مقاله در مورد ترانزیستور تحت فایل ورد (word)

توضیحات

 مقاله در مورد ترانزیستور تحت فایل ورد (word) دارای 18 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد ترانزیستور تحت فایل ورد (word)  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 تحت فایل ورد (word)،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد ترانزیستور تحت فایل ورد (word) :

ترانزیستور
12‌‌1 مقدمه
در فصل گذشته با ساختمان اتمی كریستال‌های نیمه هادی و اتصال PN آشنا شدیم. در این فصل به مطالعه یكی دیگر از قطعات مهم اكترونیكی یعنی ترانزیستور می‌پردازیم. در ترانزیستور پیوندی هم الكترون‌ها 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 عملكرد ترانزیستور در مدارات تقویت كننده اختصاص خواهیم داد.

12‌‌‌2 ساختمان ترانزیستور
یك ترانزیستور پیوندی از سه كریستال نیمه هادی نوع N و P كه در كنار هم قرار می‌گیرند، تشكیل شده است. با توجه به نحوه قرار گرفتن نیمه‌هادی‌ها در كنار هم ترانزیستور به دو صورت NPN و

PNP خواهند بود. در شكب 12‌‌1 ترانزیستورهای PNP و NPN بطور شماتیك نشان داده شده است. در مدارات الكترونیكی ترانزیستورهای NPN و PNP را با علامت اختصاری شكل 12‌‌2 نمایش می‌دهد. پایه‌های خروجی ترانزیستور به ترتیب امیتر (منتشر كننده)، بیس (پایه) و كلكتور (جمع كننده) نام دارد. امیتر (Emiter) را با حرف E، بیس (Base) را با حرف B و كلكتور (Collector) را با حرف C نشان می‌دهند.

شكل 12‌1 نمایش شماتیك ساختمان ترانزیستور
12‌3 تغذیه (بایاسینگ) ترانزیستور
برای اینكه بتوان از ترانزیستور به عنوان تقویت كننده استفاده نمود، ابتدا باید ترانزیستور را از نظر ولتاژ dc تغذیه نمود. عمل تغذیه ولتاژ پایه‌های ترانزیستور را بایاسینگ می‌نامند. برای درك این مطالب ترانزیستور بایاس شده شكل 12‌3 را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. این نحوه بایاتس ترانزیستور را اصطلاحاً بایاس در ناحیه فعال می‌نامند. در اكثر تقویت كننده‌های خطی ترانزیستور در ناحیه فعال بایاس می‌شود. در ناحیه فعال اتصال بیس ـ‌ امیتر به صورت مستقیم و اتصال كلكتور ـ بیس به

صورت معكوس بایاس می‌گردد. برای اینكه بتوانیم از ترانزیستور به عنوان تقویت كننده سیگنال‌های الكتریكی و یا ;. استفاده كنیم، باید ترانزیستور را با ولتاژ dc تغذیه نمود. در هرحالت، ولتاژهایی كه به قسمت‌های مختلف ترانزیستور باید اعمال شود، فرق می‌كند. ولتاژی كه بین پایه‌های بیس و امیتر قرار می‌گیرد، با VBE نشان می‌دهند و مقدار آن برابر 7/0 ولت می‌باشد. ولتاژی كه در

قسمت كلكتور ـ‌ بیس قرار می‌گیرد با VCB، ولتاژی كه بین كلكتور ـ امیتر وصل می‌شود با VCE نشان می‌دهیم. شكل 12‌4 ولتاژهای قسمت‌های مختلف ترانزیستور را نشان می‌دهد.

شكل 12‌2 علامت مداری ترانزیستور

شكل 12‌3 بایاس ترانزیستور PNP در ناحیه فعال
12‌4 جریان ترانزیستور
جریانی كه از كلكتور عبور می‌كند با IC و جریانی كه از بیس عبور می‌كند با IB و جریانی كه از امیتر عبور می‌كند را با IE نشان می‌دهند. همانطور كه در شكل 12‌3 نشان داده شده است، جریانی كه از امیتر عبور می‌كند به دو انشعاب تقسیم می‌شود. قسمت بسیار كمی از جریان از بیس و قسمت اعظم آن از كلكتور عبور می‌كند. لذا جریان امیتر برابر است با:
IE = IB + IC (1.2)

معادله جریان كلكتور در ناحیه فعال به صورت زیر می‌باشد:
IC = IB (2.12)
كه در آن بهره جریان امیتر مشترك می‌نامند. معمولاً وقتی ترانزیستور در ناحیه فعال باشد، جریان كلكتور با جریان امیتر متناسب است. ضریب این تناسب را با نشان می‌دهند.
شكل 12‌4 نمایش ولتاژهای مختلف ترانزیستور
IC = IE (3.12)

مقدار برای ترانزیستورهای مختلف بین 9/0 تا 98/0 تغییر می‌كند و به آن بهره جریان سیگنال بزرگ مدار بیس مشترك می‌نامند.

12‌5 منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور
در مدار امیتر مشترك (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 شكل 12‌5 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 كه در ان اتصال بیس ـ‌ امیتر در حالت هدایت و اتصال كلكتور ـ ‌بیس در حالت قطع باشت. بخش بالای IB1=0 و سمت راست خط VCEVCE(sat)=0.1V را ناحیه فعال تشكیل می‌دهد. در این ناحیه ترانزیستور تقریباً به صورت خطی عمل می‌كند. معمولاً برای ترانزیستور سیلیكن VCE(sat)=0.2V و برای ترانزیستور ژرمانیم VCE(sat)=0.1V درنظر گرفته می‌شود.

ناحیه قطع: ناحیه‌ای است كه در آن هر دو اتصال بیس ـ امیتر و كلكتور ـ بیس در حالت قطع باشد. در این حالت در كلكتور، هیچ جریانی نبوده و IC=0 می‌باشد. در مشخصه خروجی ناحیه قطع، ناحیه زیر منحنی IB1=0 است.
ناحیه اشباع: ناحیه‌ای است كه در آن هر دو اتصال كلتور ـ بیس و بیس ـ امیتر ترانزیستور در حالت هدایت باشند. ناحیه اشباع در سمت چپ خط‌چین عمودی قرار دارد.

شكل 12‌5 مشخصه خروجی ترانزیستور در مدار امیتر مشترك

شكل 12‌6 نمایش تقویت كننده
12‌6 ترانزیستور به عنوان تقویت كننده
ترانزیستور می‌تواند سیگنال‌های ضعیف را به سیگنال‌های قوی تبدیل نماید. این عمل به صورت خاصی در ترانزیستور انجام شده و به آن عمل تقویت كنندگی می‌گویند. فرض كنیم به طور كلی یك تقویت كننده شامل دستگاهی باشد كه به ورودی آن سیگنال الكتریكی داده شود و از خروجی آن، سیگنال تقویت شده را دریافت نماییم. این تقویت كننده در شكل 12‌6 نشان داده شده است.

اگر در تقویت كننده از یك ترانزیستور استفاده نماییم، از آنجایی كه ترانزیستور سه پایه بیشتر ندارد، لذا باید یكی از پایه‌ها را بین ورودی و خروجی مشترك بگیریم. اگر پایه امیتر را بین ورودی و خروجی مشترك بگیریم، تقویت كننده امیتر مشترك و اگر بیس ورودی و خروجی مشترك باشد، تقویت كننده بیس مشترك و اگر كلكتور بین ورودی و خروجی مشترك باشد، تقویت كننده را كلكتور مشترك می‌نامند. هر یك از تقویت كننده‌های فوق می‌توانند جریان، ولتاژ و یا هر دو را تقویت نمایند. شكل 12‌7 به طور ساده هر سه نوع تقویت كننده را نشان می‌دهد. در شكل‌‌های فوق مدارات مربوط

رسم نشده‌اند و شكل‌ها فقط نشان دهنده اشتراك پایانه‌ها می‌باشد تقویت كننده امیتر مشترك بیشترین كاربرد را در انواع تقویت كننده دارد، زیرا این تقویت كننده علاوه بر تقویت ولتاژ، جریان را نیز تقویت می‌كند. بنابراین در این فصل تقویت كننده امیتر مشترك را مورد توجه قرار می‌دهیم.
مثال 12‌1: در مدار شكل 12‌8 برای ترانزیستور بكار رفته =100, VBE=0.7V می‌باشد. مطلوب است محاسبه VCE, IC.
حل: با نوشتن معادله KVL در حلقه ورودی، جریان IB را محاسبه می‌نماییم.

شكل 12‌7 نمایش حالت‌های مختلف تقویت كننده‌های ترانزیستور

شكل 12‌8 مدار مثال 12‌1

در ناحیه فعال جریان كلكتور 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

12‌7 تقویت كننده امیتر مشترك
برای اینكه بتوانیم یك سیگنال الكتریكی را از نظر دامنه و یا جریان تقویت نماییم، باید ابتاد تقویت كننده را از نظر ولتاژ dc تغذیه نموده، سپس سیگنال را به ورودی وصل كرده و از خروجی تقویت كننده سیگنال تقویت شده را دریافت نماییم. در شكل 12‌9 یك مدار تقویت كننده امیتر مشترك نشان داده شده است. در این مدار خازن‌های C1, C3 خازن‌های كوپلاژ 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 كلكتور و همچنین به عنوان بار خروجی بكار رفته است. مدار معادل سیگنال این تقویت كننده در شكل 12‌10 نمایش داد شده است. در این شكل مقاومتا RB معادل تركیب موازی R1, R2 می‌باشد.

شكل 12‌9 مدار یك تقویت كننده امیتر مشترك
12‌8 مدل تقریبی هیبرید ترانزیستور
برای محاسبه مشخصات تقویت كننده امیتر مشترك از قبیل بهره ولتاژ (AV) و بهره جریان (Ai) شكل 12‌9، در مدار معادل ac شكل 12‌10 بجای ترانزیستور مدل تقریبی هیبرید آن را جایگزین نموده و از روش‌های متداول تجزیه و تحلیل مدارهای خطی استفاده می‌كنیم.

شكل 12‌10 مدار معادل ac تقویت كننده شكل 12‌9
مدل تقریبی هیبرید ترانزیستور در حالت امیتر مشترك در شكل 12‌11 نشان داده شده است كه در آن Ri مقاومت ورودی می‌باشد. مدار معادل سیگنال كوچك 12‌10 با استفاده از مدل تقریبی هیبرید امیتر مشترك در شكل 12‌12 نمایش داده شده است.

شكل 12‌11 مدل تقریبی هیبرید ترانزیستور در حالت امیتر مشترك
بهره ولتاژ (AV): منظور از بهره ولتاژ نسبت ولتاژ خروجی VO به ولتاژ ورودی Vi می‌باشد. پس:
(412)
در مدار شكل 12‌12 داریم:
VO=-IbRL (5.12)
به طوری كه:

(612)
بنابراین بهره ولتاژ چنین بیان می‌شود:
(712)

شكل 12‌12 مدار معادل سیگال كوچك شكل 12‌9
بهره جریان (Ai):‌ بهره جریان به صورت نسبت جریان خروجی به جریان ورودی تعریف می‌شود:
(812)
جریان خروجی برابر است با:
IO=-Ib (9.12)
اما نسبت با تقسیم جریان چنین بدست می‌آید:
(1012)
بنابراین:
(1112)
مثال 12‌2: مدار شكل 12‌9 را درنظر بگیرید. فرض كنید Ri=1.1K, R2=30K, R1=60K, =100, RL=1.1K باشد. مطلوب است محاسبه Ai, AV.
حل: با استفاده از معادله 12‌7 داریم:

و از معادله 12‌11 داریم:

ترانزیستور پیوندی دو قطبی BJT یكی از مهمترین ادوات الكتروینكی است. مسائل این فصل به روابط بین جریان‌های ترانزیستور و نوشتن معادلات KVL در مدارهای ترانزیستوری مربوط می‌شود. تقویت كننده‌های تك ترانزیستوری و روش كلی تحلیل سیگنال ـ كوچك یك مدار الكترونیكی با گذاشتن مدار معادل سیگنال ـ كوچك از دیگر مطالب این فصل است.
مسائل
1 در مدار شكل 12‌13 ترانزیستور دارای VBE=0.7V, =100 می‌باشد. IC و VCE را محاسبه نمایید.

2 در مدار شكل 12‌14 با فرض اینكه VBE=0.7, =100 می‌باشد. IC و VCE را محاسبه نمایید.

3 در مدار شكل 12‌15 با فرض اینكه VBE=0.7V, =200 باشد، مقادیر IC و VCE را محاسبه نمایید.

4 در مدار شكل 12‌16 با فرض اینكه VBE=0.7V, =100 می‌باشد. IC و VCE را محاسبه نمایید.

5 در مدار شكل 12‌17 ترانزیستور دارای VBE=0.7V, =100 می‌باشد. VCE را محاسبه نمایید.

6 در مدار تقویت كننده شكل 12‌18 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 كوچك آن را رسم كنید.
د) بهره ولتاژ را محاسبه نمایید.

برای دریافت اینجا کلیک کنید