ترانزیستورها

ترانزیستورها قطعات اکتیو سه‌سری هستند که از نیمه‌هادی ها ساخته شده‌اند و می‌توانند در کاربردهای ولتاژ سیگنال کوچک به عنوان یک عایق یا یک رسانا عمل کنند. توانایی ترانزیستور در تغییر بین این دو حالت سبب می‌شود این قطعه دو عملکرد اساسی داشته باشد: سوئیچینگ و تقویت‌کنندگی.

ترانزیستورهای BJT یا پیوندی دوقطبی (Bipolar Junction Transistor) از دو پیوند PN تشکیل شده است. شامل سه ترمینال هادی با نام‌های امیتر (Emitter) با نماد E، بیس (Base) با نماد B و کلکتور (Collector) با نماد C می باشد.

ترانزیستورهای دوقطبی قطعات تنظیم‌کننده جریان هستند. مقدار جریان گذرنده از امیتر به کلکتور آن‌ها با اندازه ولتاژ بایاس اعمالی به پایه بیس متناسب است . به همین دلیل، مانند یک سوئیچ کنترل‌شده جریان کار می‌کنند. جریان ترمینال بیس جریان‌های بزرگتر کلکتور را کنترل می‌کند . این اساس کار ترانزیستور است.

ترانزیستورهای BJT در دو نوع  NPN و PNP موجود هستند . اصول عملکرد آنها دقیقاً مشابه یکدیگر است،تنها تفاوت این دو نوع ترانزیستور در پلاریته منبع تغذیه بایاس آن‌ها است که مخالف یکدیگر است.

ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق شده  Insulated Gate Bipolar Transistor یا IGBT  بهترین بخش‌های دو ترانزیستور رایج BJT و MOSFET را در ساختار خود دارد. در واقع، امپدانس ورودی بزرگ و سرعت سوئیچینگ بالای MOSFET و ولتاژ اشباع پایین BJT با هم ترکیب شده است . ترانزیستوری به نام IGBT ساخته شده که قابلیت عملکرد در مقادیر بالای جریان کلکتور-امیتر را با ولتاژ گیت تقریباً صفر دارد.

IGBT بهره توان بالاتری نسبت به ترانزیستور دو قطبی استاندارد دارد.همچنین قابلیت عملکرد در ولتاژ بالاتر و تلفات ورودی پایین‌تر را دارا می باشد.

ترانزیستورهای FET یا Field Effect Transistor ، یک قطعه سه ترمینال اکتیو می باشد.که از یک میدان الکتریکی برای کنترل جریان جریان استفاده می کند. و دارای امپدانس ورودی بالا است که در بسیاری از مدارها مفید است.

به طور کلی ترانزیستورهای FET شامل دو گروه زیر می باشند:

MOSFET یا Metal Oxide Semiconductor FET یک ترانزیستور اثر میدان با ولتاژ کنترل شده می باشد.این ترانزیستور ها دارای گیت عایق شده هستند.یعنی گیت با لایه اکسید سیلیکون از کانال اصلی عبور جریان جدا می شود و هیچ جریانی از گیت نمی گذرد،به همین خاطر ماسفت ها شبیه یک مقاومت کنترل ولتاژ عمل می کند.همچنین دارای امپدانس (مقاومت) ورودی فوق العاده زیادی می باشند.

JFET یا ترانزیستور اثر میدان پیوند (Junction field-effect)،یک مقاومت متغیر کنترل شده با ولتاژ،یک آمپلی فایر یا یک سوئیچ الکترونیکی می باشد.

JFET ها بر خلاف ترانزیستورهای دوقطبی،فقط با ولتاژ اعمالی به گیت کنترل می شوند.و در حالت ایده آل هیچ جریانی از گیت آن عبور نمی کند.(بجز جریان بسیار ناچیزی که به خاطر خاصیت خازنی و ناخالصی های عایق و تاثیرات گرما وجود دارد). در واقع JFET  ها به جریان الکتریکی برای بایاس و روشن شدن احتیاج ندارد.