معرفی ترانزیستور، کاربرد ها، انواع، تاریخچه جالب آن

ترانزیستور چیست؟

ترانزیستورها از اجزاء اساسی و پرکاربرد در الکترونیک به شمار می‌روند. این اجزاء نقش مهمی در ایجاد رابط بین قسمت‌های الکتریکی و الکترونیکی دارند. در این مقاله به بررسی ساختار، تاریخچه، کارکرد و کاربردهای ترانزیستورها خواهیم پرداخت.

ساختار ترانزیستور:

ترانزیستور یک سوئیچ الکترونیکی و یک تقویت‌کننده است که با استفاده از سیگنال‌های ورودی کوچک، سیگنال‌های خروجی بزرگ‌تری را ایجاد می‌کند. ترانزیستورها به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند: جمع‌آوری‌کننده مشترک (BJT) و ترانزیستور میدانی (FET). در هر دو نوع ترانزیستور، ساختار اصلی شامل سه لایه‌ی نیمه‌هادی (سیلیکون یا ژرمانیوم) است که به ترتیب به نام‌های امیتر (Emitter)، بیس (Base) و کالکتور (Collector) شناخته می‌شوند.

کارکرد ترانزیستور:

ترانزیستورها به عنوان سوئیچ‌های الکترونیکی عمل می‌کنند. در حالت خاموش، جریانی از امیتر به کالکتور نمی‌گذرد. با افزایش ولتاژ بیس، جریان کمی از امیتر به بیس جریان پیدا می‌کند. این جریان کوچک باعث می‌شود که جریان بزرگ‌تری از امیتر به کالکتور بگذرد و ترانزیستور به حالت روشن برود. در این حالت، ترانزیستور عملکرد تقویت‌کننده دارد.

کاربردهای ترانزیستور

ترانزیستورها در بسیاری از زمینه‌ها کاربرد دارند. برخی از کاربردهای رایج ترانزیستورها عبارتند از:

1. تقویت‌کننده‌ها: ترانزیستورها می‌توانند به عنوان تقویت‌کننده‌های سیگنال استفاده شوند. به این ترتیب، سیگنال‌های کوچک به سیگنال‌های قوی‌تری تبدیل می‌شوند که قابل استفاده‌تر هستند.
2. سوئیچ‌های الکترونیکی: ترانزیستورها می‌توانند به عنوان سوئیچ‌های الکترونیکی عمل کنند. این کاربرد در مدارهای منطقی دیجیتال و کنترل‌کننده‌های قدرت بسیار رایج است.
3. مدارات منطقی: ترانزیستورها به عنوان سازنده‌ی اصلی در مدارات منطقی دیجیتال به کار می‌روند. با استفاده از آن‌ها می‌توان دروازه‌های منطقی ایجاد کرد که پایه‌ی سیستم‌های دیجیتالی مانند رایانه‌ها هستند.
4. مدارات اسیلاتور: ترانزیستورها در ساخت اسیلاتورها که تولیدکننده‌ی سیگنال‌های موج مربعی، مثلثی و سینوسی هستند، به کار می‌روند. این سیگنال‌ها در ارتباطات، سنجش و کنترل (مخصوصا در منابع تغذیه و مبدل ها) به کار می‌برند.
5. تنظیم کننده‌های ولتاژ: ترانزیستورها در تنظیم کننده‌های ولتاژ برای تولید ولتاژ‌های خروجی ثابت و مطمئن استفاده می‌شوند. این کاربرد برای تامین ولتاژ‌های مناسب برای مدارات الکترونیکی اهمیت زیادی دارد.
6. مدارات آمپلی‌فایر: ترانزیستورها در مدارات آمپلی‌فایر صوتی یا RF استفاده می‌شوند. این مدارات به تقویت سیگنال‌های صوتی یا رادیویی کمک می‌کنند تا از طریق بلندگوها یا سیستم‌های ارتباطی منتقل شوند.

تاریخچه تولید ترانزیستور:

در دهه ۱۹۴۰، ویلیام شاکلی و والتر براتین، دو محقق در شرکت Bell Labs، به دنبال کشف یک قطعه الکترونیکی جدید برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی بودند. آن‌ها برای این منظور از موادی مانند سیلیسیوم، گرافیت و مس استفاده کردند و با استفاده از این مواد، یک قطعه الکترونیکی با قابلیت کنترل جریان الکتریکی ساختند. این قطعه الکترونیکی، که امروزه به عنوان ترانزیستور الکترونیکی شناخته می‌شود، برای اولین بار در سال ۱۹۴۷ معرفی شد.

ترانزیستور الکترونیکی در مقایسه با قطعات الکترونیکی قدیمی‌تر دارای اندازه کوچکتر، مصرف انرژی کمتر و عمر بیشتری است. این ویژگی‌ها باعث شده است که از آن به عنوان قطعه اصلی در تولید دستگاه‌های الکترونیکی استفاده شود. به عنوان مثال، ترانزیستور الکترونیکی در دستگاه‌هایی مانند رایانه‌ها، تلویزیون‌ها، تلفن‌های همراه و دستگاه‌های الکترونیکی خانگی استفاده می‌شود.

ترانزیستور الکترونیکی در طول سال‌ها با توسعه تکنولوژی بهبود یافته است. در دهه ۱۹۶۰، ترانزیستورهای سه‌لایه به بازار عرضه شدند که دارای عملکرد بهتری بودند. سپس در دهه ۱۹۷۰، ترانزیستورهای MOSFET معرفی شدند که به عنوان یکی از انواع پرکاربرد ترانزیستورهای الکترونیکی شناخته می‌شوند. در دهه ۱۹۹۰، ترانزیستورهای BiCMOS به بازار عرضه شدند که دارای عملکرد بهتری بودند.

خلاصه:

ترانزیستورها اجزای پایه‌ای برای ساخت و کارکرد بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی هستند. از تقویت‌کننده‌های سیگنال گرفته تا سوئیچ‌های الکترونیکی، مدارات منطقی و آمپلی‌فایرها، ترانزیستورها در تمامی این کاربردها نقش مهمی دارند. با وجود تکنولوژی‌های جدیدتر مانند مدارات مجتمع و نانو الکترونیک، ترانزیستورها همچنان به عنوان بنیان این فناوری‌ها به کار می‌روند.

همچنین بخوانید: دیود چیست؟ انواع، کاربرد و تاریخچه جالب آن