به نام خدا آزمایشگاه الکترونیک آزمایش شماره 6 : ترانزیستور

1. به نام خدا آزمایشگاه الکترونیک آزمایش شماره 6: ترانزیستور تهیه کنندگان : حسام الدین حقی وسید محسن خاموشی رسانه آزاد، استفاده از این رسانه برای همه آزاد می باشد

2. ترانزیستور 1. ترانزیستور یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی می‌باشد. ترانزیستور یکی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم و ژرمانیوم ساخته می‌شود. یک ترانزیستور در ساختار خود دارای پیوندهای پیوند نوع N و پیوند نوع Pمی‌باشد.

3. 2. 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

4. 3.ترانزیستور دارای سه پایه به نام های کلکتور (Collector) و بیس (Base) و امیتر (Emitter) می باشد.معمولا کلکتور با حرف C و بیس با حرف B و امیتر با حرف E نمایش داده می شود.گاهی اوقات این پایه ها در طرف مسطح ترانزیستور مشخص شده اند. ترانزیستور دارای یک طرف صاف و یک طرف گرد می باشد.اگر طرف گرد آن رو به روی شما باشد پایه ی کلکتور سمت چپ,بیس در وسط و امیتر در سمت راست خواهد بود. از این نماد برای رسم یا نمایش ترانزیستور در مدار استفاده می شود.

5. 4.بیس,سوئیچ خاموش و روشن ترانزیستور می باشد. اگر جریان به سمت بیس جاری شود,جریان از کلکتور به سمت امیتر جاری خواهد شد (سوئیچ روشن است) و اگر جریانی به سمت بیس نداشته باشیم,جریان نمی تواند از کلکتور به سمت امیتر جاری شود

6. 5.موارد بسیاری هم وجود دارد که شما از یک ترانزیستور برای تقویت ولتاژ استفاده می کنید. بدیهی است که این خصیصه مستقیما" از خصیصه تقویت جریان این وسیله به ارث می رسد کافی است که جریان وردی و خروجی تقویت شده را روی یک مقاومت بیندازیم تا ولتاژ کم ورودی به ولتاژ تقویت شده خروجی تبدیل شود.جریان ورودی ای که که یک ترانزیستور می تواند آنرا تقویت کند باید حداقل داشته باشد. چنانچه این جریان کمتر از حداقل نامبرده باشد ترانزیستور در خروجی خود هیچ جریانی را نشان نمی دهد. اما به محض آنکه شما جریان ورودی یک ترانزیستور را به بیش از حداقل مذکور ببرید در خروجی جریان تقویت شده خواهید دید. از این خاصیت ترانزیستور معمولا" برای ساخت سوییچ های الکترونیکی استفاده می شود

7. بدون آنکه در این مطلب قصد بررسی دقیق نحوه کار یک ترانزیستور را داشته باشیم، قصد داریم ساده ترین مداری که می توان با یک ترانزیستور تهیه کرد را به شما معرفی کرده و کاربرد آنرا برای شما شرح دهیم. به شکل زیر نگاه کنید .

8. بطور جداگانه بین E و C و همچنین بین E و B منابع تغذیه ای قرار داده ایم. مقاومت ها یی که در مسیر هریک از این منابع ولتاژ قرار دادیم صرفا" برای محدود کردن جریان بوده و نه چیز دیگر. چرا که در صورت نبود آنها، پیوندها بر اثر کشیده شدن جریان زیاد خواهند سوخت.

9. طرز کار ترانزیستور به اینصورت است، چنانچه پیوند BE را بصورت مستقیم بایاس(Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود 0.6 تا 0.7 ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان E و C می توان جریان بسیار بالایی کشید. اگر به شکل دوم دقت کنید بوضوح خواهید فهمید که این عمل چگونه امکان پذیر است. در حالت عادی میان E و C هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض آنکه شما پیوند BE را با پلاریته موافق بایاس کنید، با توجه به آنچه قبلا" راجع به یک پیوند PN توضیح دادیم، این پیوند تقریبا" بصورت اتصال کوتاه عمل می کند و شما عملا" خواهید توانست از پایه های E و C جریان قابل ملاحظه ای بکشید. (در واقع در اینحالت می توان فرض کرد که در شکل دوم عملا" لایه PN مربوط به BE از بین می رود و بین EC یک اتصال کوتاه رخ می دهد).

10. بنابراین مشاهده می کنید که با برقراری یک جریان کوچکIbشما می توانید یک جریان بزرگIcرا داشته باشید. این مدار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی است. بعنوان مثال شما می توانید در مدار کلکتور یک رله قرار دهید که با جریان مثلا" چند آمپری کار می کند و در عوض با اعمال یک جریان بسیار ضعیف در حد میلی آمپر - حتی کمتر - در مدار بیس که ممکن است از طریق یک مدار دیجیتال تهیه شود، به رله فرمان روشن یا خاموش شدن بدهید.

11. آزمایش رسم منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور الف) به منظور بدست آوردن منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور مدار زیررا ببندید.

12. ترانزیستور و نوع NPNواز جنس سیلسیم می باشد . در ازای جریانهای ثابتµA50و 40 و30 و20 و 1و 0 =IB منحنی تغییرات ICبرحسب VCرا روی یک کاغذ میلیمتری رسم نمایید . IBازتقسیم ولتاژمنحنی مشخصه دوسر RBبه مقدار این مقاومت بدست می آید ( برای بدست آوردن جریان های فوق ولتاژدو سر RB باید V5 و4 و 2و 1و0 = VRBباشد) و ICبرابر است با VRC تقسیم بر RC.

13. حداکثر توانی که ترانزیستور BC107 می تواند تحمل کند 300mwمی تواند باشد که باید در حین آزمایش دقت شود که حاصلضرب VCE*IC از 300mwبیشتر نشود . • برای هر یک از جریانهای ثابت IB، یک جدول به صورت زیر پر کنید .

14. ب) مدار زیر را ببندید و قبل از آزمایش سعی کنید عمل آن را آنالیز نمایید . منبع سینوسی Hz50 قرار دهید و به جریانهای مختلف IB(0 ، 10 ، 20 ، 30 ، 40 ، 50 µA) شکل منحنی را اسیلوسکوپ مشاهده نموده رسم نمایید و سپس تفسیر کنید . این مدار اساس کار دستگاه Curve – tracer می باشد .

15. سوالات : • چگونگی تشخیص پایه های ترانزیستور توسط مولتی مترهای دیجیتال و آنالوگ موجود در آزمایشگاه را شرح دهید . (NPN , PNP) • اگر در مدار شکل 2 بخواهیم ترانزیستور(PNP) BC177 قرار دهیم و دیگر المانها و نیز محل ورودیهای اسیلوسکوپ را تعویض نکنیم ، چه تغییراتی باید در مدار فوق حاصل شود تا منحنی مشخصه بر روی اسیلوسکوپ دیده شود ؟