ترانزیستور در سال ۱۹۴۷ توسط سه محقق به نام‌های جان باردین، ویلیام شاکلی و والتر براتین از شرکت بل لابوراتوریز Bell Laboratories اختراع شد. آنها با تلاش و تحقیقات خود توانستند یک دستگاه الکترونیکی کوچک و قدرتمند را بسازند که توانست به عنوان پایه اصلی صنعت الکترونیک و رایانه‌های مدرن استفاده شود. این اختراع نقطه عطفی در تاریخ تکنولوژی الکترونیک و ارتباطات به حساب می‌آید و کاربردهای بسیاری در صنعت و ابزارهای الکترونیکی یافت کرده است.
ترانزیستور یک دستگاه الکترونیکی است که در انتقال و تقویت سیگنال‌های الکتریکی استفاده میشود. این دستگاه به طور عمده در ادوات الکترونیکی، مدارات مجتمع، رایانه‌ها و صنایع الکترونیک استفاده میشود.
ترانزیستور از جمله اجزای فعال در مدارات الکترونیکی است که قادر به تقویت یا تنظیم جریان الکتریکی است. اصل کار ترانزیستور بر پایهٔ تأثیر فیلد (field effect) یا تأثیر جریان (current effect) است.
با توجه به نوع ساختار، ترانزیستور میتواند در سه نوع کلی به نام‌های ترانزیستورهای دیودی، ترانزیستورهای میدانی (FET) و ترانزیستورهای دارای تقویت‌کننده همیشگی (BJT) تقسیم بندی شود.
ترانزیستورها نقش مهمی در پیشرفت تکنولوژی الکترونیک داشته‌اند و از حیث اندازه و عملکرد بهبودهای زیادی نسبت به قطعات الکترونیکی قدیمی‌تر مانند لامپ فیلامنتی داشته‌اند. این امکان را فراهم کرده‌اند تا از دستگاه‌های بسیار کوچک و همزمان قدرتمند برای کنترل و مدیریت جریان الکتریکی و سیگنال‌های الکتریکی استفاده شود.
ترانزیستور به عنوان یک دستگاه نیمه‌هادی به کار می‌رود، که عملکرد آن بر اساس تغییرات جریان الکتریکی در یک ماده نیمه‌رسانا استوار است. چیزی که ترانزیستور را از قطعات الکترونیکی دیگر متمایز می‌سازد، این است که میتواند سیگنال الکتریکی را تقویت کند و به عنوان یک سوئیچ فعال عمل کند.
ترانزیستورها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: ترانزیستورهای دیودی (BJT) و ترانزیستورهای میدانی (FET).
در ترانزیستور دیودی، ساختار اصلی شامل سه قسمت است: مبدل (Emitter)، پایه کنترل (Base) و گیرنده (Collector). جریان الکتریکی از مبدل وارد شده و از گیرنده خارج میشود. پایه کنترل نقش مهمی در کنترل جریان الکتریکی ایفا می‌کند. با استفاده از جریان کمی که از پایه کنترل وارد میشود، میتوانیم جریان قابل توجهی را در سایر بخش‌ها کنترل کنیم. به این ترتیب، ترانزیستور دیودی میتواند به عنوان یک تقویت‌کننده عمل کند.
در ترانزیستورهای میدانی، ساختار اصلی شامل سه قسمت است: سر شکننده (Source)، دروازه (Gate) و سربرنده (Drain). در این نوع ترانزیستورها، جریان الکتریکی به وسیلهٔ میدان الکتریکی کنترل میشود که توسط ولتاژی که به دروازه وارد میشود، ایجاد میشود. جریان الکتریکی از سر شکننده وارد شده و از سربرنده خارج میشود. تغییرات ولتاژ در دروازه تأثیر زیادی بر جریان الکتریکی در سایر بخش‌ها خواهد داشت.
در هر دو نوع ترانزیستور، با تغییر و کنترل جریان الکتریکی در یک بخش، میتوانیم جریان الکتریکی در سایر بخش‌ها را کنترل کنیم. این قابلیت کنترل سیگنال‌های الکتریکی و تقویت آنها، ترانزیستور را به عنوان یک عنصر کلیدی در مدارات الکترونیکی و انتقال سیگنال‌ها در سیستم‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌دهد.
ترانزیستورها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: ترانزیستورهای دیودی (BJT) و ترانزیستورهای میدانی (FET). در هر یک از این دو دسته اصلی نیز انواع مختلف دیگری وجود دارد. برخی از انواع ترانزیستورها عبارتند از:
۱. ترانزیستورهای دیودی (BJT):
- ترانزیستور NPN: خطی‌ترین و رایج‌ترین نوع ترانزیستور است. به طور معمول دارای یک مبدل، پایه کنترل و گیرنده است.
- ترانزیستور PNP: ساختاری مشابه ترانزیستور NPN دارد، با این تفاوت که در اینجا لایهٔ نیمه‌رساناها برعکس است.
۲. ترانزیستورهای میدانی (FET):
- ترانزیستور MOSFET: ساختار ساده‌تری نسبت به ترانزیستورهای BJT دارد. به دلیل کنترل جریان براساس ولتاژ، از مصرف کمتری نیز برخوردار است.
- ترانزیستور JFET: برخلاف MOSFET، کنترل جریان براساس ولتاژ در آن صورت نمی‌گیرد. معمولاً در فرکانس‌های بالا استفاده میشود.
- ترانزیستور IGBT: این ترانزیستور ترکیبی از ترانزیستورهای BJT و MOSFET است و برای کاربردهای قدرت بالا استفاده میشود.
این فقط برخی از انواع ترانزیستورها هستند و هنوز توسعه و تحقیقات بر روی این فناوری‌ها ادامه دارد که میتواند به بروز نوع‌های جدید دیگری منجر شود.
ترانزیستورهای میدانی (FET) و ترانزیستورهای بیپولار (BJT) دو دسته مهم از ترانزیستورها هستند که با ویژگی‌ها و عملکردهای متفاوتی عمل می‌کنند. در ادامه به برخی از تفاوت‌های اصلی بین آنها اشاره می‌کنم:
این تفاوت‌ها نشان‌دهنده کاربردها و محدودیت‌های مختلفی است که هر یک از این دو نوع ترانزیستور دارند و برای هر کاربرد خاصی، نوع مناسبی انتخاب میشود.
ترانزیستور از چه ساخته شده است؟
ترانزیستور از سه لایه نیمه‌رسانا ساخته شده است. ساختار ترانزیستور شامل دو نوع نیمه‌رسانا است که بین آنها یک لایه نیمه رسانا دیگر قرار می‌گیرد. سه لایه به نام های پایه (Base)، کلکتور (Collector) و امیتر (Emitter) شناخته می‌شوند.
لایه پایه و لایه کلکتور از نوع نیمه‌رسانای منفی (N-type) ساخته شده‌اند که اتم‌های فسفر یا آرسنیک را شامل می‌شوند و الکترون‌ها را حمل می‌کنند. لایه امیتر از نوع نیمه‌رسانای مثبت (P-type) ساخته شده است که اتم های بورون را شامل میشود و از خلاصه‌کننده الکترون برخوردار است.
ترانزیستور به عنوان یک دستگاه الکترونیکی کنترلی عمل می‌کند. با تغییر جریان الکتریکی در لایه پایه، جریان بین لایه کلکتور و لایه امیتر تغییر می‌کند. به این ترتیب، ترانزیستور به عنوان یک سوئیچ یا تقویت‌کننده‌ی الکترونیکی عمل می‌کند و برای کنترل جریان الکتریکی در ادوات الکترونیکی استفاده میشود.
نیمه رسانا چیست؟
نیمه‌رساناها به طور رسمی در قرن نوزدهم توسط دو عالم فیزیک به نام‌های جولیوسشر و ویلهلم هلتز دُف شدند. در سال ۱۸۳۳، شر اولین بار خواص الکتریکی ماده‌ای را مورد بررسی قرار داد که بین عایق‌ها و رساناها قرار داشت. او این ماده را "نیمه‌رسانا" نامید و تاثیر دما بر خواص آن را نیز مشاهده کرد. سپس در سال ۱۸۷۴، هلتز توانست نیمه‌رسانایی دیگر را کشف کند که قابلیت هدایت الکتریکی در آنها به خوبی توسعه پیدا می‌کرد. این کشف‌ها مهمترین پیشرفت‌هایی بودند که به توسعه الکترونیک و فناوری نیمه‌رساناها منجر شدند.
نیمه‌رسانا ماده‌ای است که دارای خواص بین ماده‌های رسانا و عایق‌ها می‌باشد. در حالت پایه (عدم وجود جریان الکتریکی)، نیمه‌رسانا به صورت عایق عمل می‌کند. اما با اعمال یک میدان الکتریکی، دمای بالا یا افزودن اتم‌های خارجی، خواص آن تغییر می‌کند و قابلیت رسانش الکتریکی به آن اضافه میشود.
نیمه‌رساناها می‌توانند جریان الکتریکی را با اتم‌های باربر مثبت (حفره) یا الکترون‌ها منتقل کنند. برخلاف رساناها که جریان الکتریکی را به خوبی از نقطه به نقطه منتقل می‌کنند و عایق‌ها که جریان الکتریکی را به کمیت خیلی کمی منجر می‌شوند، نیمه‌رساناها توانایی تغییر هدایت الکتریکی را دارند.
نیمه‌رساناها در صنایع الکترونیک، ارتباطات، انرژی خورشیدی و سایر زمینه‌های فناوری به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مثال‌های معروف نیمه‌رساناها ترانزیستورها هستند که در ادوات الکترونیکی از آنها استفاده میشود.
ساخت یک مدار ساده با ترانزیستور
بله، مطمئناً. یک مدار ساده با ترانزیستور را می‌توانید به صورت یک رله الکترونیک پیاده‌سازی کنید. در اینجا ساختار چند بخشی مدار را توضیح می‌دهم:
بهتر است از یک ترانزیستور NPN مانند 2N2222 یا BC547 استفاده کنید. با بررسی دقیق و دقیق نحوه قرار دادن قطعات، می‌توانید یک مدار ساده واقعی بسازید. اینجا یک توضیح مفصل برای ساخت مدار الکترونیکی ساده با ترانزیستور NPN است:
ترانزیستور NPN (مانند 2N2222 یا BC547):
با رعایت این نکات، می‌توانید یک مدار ساده با ترانزیستور بسازید و عملکرد آن را تست کنید.
بسته‌های آموزشی روبونیچ یکی از منابع بسیار مفید برای یادگیری الکترونیک و رباتیک هستند. این بسته‌ها شامل مجموعه‌ای از دوره‌های آموزشی جامع و کاربردی در زمینه الکترونیک، برنامه‌نویسی میکروکنترلر، ساخت ربات‌ها و بسیاری مباحث مرتبط با دنیای الکترونیک و رباتیک می‌باشند.
با استفاده از بسته‌های آموزشی روبونیچ، شما می‌توانید به صورت تدریجی و از مباحث پایه تا پیشرفته، مفاهیم الکترونیک را فرا بگیرید. این بسته‌ها به شما امکان می‌دهند تا از راهنمایی‌های مصور و تمرینات عملی برای فهم بهتر مفاهیم الکترونیک بهره‌برید.
بسته‌های آموزشی روبونیچ شامل مدارهای الکترونیکی، میکروکنترلرها، سنسورها، موتورها و سایر قطعات الکترونیکی است که به شما امکان می‌دهد تا به صورت عملی مفاهیم را درک کنید و با استفاده از آنها پروژه‌های الکترونیکی و رباتیکی خود را پیاده‌سازی کنید.
هر یک از بسته‌های آموزشی روبونیچ دارای ماژول‌های آموزشی متنوعی هستند که با توضیحات جامع و آموزش‌های تصویری به شما کمک می‌کنند تا به راحتی مفاهیم را درک کنید و مهارت‌های لازم برای طراحی و ساخت مدارها و ربات‌های الکترونیکی را پیدا کنید.
روش‌های آموزشی روبونیچ به طور کامل با توجه به نیازها و سطح دانش شما طراحی شده‌اند. شما می‌توانید از سطح مقدماتی شروع کرده و به تدریج به مفاهیم پیشرفته‌تر پیش بروید.
برای یادگیری الکترونیک و رباتیک به زبان ساده می‌توانید از بسته‌های آموزشی روبونیچ استفاده کنید. برای اطلاعات بیشتر به صفحه اصلی مراجعه کنید.
همچنین اگر به این گونه مقالات علاقه‌مند هستید می‌تونید اون‌ها رو وبلاگ روبونیج دنبال کنید.
