مشخصه های ترانزیستور

توضیحاتی جامع و کاربردی در مورد مشخصه های ترانزیستور

آشنایی اولیه با مشخصه های ترانزیستور

مشخصه های ترانزیستور

ترانزیستور مانند سایر عناصری که در مدار و الکترونیک معرفی می شوند. با منحنی های مشخصه آن که به نحو خاصی ارتباط بین تغییرات ولتاژ و جریان در سرهای مختلف ترانزیستور را توصیف می کنند شناخته می شود. از آنجا که طرز قرار گرفتن ترانزیستور در مدارهای مختلف متفاوت است. با توجه به شکل ۴-۹ می توان سه ترکیب مختلف از نظر نحوه قرار گرفتن ترانزیستور در یک مدل دو قطبی تصور نمود. در هر یک از این سه ترکیب، یکی از سرهای ترانزیستور در قطب یا حلقه ورودی، یک سر دیگر در قطب یا حلقه خروجی و سر سوم به صورت مشترک بین دو قطب قرار می گیرد.

نامگذاری این سه ترکیب مختلف بر اساس نام سر مشترک بین قطبهای ورودی و خروجی صورت می گیرد. لذا از این پس به عنوان ترکیبهای بیس مشترک (CB) ، امیتر مشترک (CE) و کلکتور مشترک (CC) شناخته می شوند. در جدول ۴-۲ چگونگی قرار گرفتن یک ترانزیستور PNP در ترکیهای CE ، CB و CC و نحوه تعریف مشخصه های خروجی و ورودی آن نمایش داده شده است. قابل ذکر است که در جدول فوق، جهت جریان سرهای ترانزیستور جهت واقعی آنها در نظر گرفته شده. لذا در بعضی از موارد در تعریف کلی مشخصه های خروجی و ورودی، علامت متغیرها تغییر می کند.

در این بخش مشخصه های ترانزیستور در ترکیبهای مختلف مداری آن، از دید DC و سیگنالهای بزرگ بررسی می شود. که نتایج آن در مبحث بایاس ترانزیستور و انتخاب نقطه کار DC مناسب برای تقویت کننده های ترانزیستوری کاربرد مستقیم دارد. تجزیه و تحلیل سیگنال کوچک ترانزیستور و خطی سازی منحنی های مشخصه آن در حوالی نقطه کار DC از جمله مباحث مهم دیگری است که آنها خواهیم پرداخت.

ترکیب بیس مشترک

چون ترانزیستور دارای سه سر خارجی متمایز است. از لحاظ نحوه اتصال ورودی و خروجی به آن. می تواند به شکلهای مختلفی در مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار گیرد. به عبارت دیگر هر یک از سرهای ترانزیستور ممکن است بین ورودی و خروجی مشترک باشند. در این بخش حالتی را در نظر میگیریم که بیس به عنوان سر مشترک و امیتر و کلکتور، به ترتیب به عنوان سرهای ورودی و خروجی به کار گرفته می شوند. در شکل ۴-۱۰ ترانزیستورهای PNP و NPN در ترکیب بیس مشترک نشان داده شده اند.

مشخصه خروجی

در ترکیب بیس مشترک. جریان و ولتاژ خروجی به ترتیب IC و VCB بوده و جریان ورودی IE است. بنابراین برای ترانزیستور در ترکیب بیس مشترک، مشخصه خروجی به صورت (IC(IE,VCB بیان می شود. در شکل ۴-۱۱ منحنی های مشخصه خروجی یک ترانزیستور PNP در ترکیب بیس مشترک نشان داده شده است. در 0=IE (اميتر مدار باز) میزان تزریق حفره از امیتر به بیس صفر است. در جریان کلکتور منحصرا جریان اشباع معکوس پیوند کلکتور-بیس (ICBO) می باشد. جریان ICBO  برای ترانزیستورهای سیلیکون در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانو آمپر است. برای ترانزیستورهای ژرمانیم در حدود چند میکرو آمپر است. به همین علت منحنی مربوط به 0=IE بسیار نزدیک و تقريبا منطبق بر محور VCB رسم شده است. بر روی مشخصه خروجی شکل ۴-۱۱ سه ناحیه مختلف مشخص گردیده است که در ادامه به شرح هر یک از آنها می پردازیم.

نقطه های کار ترانزیستور

ناحیه قطع

بنا به تعریف در ناحیه قطع. هر دو پیوند امیتر-بیس و کلکتور-بیس در حالت معکوس هستند. بنابراین جریان کلکتور برابر ICBO بوده و جریان امیتر کوچکتر و یا مساوی صفر است. در مشخصه خروجی بیس مشترک (شکل ۴-۱۱)، ناحیه قطع، ناحیه زیر منحنی مربوط به 0=IE و در قسمت VCB های کوچکتر از 0.6 ولت است.

ناحیه فعال

ناحیه فعال کار ترانزیستور ناحیه ای است که در آن پیوند امیتر-بیس در حالت مستقیم و پیوند کلکتور – بیس در حالت معکوس باشند. در این ناحیه. ظاهر جریان کلکتور هیچ گونه وابستگی به ولتاژ VCB ندارد و تنها تابع IE است.

در شکل ۲-۱۱. بخش بالای منحنی 0 = IE و سمت راست خط VCB=0.6V به عنوان ناحیه فعال مشخص شده است. مشاهده میکنیم که در این ناحیه جریان خروجی IC تقریبا تابع خطی جریان ورودی IE است (با صرف نظر از ICBO). از این نظر ناحیه فعال را ناحیه خطی مشخصه خروجی نیز می نامند.

ناحيه اشباع

چنانچه هر دو پیوند کلکتور-بیس و امیتر-بیس یک ترانزیستور در حالت مستقیم باشند. میگویند ترانزیستور در ناحیه اشباع قرار گرفته و یا به عبارت ساده تر اشباع شده است. در شکل ۲-۱۱ ناحیه اشباع، بخش سمت چپ خط VCB=0.6V را شامل می شود. مشاهده می کنیم که در ناحيه اشباع جریان کلکتور به شدت تحت تأثیر ولتاژ VCB بوده است. افزایش اندکی در ولتاژ مثبت VCB، کاهش قابل ملاحظه ای در جریان کلکتور را به دنبال دارد.

در توجیه این تاثیر میتوان دو عامل کاهش a و نیز به وجود آمدن جریان مستقیم پیوند کلکتور-بیس را ذکر نمود. کاهش a ناشی از مثبت شدن لایه کلکتور است. در نتیجه از دست رفتن میدان الکتریکی منفی ای است که باعث جذب حفره های تزریقی امیتر به طرف کلکتور می شد. همچنین جریان مستقیم پیوند کلکتور-بیس، با جهت از P به N، در خلاف جهت جریان حفره های تزریقی امیتر بوده و آن را خنثی می نماید. در ناحیه اشباع ممکن است جهت جریان کلکتور معکوس نیز بشود.

آدرس : تهران – بلوار کشاورز- خیابان 16 آذر جنب انتشارات دانشگاه تهران – پلاک 45 – طبقه 4 – واحد9

همه روزه از ساعت 9 تا 16.00 واتساپ و تلگرام : 09059626900 ایمیل : info@rahyaranlms.ir

تلفن : 66176196 (021)

ساعات اداری : شنبه – پنجشنبه : 09:00 – 16:00

وب سایت: www.kishtech.ir www.kishindustry.ir www.rahyaranlms.ir www.kishindustry.com www.portal.kishtech.ir