مقاله در مورد ترانزیستور
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
مقاله در مورد ترانزیستور دارای ۱۸ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله در مورد ترانزیستور کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد ترانزیستور،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله در مورد ترانزیستور :
ترانزیستور
۱۲۱ مقدمه
در فصل گذشته با ساختمان اتمی کریستالهای نیمه هادی و اتصال PN آشنا شدیم. در این فصل به مطالعه یکی دیگر از قطعات مهم اکترونیکی یعنی ترانزیستور میپردازیم. در ترانزیستور پیوندی هم الکترونها و هم حفرهها در ایجاد جریان دخالت دارند. بدین لحاظ این نوع ترانزیستور را پیوندی دو قطبی BJT (Bipolar Junction Transistor) مینامند. در بخش اول این فصل به بررسی ساختمان ترانزیستور میپردازیم و بخشهای بعدی را به عملکرد ترانزیستور در مدارات تقویت کننده اختصاص خواهیم داد.
۱۲۲ ساختمان ترانزیستور
یک ترانزیستور پیوندی از سه کریستال نیمه هادی نوع N و P که در کنار هم قرار میگیرند، تشکیل شده است. با توجه به نحوه قرار گرفتن نیمههادیها در کنار هم ترانزیستور به دو صورت NPN و
PNP خواهند بود. در شکب ۱۲۱ ترانزیستورهای PNP و NPN بطور شماتیک نشان داده شده است. در مدارات الکترونیکی ترانزیستورهای NPN و PNP را با علامت اختصاری شکل ۱۲۲ نمایش میدهد. پایههای خروجی ترانزیستور به ترتیب امیتر (منتشر کننده)، بیس (پایه) و کلکتور (جمع کننده) نام دارد. امیتر (Emiter) را با حرف E، بیس (Base) را با حرف B و کلکتور (Collector) را با حرف C نشان میدهند.
شکل ۱۲۱ نمایش شماتیک ساختمان ترانزیستور
۱۲۳ تغذیه (بایاسینگ) ترانزیستور
برای اینکه بتوان از ترانزیستور به عنوان تقویت کننده استفاده نمود، ابتدا باید ترانزیستور را از نظر ولتاژ dc تغذیه نمود. عمل تغذیه ولتاژ پایههای ترانزیستور را بایاسینگ مینامند. برای درک این مطالب ترانزیستور بایاس شده شکل ۱۲۳ را مورد مطالعه قرار میدهیم. این نحوه بایاتس ترانزیستور را اصطلاحاً بایاس در ناحیه فعال مینامند. در اکثر تقویت کنندههای خطی ترانزیستور در ناحیه فعال بایاس میشود. در ناحیه فعال اتصال بیس ـ امیتر به صورت مستقیم و اتصال کلکتور ـ بیس به
صورت معکوس بایاس میگردد. برای اینکه بتوانیم از ترانزیستور به عنوان تقویت کننده سیگنالهای الکتریکی و یا ;. استفاده کنیم، باید ترانزیستور را با ولتاژ dc تغذیه نمود. در هرحالت، ولتاژهایی که به قسمتهای مختلف ترانزیستور باید اعمال شود، فرق میکند. ولتاژی که بین پایههای بیس و امیتر قرار میگیرد، با VBE نشان میدهند و مقدار آن برابر ۷/۰ ولت میباشد. ولتاژی که در
قسمت کلکتور ـ بیس قرار میگیرد با VCB، ولتاژی که بین کلکتور ـ امیتر وصل میشود با VCE نشان میدهیم. شکل ۱۲۴ ولتاژهای قسمتهای مختلف ترانزیستور را نشان میدهد.
شکل ۱۲۲ علامت مداری ترانزیستور
شکل ۱۲۳ بایاس ترانزیستور PNP در ناحیه فعال
۱۲۴ جریان ترانزیستور
جریانی که از کلکتور عبور میکند با IC و جریانی که از بیس عبور میکند با IB و جریانی که از امیتر عبور میکند را با IE نشان میدهند. همانطور که در شکل ۱۲۳ نشان داده شده است، جریانی که از امیتر عبور میکند به دو انشعاب تقسیم میشود. قسمت بسیار کمی از جریان از بیس و قسمت اعظم آن از کلکتور عبور میکند. لذا جریان امیتر برابر است با:
IE = IB + IC (1.2)
معادله جریان کلکتور در ناحیه فعال به صورت زیر میباشد:
IC = IB (2.12)
که در آن بهره جریان امیتر مشترک مینامند. معمولاً وقتی ترانزیستور در ناحیه فعال باشد، جریان کلکتور با جریان امیتر متناسب است. ضریب این تناسب را با نشان میدهند.
شکل ۱۲۴ نمایش ولتاژهای مختلف ترانزیستور
IC = IE (3.12)
مقدار برای ترانزیستورهای مختلف بین ۹/۰ تا ۹۸/۰ تغییر میکند و به آن بهره جریان سیگنال بزرگ مدار بیس مشترک مینامند.
۱۲۵ منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور
در مدار امیتر مشترک (بعداً توضیح داده خواهد شد) منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور، رابطه بین جریان و ولتاژ خروجی (ICE, VCE) به ازای مقادیر مختلف جریان ورودی (IB) را نشان میدهد. در شکل ۱۲۵ منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور نمایش داده شده است. مشخصه خروجی ترانزیستور در این مدار را میتوان به سه ناحیه فعال، قطع و اشباع تقسیمبندی نمود.
ناحیه فعال: ناحیهای است که در ان اتصال بیس ـ امیتر در حالت هدایت و اتصال کلکتور ـ بیس در حالت قطع باشت. بخش بالای IB1=0 و سمت راست خط VCEVCE(sat)=0.1V را ناحیه فعال تشکیل میدهد. در این ناحیه ترانزیستور تقریباً به صورت خطی عمل میکند. معمولاً برای ترانزیستور سیلیکن VCE(sat)=0.2V و برای ترانزیستور ژرمانیم VCE(sat)=0.1V درنظر گرفته میشود.
ناحیه قطع: ناحیهای است که در آن هر دو اتصال بیس ـ امیتر و کلکتور ـ بیس در حالت قطع باشد. در این حالت در کلکتور، هیچ جریانی نبوده و IC=0 میباشد. در مشخصه خروجی ناحیه قطع، ناحیه زیر منحنی IB1=0 است.
ناحیه اشباع: ناحیهای است که در آن هر دو اتصال کلتور ـ بیس و بیس ـ امیتر ترانزیستور در حالت هدایت باشند. ناحیه اشباع در سمت چپ خطچین عمودی قرار دارد.
شکل ۱۲۵ مشخصه خروجی ترانزیستور در مدار امیتر مشترک
شکل ۱۲۶ نمایش تقویت کننده
۱۲۶ ترانزیستور به عنوان تقویت کننده
ترانزیستور میتواند سیگنالهای ضعیف را به سیگنالهای قوی تبدیل نماید. این عمل به صورت خاصی در ترانزیستور انجام شده و به آن عمل تقویت کنندگی میگویند. فرض کنیم به طور کلی یک تقویت کننده شامل دستگاهی باشد که به ورودی آن سیگنال الکتریکی داده شود و از خروجی آن، سیگنال تقویت شده را دریافت نماییم. این تقویت کننده در شکل ۱۲۶ نشان داده شده است.
اگر در تقویت کننده از یک ترانزیستور استفاده نماییم، از آنجایی که ترانزیستور سه پایه بیشتر ندارد، لذا باید یکی از پایهها را بین ورودی و خروجی مشترک بگیریم. اگر پایه امیتر را بین ورودی و خروجی مشترک بگیریم، تقویت کننده امیتر مشترک و اگر بیس ورودی و خروجی مشترک باشد، تقویت کننده بیس مشترک و اگر کلکتور بین ورودی و خروجی مشترک باشد، تقویت کننده را کلکتور مشترک مینامند. هر یک از تقویت کنندههای فوق میتوانند جریان، ولتاژ و یا هر دو را تقویت نمایند. شکل ۱۲۷ به طور ساده هر سه نوع تقویت کننده را نشان میدهد. در شکلهای فوق مدارات مربوط
رسم نشدهاند و شکلها فقط نشان دهنده اشتراک پایانهها میباشد تقویت کننده امیتر مشترک بیشترین کاربرد را در انواع تقویت کننده دارد، زیرا این تقویت کننده علاوه بر تقویت ولتاژ، جریان را نیز تقویت میکند. بنابراین در این فصل تقویت کننده امیتر مشترک را مورد توجه قرار میدهیم.
مثال ۱۲۱: در مدار شکل ۱۲۸ برای ترانزیستور بکار رفته =۱۰۰, VBE=0.7V میباشد. مطلوب است محاسبه VCE, IC.
حل: با نوشتن معادله KVL در حلقه ورودی، جریان IB را محاسبه مینماییم.
شکل ۱۲۷ نمایش حالتهای مختلف تقویت کنندههای ترانزیستور
شکل ۱۲۸ مدار مثال ۱۲۱
در ناحیه فعال جریان کلکتور برابر است با:
IC=iB=100*0.1=10mA
برای محاسبه VCE معادله KVL را برای حلقه خروجی چنین مینویسیم:
-VCC+RCIC+VCE=0
VCE=VCC-ICRC=20-1*10=10V
۱۲۷ تقویت کننده امیتر مشترک
برای اینکه بتوانیم یک سیگنال الکتریکی را از نظر دامنه و یا جریان تقویت نماییم، باید ابتاد تقویت کننده را از نظر ولتاژ dc تغذیه نموده، سپس سیگنال را به ورودی وصل کرده و از خروجی تقویت کننده سیگنال تقویت شده را دریافت نماییم. در شکل ۱۲۹ یک مدار تقویت کننده امیتر مشترک نشان داده شده است. در این مدار خازنهای C1, C3 خازنهای کوپلاژ نام دارند و عمل آنها
جلوگیری از عبور جریان DC میباشد. C2 خازن بای پاس نام دارد و عمل آن، عبور سیگنالهای متناوب به زمین میباشد. مقاومتهای R1, R2 به عنوان مقسم ولتاژ به منظور تامین ولتاژ بیس میباشند. مقاومت RL به منظور تغذیه مورد نیاز کلکتور و همچنین به عنوان بار خروجی بکار رفته است. مدار معادل سیگنال این تقویت کننده در شکل ۱۲۱۰ نمایش داد شده است. در این شکل مقاومتا RB معادل ترکیب موازی R1, R2 میباشد.
شکل ۱۲۹ مدار یک تقویت کننده امیتر مشترک
۱۲۸ مدل تقریبی هیبرید ترانزیستور
برای محاسبه مشخصات تقویت کننده امیتر مشترک از قبیل بهره ولتاژ (AV) و بهره جریان (Ai) شکل ۱۲۹، در مدار معادل ac شکل ۱۲۱۰ بجای ترانزیستور مدل تقریبی هیبرید آن را جایگزین نموده و از روشهای متداول تجزیه و تحلیل مدارهای خطی استفاده میکنیم.
شکل ۱۲۱۰ مدار معادل ac تقویت کننده شکل ۱۲۹
مدل تقریبی هیبرید ترانزیستور در حالت امیتر مشترک در شکل ۱۲۱۱ نشان داده شده است که در آن Ri مقاومت ورودی میباشد. مدار معادل سیگنال کوچک ۱۲۱۰ با استفاده از مدل تقریبی هیبرید امیتر مشترک در شکل ۱۲۱۲ نمایش داده شده است.
شکل ۱۲۱۱ مدل تقریبی هیبرید ترانزیستور در حالت امیتر مشترک
بهره ولتاژ (AV): منظور از بهره ولتاژ نسبت ولتاژ خروجی VO به ولتاژ ورودی Vi میباشد. پس:
(۴۱۲)
در مدار شکل ۱۲۱۲ داریم:
VO=-IbRL (5.12)
به طوری که:
(۶۱۲)
بنابراین بهره ولتاژ چنین بیان میشود:
(۷۱۲)
شکل ۱۲۱۲ مدار معادل سیگال کوچک شکل ۱۲۹
بهره جریان (Ai): بهره جریان به صورت نسبت جریان خروجی به جریان ورودی تعریف میشود:
(۸۱۲)
جریان خروجی برابر است با:
IO=-Ib (9.12)
اما نسبت با تقسیم جریان چنین بدست میآید:
(۱۰۱۲)
بنابراین:
(۱۱۱۲)
مثال ۱۲۲: مدار شکل ۱۲۹ را درنظر بگیرید. فرض کنید Ri=1.1K, R2=30K, R1=60K, =100, RL=1.1K باشد. مطلوب است محاسبه Ai, AV.
حل: با استفاده از معادله ۱۲۷ داریم:
و از معادله ۱۲۱۱ داریم:
ترانزیستور پیوندی دو قطبی BJT یکی از مهمترین ادوات الکتروینکی است. مسائل این فصل به روابط بین جریانهای ترانزیستور و نوشتن معادلات KVL در مدارهای ترانزیستوری مربوط میشود. تقویت کنندههای تک ترانزیستوری و روش کلی تحلیل سیگنال ـ کوچک یک مدار الکترونیکی با گذاشتن مدار معادل سیگنال ـ کوچک از دیگر مطالب این فصل است.
مسائل
۱ در مدار شکل ۱۲۱۳ ترانزیستور دارای VBE=0.7V, =100 میباشد. IC و VCE را محاسبه نمایید.
۲ در مدار شکل ۱۲۱۴ با فرض اینکه VBE=0.7, =100 میباشد. IC و VCE را محاسبه نمایید.
۳ در مدار شکل ۱۲۱۵ با فرض اینکه VBE=0.7V, =200 باشد، مقادیر IC و VCE را محاسبه نمایید.
۴ در مدار شکل ۱۲۱۶ با فرض اینکه VBE=0.7V, =100 میباشد. IC و VCE را محاسبه نمایید.
۵ در مدار شکل ۱۲۱۷ ترانزیستور دارای VBE=0.7V, =100 میباشد. VCE را محاسبه نمایید.
۶ در مدار تقویت کننده شکل ۱۲۱۸ ترانزیستور دارای Ri=1100, =100 و VBE=0.7V میباشد.
الف) مدار معادل dc آن را رسم نمایید.
ب) مدار معادل ac آن را رسم نمایید.
ج) مدار معادل سیگنال کوچک آن را رسم کنید.
د) بهره ولتاژ را محاسبه نمایید.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.