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.
در اواسط قرن نوزدهم با فراگیر شدن رادیو و تلویزیون ضرورت بهبود بخشیدن به کیفیت لامپهای دیودی وتریودی احساس گردید . تا اینکه در ۲۳ دسامبر ۱۹۴۷ ترانزیستور توسط سه فیزیکدان به نامهای شاکلی؛باردین وبرتین به صنعت الکترونیک معرفی گردید همانطور که در شکل دیده می شود اولین ترانزیستور دنیا از یک نارسانای مثلثی تشکیل شده که توسط دوسوزن طلا به نیمه رسانای ژرمانیم متصل میشود .این ترانزیستور برعکس لامپهای دیودی برای به گرما احتیاج نداشت وسریعا به کار می افتاد و همچنین بسیار سبکتر و ارزانتر از لامپهای دیودی بود .
بدین ترتیب شاکلی و همکاران وی به کمک فیزیک نیمه رسانا انقلابی را در عرصه الکترونیک پدید اوردند وبه پاس این اختراع مهم این محققان مفتخر به دریافت جایزه نوبل گردیدند.
ترانزیستور به سرعت روند تکاملی خود را طی مینمود به طوریکه در سال ۱۹۴۸ترانزیستور
صفحه ای ساخته شد.
امروزه ترانزیستورها عموما pnp,npnهستند که بعنوان کلید قطع و وصل جریان ویا بعنوان تقویت کننده در مدارات الکترونیکی استفاده می شوند.
در سالهای ۱۹۵۰و ۱۹۷۰ به دلیل استفاده از ترانزیستور حجم وسایل ا لکترونیکی بسار کوچک شد به همین دلیل به واژه میکروالکترونیک متدول گردید.
میکروالکترونیک نیز بسرعت رشد می کرد .بطوریکه امروزه با استفاده از فن سا ختمان اکسید فلز می توان تعداد زیادی از ترانز یستورها را بر روی یک نیمه رسانا جا داد.
امروزه از اکسیدهای نیمه رسانا مانند اکسید روی در ترانزیستورهای با سرعت انتقال بالا استفاده می گرد ( ترانزیستورهای فایل افکت –FET)جدیدا محققان ژاپنی هیدو هوسونو و کولت کاگوش از یک صفحه نیمه رسانای کریستال مجرد درترانزستورهای فایل افکت استفاده کردند که سرعت انتقال ان ۸۰ سانتیمتر مربع ولت بر ثانیه است که دها بار سریعتر از ترانزیستورهای قبلی می باشد اگرچه این ترانزیستور فعلا بسیار گران است ولی این تحقیقات نشان داد که امکان رسیدن به سرعتهای بالا وجود دارد.
تاریخچه
ترانزیستور در 1948 اختراع شد.
ازآن پس دستگاه های متنوع و جالبی با استفاده از ترانزیستور پیوسته پدید آمدند، مانند: رادیوی جیبی، سمعک، دستگاه های فرستنده رادیویی، کامپیوترهای الکترونیکی، هواپیما و حتی موشک ها. کار ترانزیستور همان کار « لوله خلأ » است.
لوله خلأ برای فزون سازی ( یا تقویت ) امواج الکتریکی به کار می رود، یعنی امواجی که مثلاً از فرستنده رادیو یا تلویزیون پخش می شوند. این امواج باید حتماً تقویت شوند و گرنه دستگاه رادیو و تلویزیون منزلتان صدا و تصویر ضعیفی به شما تحویل خواهند داد.
ترانزیستور نیز همین گونه مانند « لوله خلأ » برای فزون سازی امواج نور و صدا به کار می رود. ولی از آن بسیار کوچک تر بوده، هرگز نمی سوزد و مصرف برقش هم خیلی کمتر می باشد.
در « لوله خلأ » جریان های الکتریکی درحال عبور از خلأ، کنترل می شوند. ولی در « ترانزیستور » کنترل این جریان ها در حال عبور از میان جسم جامدی انجام می پذیرد، و به همین دلیل است که آن را فزونساز جامد گونه نامیده اند.
ترانزیستور از ژرمانیوم و سیلسیوم ساخته می شود. این اجسام نیمه رسانا می باشند. نیمه رسانا به اجسـامی می گویند که ضعیف تر از فلزها، مانند مس. و قوی تر از اجسام دیگر، مانند شیشه، جریان برق را انتقال می دهند.
فایده اشیای نیمه رسانا آن است که جریان الکتریکی را با هر دو بار مثبت و منفی، انتقال می دهند.
از باب مثال، رادیوی جیبی شما با یک فشار الکتریکی، امواج را از فرستنده ایستگاه رادیو می گیرد. نیروی برق این رادیو به وسیله پیل هایش تأمین می شود. بعد ترانزیستور، همین جریان برق را تقویت می کند و در نتیجه صدای قوی و بلندی از رادیوی شما در می آید.
ترانزیسـتور خیلی کم به برق نیاز دارد. حتی در مقایسه با لوله خلأ می توان گفت که نیروی برقی هزار بار ضعیف تر از آن برای ترانزیستور لازم است.
ترانزیستور را می توان در حجم های بسیار کوچکی – اگر چه به اندازه یک مداد پاک کن – درست کرد؟
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 قابلیت‌های 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.
فهرست مطالب:
پیشگفتار
تاریخچه
کاربرد
عملکرد
انواع
ترانزیستور دوقطبی پیوندی
ترانزیستور اثر میدانی(JFET)
ترانزیستور اثر میدانی(MOSFET)
ساختار و طرز کار ترانزیستور اثر میدانی - فت
ترانزیستور چگونه کار می کند
منابع
شامل 24 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله ترانزیستور