ۰٫۲ ولت. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود. 
بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیوید خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا” در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند. 
از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند. به شکل اول توجه کنید. 
دیودهای زنر 
همانطور که قبلا” اشاره کردیم از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا” از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود. به شکل نگاه کنید به این طریق شما یک ولتاژ رفرنس دقیق بدست آورده اید. 
دیودهای زنر معمولا” با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و … و ولتاژ شکست آنها نیز معمولا” روی دیود نوشته می شود، مانند۴v7 که به معنی ۴٫۷ ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولا” مشخص است و شما هنگام خرید باید آنرا به فروشنده بگویید، در بازار نوع۴۰۰mw و ۱٫۳mw آن بسیار رایج است. 
  • بازدید : 40 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳صحه قاب ویرایش تهیه شده وشامل موارد زی است:

       نیمرسانا ماده ای است که مقاومت ویژه آن خیلی کمتر از مقاومت ویژه عایق و در عین حال خیلی بیشتر از مقاومت ویژه رساناست، و مقاومت ویژه اش با افزایش دما کاستی می پذیرد. مثلا، مقاومت ویژه مس ۸-۱۰اهم – متر کوا رتز۱۰۱۲  اهم – متر، و مقاومت ویژه مواد نیمرسانای، یعنی سیلیسیم ۵/ . اهم- متر و از آن ژرمانیم ۲۳۰۰ اهم -متر در دمای c27 است. برای درک عملکرد نیمرسانا ها و ابزار نیمرسانا، قدری آشنایی با مفاهیم اساسی ساختار اتمی ماده ضروری است
دیودهای نیمرسانا 
ساختمان 
       دیود نیمرسانا وسیله ای است که در مقابل عبور جریان، در یک جهت مقاومت زیاد و در جهت دیگر مقاومت کمی برو ز می دهد. دیود را به طور گستردهای و برای اهداف گوناگون در مدارهای الکترونیکی به کار می گیرند و اساساً شامل یک پیوند p-n است که از بلور سیلیسیوم و یا ژرمانیم تشکیل می شود. (شکل ب) نماد دیود نیمرسانا در شکل الف نموده شده است.


جهتی که دیود در مقابل عبور جریان مخالفت کمی بروز می دهد با سر پیکان نشان داده شده است. 
        دیود نیمر سانا نسبت به دیود گرما یونی از مزایای زیادی برخوردار است، این دیود به منبع گرم کن نیاز ندارد، بسیار کوچک تر و سبک تر است ، و قابلیت اطمینان بسیار بیشتری دارد.
       ژرمانیم یا سیلیسیمی  که در ساخت دیود نیمرسانا به کار می رود باید ابتدا تا رسیدن به غلظت نا خالصی کمتر از یک جزء در ۱۰ ۱۰ جزء پالوده شود. سپس اتمهای ناخالصی مطلوب، بخشنده ها یا پذیرنده ها، به مقادیر مورد لزوم اضافه شده و ماده به شکل یک تک بلور ساخته می شود.
       برای ساختن پولک ژرمانیم نوع n مقداری ژرمانیم ذاتی را با کمی ناخالصی در یک بوته ودر خلأ ذوب می کنند، ویک بلور هسته را تا عمق چند میلیمتری در مذاب فرو می برند. دمای ژرمانیم  مذاب درست بالای نقطه ذوب بلور هسته  قرار دارد، و چند میلیمتری از هسته غوطه ور در مذاب نیز ذوب            می شود. این هسته با سرعت ثابتی چرخانده می شود و همزمان به آرامی از مذاب بیرون کشیده می شود، بدین سان یک بلور نوع n  تشکیل شده است. با کنترل دقیق این فرایند می توان به غلظت نا خالصی مورد نیاز دست یافت.
          قرصی از ایندیم در یک پولک ژرمانیم قرار می دهند و به آن دمای با لاتر از نقطه ذوب ایندیم ولی پایین تراز نقطه ذوب ژرمانیم حرارت داده می شود. اينديم ذوب مي شود و ژرمانيم را حل مي كند تا اينكه محلول اشباح شده از ژرمانيم در اينديم به دست آيد. سپس پولك به آرامي سرد مي شود و در خلال سرد شدن يك ناحيه ژرمانيم نوع p در پولك توليد شده و آلياژي از ژرمانيم و اينديم (عمدتاً اينديم) در پولك ته نشين مي شود. پيوند p-n آلياژ سيليسيم را نيز مي توان با همين روش و با بكارگيري آلومينيوم به عنوان پذيرنده، تشكيل داد.
          ژرمانيم نوع p تا دماي خيلي نزديك به نقطه ذوب ژرمانيم گرم مي شود، و پيرامون آن را عنصر بخشنده آنتيموان كه گازي شكل است فرا مي گيرد. اتم هاي آنتيموان در ژرمانيم پخش مي شود تا يك ناحيه نوع  nرا توليد كند. اگر از يك بلور نوع n استفاده شود، گاليوم گازي شكل به عنوان عنصر پذيرنده براي تهيه ناحيه نوع p در بلور بكار مي رود. وقتي قرار است وسيله اي سيليسيمي ساخته شود، از بور به عنوان عنصر پذيرنده و از فسفر به عنوان عنصر بخشنده استفاده مي شود.
          ديود پيوندي شامل بلوري است كه هم داراي ناحيه نوع p و هم ناحيه نوع n است. ديود هاي پيوندي يا از ژرمانيم ساخته مي شود و يا از سيليسيم، اولي داراي مزيت مقاومت مستقيم كمتر و دومي از مزيت داشتن ولتاژ شكست بيشتر و جريان اشباع معكوس كمتر برخوردار است. اتصال به پيوند با سيمهايي كه به هر يك از اين دو ناحيه وصل شده، برقرار مي شود. معمولاً براي جلوگيري از نفوذ رطوبت كل وسيله را در محفظه اي بسته قرار مي دهند.


ديودهاي اتصال- نقطه اي
      اصولاً ديود اتصال- نقطه اي از يك قرص ژرمانيم نوع n كه نوك يا سبيلهايش، از سيم تنگستني است و بر رويه آن فشرده مي شود، تشكيل يافته است. اتصال به سبيل از طريق دو سيم مسي انجام         مي شود در خلال ساخت ديود اتصال- نقطه اي، يك تپ جريان از ديود عبور مي كند و باعث مي شود كه در مساحتي از قرص و درست در مجاورت نوك سبيل يك ناحيه نوع p تشكيل شود. در اين حالت پيوند n-p كه ظرفيت در قرص ايجاد شده است.
انواع ديودها و كاربرد آن ها
پارامترهاي مهم ديودهاي نيمرسانا عبارتند از :
۱- مقاومت هاي a.c. مستقيم و معكوس.
۲- جريان مستقيم حداكثر.
۳- ظرفيت پيوند.
۴- فعاليت در ناحيه  شكست.
انواع اصلي ديود كه در مدارهاي الكترونيكي جديد بكار مي روند، عبارتند از : 
۱- ديودهاي سيگنالي.
۲- ديودهاي توان.
۳- ديودهاي زنر.
۴- ديودهاي با طرفيت متغير (وركتور).
۱٫ ديودهاي سيگنالي
        اصطلاح ديود سيگنالي تمامي ديودهايي را در بر مي گيرد كه در مدارهايي كه مقادير اسمي زياد جريان يا ولتاژ نياز نيست بكار مي روند. شرايط معمولي عبارتند از نسبت بزرگ مقاومت معكوس به مقاومت مستقيم و حداقل ظرفيت پيوند. برخي ديودهاي موجود در بازار از انواعي هستند كه كاربردهاي آن دارند، ديودهاي ديگري از اين نوع يافت مي شوند كه كاربردهاي مداري خاص، مثلاً، آشكار ساز، امواج راديويي، يا كليدالكترونيكي در مدارهاي منطقي بسيار مناسبند. حداكثر ولتاژ معكوس، يا ولتاژ معكوس قله، كه معمولاً از ديود انتظار ارائه آن مي رود معمولاً خيلي بالا نيست، حداكثر جريان مستقيم هم بالا نيست. بيشتر انواع ديود سيگنالي داراي ولتاژ معكوس قله اي در گستره v30 تا v 150 و حداكثر جريان مستقيم در حدود بين ۴۰ وmA250 است. ولي اخيراً مي توان به مقادير بالاتري دست يافت.
۲٫ ديودهاي توان 
         ديودهاي توان را غالباً براي تبديل جريان متفاوب به جريان مستقيم، مانند يك سوسازها، بكار             مي برند. پارامترهاي مهم ديود توان عبارتد از ولتاژ معكوس قله، حداكثر جريان مستقيم و نسبت مقاومت. ولتاژ معكوس قله احتمالاً دست در گستره  V50 تا V1000 است با حداكثر جريان مستقيم كه شايد A30 است. مقاومت مستقيم بايد تا حد امكان پايين باشد تا از افت چشمگيري در ولتاژ دو سر ديود وقتي كه جريان مستقيم زيادي جريان دارد جلوگيري مي كند؛ معمولاً اين مقاومت خيلي بيشتر از يك يا دو اهم نيست.
۳٫ ديودهاي زنر 
        جريان معكوس بزرگي كه در هنكام در گذشتن ولتاژ دو سر ديود از ولتاژ شكست ديود، جاري مي شود لزوماً نبايد باعث آسيب رساندن به وسيله شود.
        ديود زنر چنان ساخته شده است كه به آن امكان مي دهد در بدون خراب شدن، در ناحيه شكست كار كند، به شرط آن كه جريان از طريق مقاومت خارجي به يك مقدار مجاز محدود شود. جريان زياد در ولتاژ شكست يا دو عامل، به نام اثر زنر و اثر بهمني، فراهم مي آيد در ولتاژهايي تا حدود V5 ميدان الكتريكي نزديك به پيوند چندان شديد است كه مي تواند الكترونها را از پيوند كوالانسي كه اتم ها را كنار هم نگاه مي دارد بيرون بكشد. زوجهاي حفره- الكترونهاي اضافي توليد مي شوند و اين زوج ها براي افزودن جريان معكوس در دسترسند. اين اثر ر ا اثر زنر مي نامند.
         اثر بهمني وقتي پيش مي آيد كه ولتاژ پيش ولت مخالف بيش از V5 يا در همين حدود باشد. سرعت حركت حاملين بار از ميان شبكه بلور چندان افزايش مي يابد كه اين بارها به اندازه كافي داراي انرژي جنبشي شوند كه اتم ها  را در اثر برخورد يونيده كنند. اتمي را يونيده گويند كه يكي از الكترونهاي خود را ازدست داده باشد. بدين سان حاملين بار اضافي توليد شده از ميان شبكه بلور عبور مي كنند و ممكن است با ساير اتم ها نيز برخورد كرده و حتي از طريق يونش حاملين بيشتري ايجاد كنند. در اين روش تعداد حاملين بار، و در نتيجه جريان معكوس، به سرعت افزايش مي يابد.
         ديودهاي زنر با ولتاژهاي مرجع استاندارد شده متعددي قابل دسترسند. مثلاً، مي توان بهديود زنري با يك ولتاژ (شكست) مرجع V2/8 دست يافته. نام ديگر اين وسيله ديود مرجع ولتاژ است. رايج ترين كاربرد ديود زنر در مدارهاي پايدارنده ولتاژ است اين نوع ديود را به عنوان مرجع ولتاژ نيز بكار مي برند.
۳   ترانزيستور
انواع ترانزيستور
        ترانزيستور وسيله اي نيمرساناست كه مي تواند سيگنال الكتريكي را تقويت كند، به عنوان كليد الكترونيكي عمل كند، و عملكردهاي متعدد ديگري داشته باشد. اساساً ترانزيستور شامل يك بلور ژرمانيم يا سيليسيم و حاوي سه ناحيه مجزا است. اين سه ناحيه ممكن است دو ناحيه نوع p باشد كه يك ناحيه نوع n از آنها را جدا كرده است يا دو ناحيه نوع n  كه با يك ناحيه نوع p از هم جدا شده اند. نوع اول، ترانزيستور p-n-p و نوع دوم ترانزيستور نوع  n-p-n است، كاربرد اين هر دو نوع ترانزيستور متداول است، و گاهي هم هردو در يك مدار واحد مورد استفاده قرار مي گيرند، ولي بحث ما در اين         فصل درباره ترانزيستور نوع p-n-p است. اما براي عملكرد مربوط به ترانزيستور n-p-n لازم است حفره را به جاي الكترون، الكترون را به حاي حفره، منفي را به جاي مثبت و مثبت را به جاي منفي بخوانيم.
         ميانه سه ناحيه ترانزيستور بيس (پايه) و دو ناحيه بيروني اميتر (گسيلنده) و كلكتور گردآور ناميده مي شود. در اغلب ترانزيستورها ناحيه كلكتور از نظر فيزيكي بزرگتر از ناحيه اميتر ساخته مي شود، چون انتظار مي رود ناحيه توان بيشتري را تلف كند. نماد ترانزيستور p-n-p در شكل(الف) و نماد ترانزيستور در شكل (ب) نموده شده است. توجه كنيد كه سر پيكان سيم اميتر در دو شكل با جهتهاي  مختلفي نشان داده شده است، كه در ترانزيستور n-p-n به خارج نشانه رفته اند. بزودي مشخص خواهد شد كه سر پيكان جهت حركت حفره ها را در داخل اميتر نشان مي دهند.
       ترانزيستورها نسبت به لامپ هاي گرمايوني مزاياي زيادي دارند؛ شايد مهم ترين امتياز اين است كه ترانزيستورها نسبت به لامپ گرمايوني، پيش از شروع به كار نياز به منبع تواني براي گرم شدن ندارد.  همين نكته باعث مي شود كه وسيله هاي ترانزيستوري بعد از وصل شدن كليد خيلي سريع تر از وسيله لامپي شروع به كار مي كند. مصرف توان نيز در اين حالت بسيار كمتر است و اين موضوع مخصوصاً براي تجهيزات بزرگ مانند كامپيوتر از اهميت زيادي برخوردار است. مزاياي ديگر ترانزيستور، اندازه كوچك تر آنها، ولتاژ كاركرد بسيار پايين و پايداري بهترشان است.



طرز كار  ترانزيستور
         ترانزيستور p-n-p شامل دوپيوند p-n است و معمولاً طوري كا ر مي كند كه يك پيوند، پيوند اميتر- بيس با پيش ولت موافق، و ديگري، پيوند كلكتور – بيس، با پيش ولت مخالف است. اين نكته را همراه با جهت جريانهاي گوناگوني از ترانزيستور مي گذرند. قرارداد متداولي كه بنا بر آن جهت جريان مخالف جهت حركت الكترونهاست به كار گرفته شده است.
        توجه كنيد كه، در ابندا، ولتاژ اميتر- بيس، Eeb ، صفر است بنابراين اين جريان حامل بار اكثريتي كه از پيوند اميتر- بيس مي گذرد برابر است با جريان حامل باراقليتي جاري جهت مخالف و جريان خالص پيوند صفر است. پيوند كلكتور- بيس به وسيله ولتاژ پيش ولت Eeb به پيش ولت معكوس تبديل مي شود و از اين رو يك جريان حامل بار اقليتي از سيم كلكتور مي گذرد. اين جريان، جريان اشباع معكوس است كه در فصل پيش مورد بحث قرار گرفت ولي اكنون جريان نشتي كلكتور ناميده شده  با نماد ICBO نموده مي شود. 
        اگر ولتاژ پيش ولت اميتر – بيس در جهت مثبت به اندازه چند دهم ولت افزايش يابد، پيوند اميتر- بيس با پيش ولت موافق بوده و يك جريان حامل بار اكثريتي جاري مي شود. اين جريان شامل  حركت انقالي حفره ها از اميتر به بيس و گذر الكترونها از بيس به اميتر است. فقط جريان حفره ها براي كار ترانزيستور مفيد است، كه اين نكته بزودي روشن خواهد شد، و بنابراين از طريق آلايش بيس، كه خيلي دقيق تر  از آلايشي است كه در اميتر انجام مي گيرد، اين جريان را از جريان الكترون خيلي بيشتر        مي كنند. نسبت جريان حفره به كل جريان اميتر را نسبت تزريق اميتر يا كارايي اميتر مي نامند، و با نماد    نشان مي دهند.  معمولاً،     تقرباً برابر ۹۹۵/۰ است و به اين معناست كه فقط ۵/۰% جريان اميتر شامل عبور الكترون از بيس به اميتر است.
        حفره ها فوراً ازپيوند اميتر- بيس مي گذرند، و گفته مي شود كه به درون بيس گسيليده يا تزريق شده اند، و به حاملين بار اقليتي تبديل شده و پخش شدن در عرض بيس به سوي پيوند بيس- كلكتور را آغاز مي كنند. از آنجا كه بيس بسيار باريك بوده و نيز رقيق آلاييده شده  است، اكثر حفره هاي گسيليده به پيوند كلكتور- بيس مي رسند و بار الكترون آزاد بر سر راه خود باز تركيب نمي شوند.  حفره هاي گسيليده با رسيدن به پيوند، جريان حامل بار اقليتي را افزايش داده و از پيوند عبور كرده  و ماية افزايش جريان كلكتور مي شود. نسبت تعداد حفرههاي وارده به كلكتور به تعداد حفره هاي گسيليده عامل انتقال بيس، با نماد β، ناميده مي شود. معمولاً: ۹۹۵/۰=β.
۱- جريان كلكتور كمتر از جريان اميتر  است زيرا: (الف) بخشي از جريان اميتر شامل الكترونهايي است كه در جريان كلكتور شركت ندارند و (ب) تمام حفره هاي تزريق شده به بيس موفق نمي شوندبه كلكتور برسند. عامل (الف) با نسبت تزريق اميتر و عامل (ب)  با ضريب انتقال بيس نموده مي شود؛ بدين سان نسبت جريان كلكتور به جران اميتر برابر است با γβ با نشاندن مقادير معمولي ذكر شده براي γ و β روشن مي شود كه معمولاً، جريان كلكتور تقريباً ۹۹/۰ برابر جريان اميتر است.
۲- جريان بيس كوچك بوده و سه مؤلفه دارد: (الف) يك جريان الكترون ورودي به بيس براي نشاندن حفره هاي پخش به جاي الكترونهاي از دست رفته از طريق تركيب مجدد، (ب) جريان الكترون حامل بار اكثريتي  جاري شده از بيس به اميتر، و (ج) جريان نشتي كلكتور، ICBO. دو مؤلفه اول جريانهايي هستند كه به خارج از بيس جاري شده و روي هم رفته از ICBO كه به داخل بيس جاري مي شود بزرگتر است، از اينرو كل جريان بيس، به خارج از بيس جاري مي شود. كل جريان جاري شده به درون ترانزيستور بايد برابر كل جريان خارج شده از آن باشد و از اينرو جريان اميتر، IE ، برابر است با مجموع جريانهاي كلكتور و بيس، به ترتيب Ic و Ib .
۳- اگر جريان اميتر به هر وسيله اي تغيير كند، تعداد حفره هاي ورودي به كلكتور، و در نتيجه جريان كلكتور و نيز به همان ترتيب تغيير مي كند. مقدار ولتاژ كلكتور- بيس، Vcb تأثير نسبتاً ناچيزي بر جريان كلكتور دارد، كه به زودي به اين،  نكته خواهيم رسيد. بنابراين، كنترل جريان خروجي (كلكتور) را            مي توان از طريق جريان ورودي به اميتر انجام داد و اين جريان نيز به نوبه خود، مي تواند با تغيير ولتاژ پيش ولت اعمال شده به پيوند اميتر- بيس كنترل شود. افزايش ولتاژ پيش ولت (كه در جهت مستقيم است) ارتفاع سد پتانسيل را كاهش داده و جاري شدن جريان اميتر بيشتر را ممكن مي كند؛ برعكس، كاهش ولتاژ پيش ولت جريان اميتر را كاهش مي دهد.
۴- نسبت جريان خروجي ترانزيستور به جريان ورودي آن در غياب يك سيگنال a.c. بهره جريان D.C. ترانزيستور ناميده مي شود. در بحث پيشين جريان خروجي جريان كلكتور،  Ic ، و جريان ورودي جريان اميتر، Ie، بوده است.
         علامت منفي نشانه اين است كه جريانهاي ورودي و خروجي در جهت هاي مخالف جاري             مي شوند. بنابر قرارداد، جرياني كه به ترانزيستور وارد مي شود مثبت و جرياني كه از آن خارج مي شود منفي است. از آنجا كه كار ترانزيستور به حركت حفره ها و الكترونها، هر دو، بستگي دارد در واقع بايد اين وسيله را «ترانزيستور دو قطبي» ناميد.
۵- ترانزيستور را مي توان به يكي از سه روشي در يك مدار وصل كردكه در هر حالت يك الكترود در ورودي و خروجي مشترك است. از اين رو چنين اتصالي به نام الكترود مشترك توصيف مي شود؛ مثلاً، در اتصال بيس- مشترك، بيس هم در ورودي و هم در خروجي مشترك است، سيگنال ورودي بين اميتر و بيس تغذيه مي شود، و سيگنال خروجي بين كلكتور و بيس ظاهر مي شود. در تمام اتصالات، پيوند بيس- اميتر همواره  با پيش ولت موافق و پيوند كلكتور – بيس پيوسته با پيش ولت مخالف است.
اتصال بيس- مشترك
        آرايشي اساسي اتصال (يا پيكر بندي) بيس- مشترك ترانزيستور داراي منبع تغذيه متناوب نيروي محركه الكتريكي با (e.m.f.) برابر Es ولت مقدار مؤثر (r.m.s) و مقاومت داخلي Rs اهم است كه به دو سر ورودي آن وصل شده است. منبع تغذيه متناوب با ولتاژ اميتر- بيس، Eeb به طور متوالي اتصال دارد و پيش ولت موافق اعمال شده به پيوند اميتر- بيس را تغييرمي دهد.
        در خلال نيم چرخه هاي مثبت e.m.f. منبع تغذيه، پيش ولت موافق اعمال شده به پيوند افزايش مي يابد، سد پتانسيل كاهش يافته و جريان افزايشي اميتر در ترانزيستور جاري مي شود. بر عكس، در خلال نيم چرخه هاي منفي جريان اميتر كاهش مي يابد و به اين ترتيب مايه تغيير جريان كلكتور بر طبق شكل موج منبع متناوب مي شود. باتري پيش ولت كلكتور- بيس، Ecb ، مقاومت داخلي ناچيزي دارد و بنابراين ولتاژ كلكتور- بيس با تغيير جريان كلكتور ثابت مي ماند. تا آنجا كه به جريانهاي متناوب مربوط است، مدار كلكتور- را مدار اتصال كوتاه مي گويند.
      در يك مدار تقويت كننده بيس – مشترك يك پارامتر مهم بهره جريان مدر اتصال كوتاه ترانزيستور با نماد hfb است. بهره جريان مدار اتصال كوتاه به صورت نسبت تغيير جريان كلكتور به تغيير جريان اميتر توليد كننده ان تعريف مي شود.
      بهره جريان مدار اتصال كوتاه به اين جهت تصريح مي شود كه تحليل نشان مي دهد كه بهره جريان تابعي است از مقدار مقاومتي كه در مدار كلكتور قرار مي گيرد. اما، براي مدار بيس- مشترك، اختلاف بين بهره جريان مدار اتصال كوتاه و بهره جريان براي هر مقاومت بار كلكتور ويژه به ازاي تمام مقادير مقاومت به كار رفته در مدارهاي عملي بسيار كوچك بوده و در اين كتاب از آن چشم مي پوشيم.
       پيونداميتر – بيس به وسيله باتري Ebe با پيش ولت موافق بوده و پيوند كلكتور – بيس از طريق پتانسيلي برابر (Ebe – Ece) با پيش ولت مخالف است. اما، چون ولتاژ باتري پيش ولت كلكتور – اميتر Ece بسيار بزرگتر از ولتاژ پيش ولت اميتر-  بيس Ebe است، ولتاژ پيش ولت مخالف را مي توان صرفاً برابر Ece ولت گرفت.
        وقتي كه ترانزيستوري با اين روش وصل شده باشد، جريان ورودي همان جريان بيس است و ديگر مانند پيش جريان اميتر نخواهد بود. در خلال نيم چرخه هاي منفي ولتاژ سيگنال ورودي Es ، پيش ولت موافق پيوند اميتر-  بيس افزايش مي يابد، و بدينسان جريان اميتر، Ie، به اندازه Ic δ افزايش پيدا مي كند. جريان كلكتور نيز به اندازه= hfbΔie Ic δ فزوني مي گيرد.
 مشخصه هاي ايستايي ترانزيستور
       نمودارهاي جريان- ولتاژ زيادي براي مطالعه طرز كار ترانزيستور در مدار در دسترسند. منحنيهاي حاصل كه منحني هاي مشخه ايستايي نام دارند، اطلاعاتي را درباره مقدار جريان جاري به داخل  يا به خارج از الكترود به ازاي هر جريان مشخص جاري به داخل يا به خارج از الكترود ديگر و يا ولتاژ مشخصي بين دو الكترود بدست مي دهند. براي هر مدار مي توان ۴ مجموعه منحني مشخصه رسم كرد: (الف) مشخصه ورودي (ب) مشخصه انتقال، (ج) مشخصه خروجي، و (د) مشخصه متقابل. ولي، در اين كتاب مشخصه مدار كلكتور – مشترك مورد بحث قرار نمي گيرد.
مشخصه استايي بيس- مشترك
      روش تعيين مشخصه هاي ايستايي ترانزيستور اينست كه ترانزيستور را به يك مدار مناسب ببنديم و سپس جريان ها و يا ولتاژهاي مناسب را در چند مرحله جداگانه تغيير دهيم، و مقادير متناظر ساير جريانها را در هر مرحله يادداشت كنيم.
      جريانهاي كلكتور و بيس جاري به خارج از ترانزيستوراند و در اين صورت بنا به تعريف منفي نشان داده مي شوند؛ جريان اميتر جاري به داخل ترانزيستور نشان داده شده و بايد مثبت گرفته شود. اگر قرار باشد مشخصه هاي ترانزيستور n-p-n را اندازه گيري كنيم، بايد قطبيت دو باطري وارونه شود.


مشخصه خروجي بيس – مشترك 
      مشخصه خروجي نحوه تغيير جريان كلكتور را نسبت به تغيير ولتاژ كلكتور- بيس باثابت نگاه داشتن جريان اميتر نشان مي دهد. جريان اميتر در يك مقدار كم مناسب نگاه داشته مي شود و ولتاژ كلكتور بيس در چندين مرحله مجزا از صفر افزايش مي يابد و در هر مرحله جرياني كه از كلكتور مي گذرد يادداشت مي شود. آنگاه ولتاژ كلكتور- بيس را به صفر برمي گردانند و جريان اميتر را تا مقدار مناسب ديگري افزايش مي دهند و همين روش كار را تكرار مي كنند. در اين روش مي توان به يك خانواده كامل منحني هاي مربوط به جريان كلكتور برحسب ولتاژ كلكتور-  بيس دست يافت. مشخصه هاي خروجي ترانزيستور n-p-n شكل مشابهي دارند ولي در انها هم Ic و هم Vce  مثبت است.
      عكس شيب مخصه خروجي ، مقاومت خروجي ترانزيستور را بدست مي دهد، در صورتي كه دو سر ورودي، در نقطه اي كه اندازه گيري انجام مي شود، به جريان متناوب مدار باز شده باشد. مقاومت خروجي مدار باز از خاصيت هاي ترانزيستور است: وقتي سيگنالي به دو سر خروجي اعمال       مي شود مقاومت خروجي به مقاومت منبع سيگنال وابسته است. چون منحني ها در قسمت عمده طولشان خطي هستند، مقاومت خروجي نسبتاً ثابت است، و چون منحني ها تقريباً موازي محور ولتاژ كلكتور، بيس هستند مقاومت خروجي خيلي زياد، و از مرتبه kΩ ۱۰۰ يا بيشتر است.
        مي توان ملاحظه كرد كه وقتي ولتاژ كلكتور- ۲۰ به صفر كاهش داده شده است، هنوز مقداري از جريان كلكتور جاري است. دليل اين امر آن است كه سد پتانسيل دو سر پيوند كلكتور- بيس بايد قبل از اينكه جريان كلكتور متوقف شود، تا صفر كاهش پيدا كند (چرا كه سد پتانسيل) به عبور حاملين بار اقلييتي كمك مي كند). يكي ديگر از جنبه هاي مهم منحني مشخصه، جريان كلكتور است كه به ازاي تمام مقادير منحني ولتاژ كلكتور – بيس وقتي جريان اميتر صفر باشد، جريان پيدا مي كند. اين جريان‌، جريان حامل بار اقليتي است كه پيوند كلكتور- بيس عبور مي كند ( شبيه به جريان اشباع معكوس در يك ديود پيوندي ) و جريان نشستي كلكتور با نماد ICBO نام دارد.
           بهره جريان اتصال كوتاه hfb ترانزيستور را مي توان از مشخصه خروجي براورد كرد زيرا تعيين تغيير جريان كلكتور حاصل از تغيير جريان اميتر، براي يك مقدار ثابت ولتاژ كلكتور – بيس، كار ساده اي است بدين سان، وقتي كه جريان اميتر از ۵mA تا  7mA تغيير مي كند، جريان كلكتور از ۴/۹mA تا ۶/۸mA تغيير مي يابد و از اينرو hfb برابر۲/۹/۱ يا ۹۵/۰ مي شود. از ‌آنجا كه بهره جريان كمتر از واحد است و مقاومت ظاهري ورودي و خروجي خيلي باهم فرق دارند، اتصال بيس- مشترك براي مدارهاي بسامد شنيداري به ندرت بكار مي رود.
مشخصه ايستايي اميتر- مشترك
       براي تعيين مشخصه ايستايي ترانزيستوري كه به شكل اميتر- مشترك بسته شده است، ترانزيستور بايد با اميتر- مشترك در مدار بسته شود؛ تنها تغييراتي كه در مدار لازم است صورت گيرد حذف ميلي آمپرسنج از مدار اميتر و قراردادن يك ميكروآمپرسنج در مدار بيس است.
  • بازدید : 64 views
  • بدون نظر
این فایل درقالبpdfتهیه شده وشامل موارد زیر است:

در حوزه كتب آمادگي براي كنكور كارشناسي ارشد كتاب دوجلدي “تحليل نظري مدارهاي الكترونيك” كه در انتشارات “راهيان ارشد” به چاپ رسيده است داراي سبك بيان خاص خود بوده و به عنوان گزينه اول پيشنهاد ميشود. نويسنده كتاب “مهندس محمد صادق اسلام پناه” است. هرفصل كتاب به چند بخش تقسيم شده است كه بخش دوم هر فصل شامل يك سري مسائل تشريحي است. آنچه در مورد مطالعه اين كتاب بسيار مهم است پرداختن دقيق به همين مسائل تشريحي موجود در بخش دوم هر فصل ميباشد.
براي افرادي كه توسط كتاب هاي مرجع مفاهيم پايه اي الكترونيك را به خوبي فراگرفته باشند كتاب الكترونيك دكتر غلامرضا لطيفي (پارسه) نيز كتاب خوبي است.
درس الكترونيك يك درس مهارتي و مهم ميباشد و لازمه به تسلط رسيدن در آن داشتن پايه مداري قوي و بدست آوردن نوعي نگرش الكترونيكي است. همچنين تسلط بر مدارهاي مهم و پركاربرد شاخص اصلي رسيدن به مرزهاي تسلط در اين درس ميباشد. در درس الكترونيك مخصوصاً با توجه به سوالات كنكور سال هاي اخير سعي كنيد سريع خود را وارد فرآيند تست زني نكنيد و در ابتداي كار تمركز خود را بر يادگيري عميق و مفهومي درس معطوف كنيد. براي يادگيري عميق از كتب مرجع مناسب استفاده كنيد.

بيشك بهترين كتاب مرجع براي الكترونيك، كتاب “اصول ميكروالكترونيك” نوشته “پروفسور بهزاد رضوي” است. ميتوانيد اين كتاب را از اينجا دانلود كنيد. براي تسلط بيشتر بر روي ترانزيستورهاي MOSFET بر چند فصل ابتدايي كتاب CMOS پروفسور رضوي تاكيد كنيد. 

 كتاب CMOS پروفسور رضوي كه داراي عنوان دقيق “طراحي مدارهاي مجتمع آنالوگ CMOS” است معمولا در كنار كتاب Grey and Meyer به عنوان مرجع درس الكترونيك ۳ استفاده ميشود و براي اكثر دانشجويان و كتابفروشان دانشگاهي شناخته شده است. چند فصل اوليه اين كتاب كه در مورد ترانزيستورهاي اثر ميدان است عضو مباحث الكترونيك ۲ است. دقت كنيد كه ترجمه اين كتاب در انتشارات “نص”  به چاپ رسيده است.
موسسه آموزش عالی پارسه یکی از معتبرترین مراکز در زمینه کنکورهای سراسری و آزاد می باشد که کتاب های جزوات ارائه شده توسط این مجموعه از بهترین منابع برای مطالعه داشنجویان رشته های مختلف می باشد .
کتاب الکترونیک پارسه دکتر لطیفی ارائه شده توسط موسسه آموزش عالی پارسه یکی از محبوب ترین منابع برای درس الکترونیک کنکور کارشناسی ارشد مهندسی برق می باشد . چندی پیش جزوه الکترونیک پارسه دکتر لطیفی را برای دانلود در مهندس یار قرار دادیم . این بار کتاب الکترونیک این استاد ارزشمند را برای شما قرار داده ایم . کتاب الکترونیک ۱ و ۲ پارسه دکتر لطیفی مشتمل بر ۱۰ فصل می باشد که بصورت اسکن شده و بسیار تمیز توسط صادق حیدری فراهانی تهیه شده و توسط مهندس یار به رایگان در اختیار شما دوستان قرار گرفته است .
سرفصل های کتاب الکترونیک پارسه به شرح است :
    دیودها
    ترانزیستورهای پیوندی دو قطبی BJT
    نرانزیستورهای اثر میدانی FET
    منابع جریان مستقیم
    تقویت کننده های تفاضلی
    تقویت کننده های با پس خورد منفی (فیدبک منفی)
    تقویت کننده های توان
    تقویت کننده های عملیاتی
    تقویت کننده های ولتاژ (رگولاتورهای ولتاژ)
    پاسخ فرکانس پایین تقویت کننده ها


عتیقه زیرخاکی گنج