ترانزیستورها که در اواسط قرن بیستم توسعه یافتند، مبنایی برای توسعه سریع الکترونیک شدند. آنها با جایگزینی لوله های الکترونی، عصر کوچک سازی وسایل و وسایل الکترونیکی را آغاز کردند که تا امروز ادامه دارد. مانند هر قطعه دیگری، ترانزیستور نیز ممکن است خراب شود یا آسیب ببیند. در این مقاله نحوه بررسی عملکرد صحیح این قطعات الکترونیکی و همچنین انواع آن ها را به شما نشان خواهیم داد.
اگر به شغل طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی علاقمند هستید میتوانید در دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی که به صورت صفر تا صد و کاملاً عملی و تخصصی در آموزشگاه فن آموزان برگزار میشود شرکت کرده و مدرک فنی حرفه ای آن را دریافت کنید. جهت مشاهده جزئیات و شرایط این دوره روی تصویر بالا کلیک کنید و یا با آموزشگاه تماس حاصل فرمایید.
فهرست محتوا
فیلم معرفی انواع ترانزیستور و نحوه تست آنها
ترانزیستور چیست؟
ترانزیستور یک قطعه نیمه‌هادی سه پایه است که عمدتاً به عنوان کلید الکترونیکی (سوئیچینگ) یا تقویت‌کننده سیگنال در مدار به کار می‌رود. اعمال یک جریان یا ولتاژ بسیار کوچک به ورودی ترانزیستور، باعث کنترل جریان بسیار بزرگتری در خروجی آن میشود.
ترانزیستورها برای روشن شدن و قرار گرفتن در ناحیه کاری خود به ولتاژ DC (جریان مستقیم) جهت تغذیه پایه‌ها نیاز دارند؛ اما کاربرد اصلی آنها در بسیاری از مدارها، تقویت سیگنال‌های متناوب (AC) مانند سیگنال‌های صوتی، رادیویی یا پردازش پالس‌های دیجیتال است.
اجزا و پایه‌های ترانزیستور
یک ترانزیستور پیوندی دوقطبی (BJT) از سه پایه تشکیل شده است:
- بیس (Base - B): پایه فرمان است. اعمال جریان مشخص به این پایه، ترانزیستور را روشن کرده و مسیر هدایت بین دو پایه دیگر را برقرار می‌کند.
- کلکتور (Collector - C): پایه جمع‌کننده است. جریان اصلی مدار معمولاً از این پایه عبور می‌کند.
- امیتر (Emitter - E): پایه منتشرکننده است. جریان پس از عبور از ترانزیستور، از طریق این پایه خارج (یا به آن وارد) میشود.
نکته: جهت جریان و پلاریته پایه‌ها، مستقیماً به نوع ترانزیستور (NPN یا PNP) بستگی دارد.
انواع ترانزیستور
ترانزیستورها به دو خانواده اصلی تقسیم می‌شوند:
۱. ترانزیستورهای پیوند دوقطبی (BJT)
این ترانزیستورها با «جریان» کنترل می‌شوند و شامل سه پایه بیس، کلکتور و امیتر هستند.
- ترانزیستور NPN: برای فعال شدن به ولتاژ مثبت در پایه بیس نیاز دارد. در این حالت جریان از کلکتور به امیتر برقرار میشود.
- ترانزیستور PNP: برای فعال شدن به ولتاژ منفی (یا صفر) در پایه بیس نیاز دارد. مسیر جریان در این مدل از امیتر به کلکتور است.
پیکربندی‌های استاندارد این قطعه در مدار شامل سه حالت بیس مشترک (CB)، کلکتور مشترک (CC) و امیتر مشترک (CE) است.
۲. ترانزیستورهای اثر میدان (FET و MOSFET)
این قطعات برخلاف BJTها با «ولتاژ» کنترل می‌شوند. پایه‌های این نوع ترانزیستور گیت (Gate)، درین (Drain) و سورس (Source) نام دارند. اعمال ولتاژ به پایه گیت، مسیر جریان بین درین و سورس را باز و بسته می‌کند. ماسفت‌ها از پرکاربردترین انواع این دسته در منابع تغذیه سوئیچینگ و مدارهای دیجیتال هستند.
نحوه عملکرد ترانزیستور
برای درک عملکرد، یک ترانزیستور BJT از نوع NPN را در نظر بگیرید. این قطعه از دو پیوند P-N تشکیل شده است (یکی بین بیس-امیتر و دیگری بین بیس-کلکتور).
در حالت فعال (Active Mode) برای تقویت سیگنال، پیوند بیس-امیتر در حالت بایاس موافق (Forward Bias) و پیوند بیس-کلکتور در حالت بایاس معکوس (Reverse Bias) قرار می‌گیرد.
با اعمال یک ولتاژ مثبت کوچک به پایه بیس (حدود ۰.۶ تا ۰.۷ ولت در ترانزیستورهای سیلیکونی)، الکترون‌ها از ناحیه امیتر (که به شدت ناخالصی دارد) به سمت ناحیه بیس حرکت می‌کنند. از آنجا که لایه بیس بسیار نازک است، بیشتر این الکترون‌ها جذب میدان الکتریکی قویِ کلکتور شده و جریان اصلی مدار را تشکیل می‌دهند. به این ترتیب، با تغییرات بسیار کوچک در جریان بیس، می‌توان جریان بسیار بزرگی را در مسیر کلکتور-امیتر کنترل کرد.
مزایای ترانزیستور
- هزینه کمتر و اندازه کوچکتر.
- حساسیت مکانیکی کمتر
- ولتاژ کار پایین.
- عمر بسیار طولانی.
- بدون مصرف برق
- سوئیچینگ سریع
- مدارهای بازده بهتری را می توان توسعه داد.
- برای توسعه یک مدار مجتمع استفاده می شود.
معایب ترانزیستور
ترانزیستورها نیز محدودیت های کمی دارند. آنها به شرح زیر است:
- ترانزیستورها فاقد تحرک الکترون بالاتر هستند.
- ترانزیستورها می توانند به راحتی در هنگام وقوع رویدادهای الکتریکی و حرارتی آسیب ببینند. به عنوان مثال، تخلیه الکترواستاتیک در حمل و نقل.
- ترانزیستورها تحت تأثیر پرتوهای کیهانی و تابش هستند.
نحوه تست ترانزیستور
به منظور بررسی عملکرد صحیح ترانزیستور، می توان از یکی از دو روش رایج استفاده کرد: بررسی آن با یک مولتی متر کلاسیک یا استفاده از تسترهای طراحی شده ویژه برای آزمایش قطعات مختلف الکترونیکی از جمله ترانزیستورها. با استفاده از این روش ها، ترانزیستور باید از مدار لحیم شده و از برد مدار خارج شود، اگرچه همانطور که در ادامه خواهیم گفت، آزمایش این قطعات بدون این مرحله نیز امکان پذیر است.
نحوه تست سلامت ترانزیستور با مولتی‌متر
برای تست ترانزیستور BJT خارج از مدار، مولتی‌متر را روی حالت «تست دیود» قرار دهید. با توجه به اینکه ساختار داخلی این ترانزیستور شبیه دو دیود متصل به هم است، مراحل زیر را برای تست یک ترانزیستور NPN انجام دهید:
۱. پیدا کردن بیس: پراب قرمز را روی پایه بیس بگذارید و پراب مشکی را به نوبت به دو پایه دیگر (کلکتور و امیتر) متصل کنید.
۲. بررسی افت ولتاژ: نمایشگر مولتی‌متر باید برای اتصال بیس به هر دو پایه، عددی بین ۰.۵ تا ۰.۷ ولت (۵۰۰ تا ۷۰۰ میلی‌ولت) را نشان دهد.
۳. تشخیص امیتر و کلکتور: پایه‌ای که در اتصال با بیس عدد بالاتری (در حد چند میلی‌ولت) نشان می‌دهد، امیتر و پایه‌ای که عدد کمتری دارد، کلکتور است.
۴. تست بایاس معکوس: جای پراب‌ها را عوض کنید. پراب مشکی را روی بیس و پراب قرمز را روی دو پایه دیگر قرار دهید. مولتی‌متر نباید هیچ عددی نشان دهد (نمایشگر باید روی حالت OL یا ۱ باقی بماند).
۵. تست اتصال کوتاه: پراب‌ها را در هر دو جهت به پایه‌های کلکتور و امیتر متصل کنید. نباید هیچ بوقی شنیده شود یا عددی نمایش داده شود. در غیر این صورت ترانزیستور اتصال کوتاه (Short) شده و سوخته است.
تست ترانزیستورها با استفاده از تسترهای قطعات الکترونیکی
تستر قطعات الکترونیکی چند منظوره دستگاه های کوچکی شبیه مولتی مترهای کلاسیک هستند که برای آزمایش ترانزیستورها، مقاومت ها، خازن ها، دیودها و بسیاری از عناصر دیگر مورد استفاده در الکترونیک معمولی استفاده می شوند. آنها می توانند ولتاژ، مقاومت و چندین پارامتر دیگر را اندازه گیری کنند و پارامترهای اندازه گیری شده را روی نمایشگر خود ارائه دهند. آنها معمولاً با باتری (معمولاً 9 ولت یا 12 ولت) کار می کنند، عملکرد خودکار بالایی دارند، سوکت های خاصی در جلو دارند و بنابراین استفاده از آنها بسیار آسان است.
برخی به جای سوکت، پروب های کلاسیک دارند، اما حتی با این ها همه چیز خودکار است. به سادگی هر پروب را روی هر پایه ای نگه دارید و تستر به طور خودکار همه پایه ها را شناسایی می کند، نوع اتصال نیمه هادی را تشخیص می دهد، نوع ترانزیستور را تعیین می کند و ولتاژ هدایت، ولتاژ قطع (برای ماسفت ها)، جریان نشتی، ولتاژ آستانه، مقاومت یا تست می کند. همچنین می توانید بهره فعلی را اندازه گیری کنید.
چگونه ترانزیستور را روی مدار (بدون لحیم‌کاری) تست کنیم؟
تست ترانزیستور روی برد با مولتی‌متر معمولاً خطای بالایی دارد، زیرا قطعات موازی با ترانزیستور (مثل مقاومت‌ها و دیودها) روی اعداد اندازه‌گیری‌شده تأثیر می‌گذارند. برای تست دقیق روی مدار، بهتر است از تجهیزاتی مانند اسیلوسکوپ دارای تستر قطعات (Component Tester) استفاده شود. در این روش با بررسی منحنی مشخصه ولتاژ-جریان (V-I Curve) روی صفحه اسیلوسکوپ و مقایسه آن با شکل موج استاندارد، می‌توان سلامت قطعه را بدون نیاز به خروج از مدار تأیید کرد.
برای شروع یادگیری تردید دارید؟
جهت دریافت مشاوره رایگان شماره موبایل خود را وارد کنید.
مقاله “ترانزیستور چیست؟” حاصل تلاش تیم تحریریه دپارتمان برق فن آموزان بود آموزشگاه فن آموزان برگزار کننده دوره های آموزشی از جمله آموزش plc، آموزش نرم افزار متلب و … با ارائه مدرک فنی حرفه ای است. برای مشاهده عناوین بیش از هشتاد دوره آموزشی به صفحه اصلی سایت مراجعه نمایید.
