مقاله در مورد ترانزیستور تحت فایل ورد (word)

 

  مقاله در مورد ترانزیستور تحت فایل ورد (word) دارای 14 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.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

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 کریستال‌های نیمه هادی و اتصال PN آشنا شدیم. در این فصل به مطالعه یکی دیگر از قطعات مهم اکترونیکی یعنی ترانزیستور می‌پردازیم. در ترانزیستور پیوندی هم الکترون‌ها 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 عملکرد ترانزیستور در مدارات تقویت کننده اختصاص خواهیم داد.

12‌‌‌2 ساختمان ترانزیستور
یک ترانزیستور پیوندی از سه کریستال نیمه هادی نوع N و P که در کنار هم قرار می‌گیرند، تشکیل شده است. با توجه به نحوه قرار گرفتن نیمه‌هادی‌ها در کنار هم ترانزیستور به دو صورت NPN و

PNP خواهند بود. در شکب 12‌‌1 ترانزیستورهای PNP و NPN بطور شماتیک نشان داده شده است. در مدارات الکترونیکی ترانزیستورهای NPN و PNP را با علامت اختصاری شکل 12‌‌2 نمایش می‌دهد. پایه‌های خروجی ترانزیستور به ترتیب امیتر (منتشر کننده)، بیس (پایه) و کلکتور (جمع کننده) نام دارد. امیتر (Emiter) را با حرف E، بیس (Base) را با حرف B و کلکتور (Collector) را با حرف C نشان می‌دهند.

شکل 12‌1 نمایش شماتیک ساختمان ترانزیستور
12‌3 تغذیه (بایاسینگ) ترانزیستور
برای اینکه بتوان از ترانزیستور به عنوان تقویت کننده استفاده نمود، ابتدا باید ترانزیستور را از نظر ولتاژ dc تغذیه نمود. عمل تغذیه ولتاژ پایه‌های ترانزیستور را بایاسینگ می‌نامند. برای درک این مطالب ترانزیستور بایاس شده شکل 12‌3 را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. این نحوه بایاتس ترانزیستور را اصطلاحاً بایاس در ناحیه فعال می‌نامند. در اکثر تقویت کننده‌های خطی ترانزیستور در ناحیه فعال بایاس می‌شود. در ناحیه فعال اتصال بیس ـ‌ امیتر به صورت مستقیم و اتصال کلکتور ـ بیس به

صورت معکوس بایاس می‌گردد. برای اینکه بتوانیم از ترانزیستور به عنوان تقویت کننده سیگنال‌های الکتریکی و یا ;. استفاده کنیم، باید ترانزیستور را با ولتاژ dc تغذیه نمود. در هرحالت، ولتاژهایی که به قسمت‌های مختلف ترانزیستور باید اعمال شود، فرق می‌کند. ولتاژی که بین پایه‌های بیس و امیتر قرار می‌گیرد، با VBE نشان می‌دهند و مقدار آن برابر 7/0 ولت می‌باشد. ولتاژی که در

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

شکل 12‌2 علامت مداری ترانزیستور

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

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

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

12‌5 منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور
در مدار امیتر مشترک (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 شکل 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 که در ان اتصال بیس ـ‌ امیتر در حالت هدایت و اتصال کلکتور ـ ‌بیس در حالت قطع باشت. بخش بالای IB1=0 و سمت راست خط VCEVCE(sat)=0.1V را ناحیه فعال تشکیل می‌دهد. در این ناحیه ترانزیستور تقریباً به صورت خطی عمل می‌کند. معمولاً برای ترانزیستور سیلیکن VCE(sat)=0.2V و برای ترانزیستور ژرمانیم VCE(sat)=0.1V درنظر گرفته می‌شود.

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

شکل 12‌5 مشخصه خروجی ترانزیستور در مدار امیتر مشترک

شکل 12‌6 نمایش تقویت کننده
12‌6 ترانزیستور به عنوان تقویت کننده
ترانزیستور می‌تواند سیگنال‌های ضعیف را به سیگنال‌های قوی تبدیل نماید. این عمل به صورت خاصی در ترانزیستور انجام شده و به آن عمل تقویت کنندگی می‌گویند. فرض کنیم به طور کلی یک تقویت کننده شامل دستگاهی باشد که به ورودی آن سیگنال الکتریکی داده شود و از خروجی آن، سیگنال تقویت شده را دریافت نماییم. این تقویت کننده در شکل 12‌6 نشان داده شده است.

اگر در تقویت کننده از یک ترانزیستور استفاده نماییم، از آنجایی که ترانزیستور سه پایه بیشتر ندارد، لذا باید یکی از پایه‌ها را بین ورودی و خروجی مشترک بگیریم. اگر پایه امیتر را بین ورودی و خروجی مشترک بگیریم، تقویت کننده امیتر مشترک و اگر بیس ورودی و خروجی مشترک باشد، تقویت کننده بیس مشترک و اگر کلکتور بین ورودی و خروجی مشترک باشد، تقویت کننده را کلکتور مشترک می‌نامند. هر یک از تقویت کننده‌های فوق می‌توانند جریان، ولتاژ و یا هر دو را تقویت نمایند. شکل 12‌7 به طور ساده هر سه نوع تقویت کننده را نشان می‌دهد. در شکل‌‌های فوق مدارات مربوط

رسم نشده‌اند و شکل‌ها فقط نشان دهنده اشتراک پایانه‌ها می‌باشد تقویت کننده امیتر مشترک بیشترین کاربرد را در انواع تقویت کننده دارد، زیرا این تقویت کننده علاوه بر تقویت ولتاژ، جریان را نیز تقویت می‌کند. بنابراین در این فصل تقویت کننده امیتر مشترک را مورد توجه قرار می‌دهیم.
مثال 12‌1: در مدار شکل 12‌8 برای ترانزیستور بکار رفته =100, VBE=0.7V می‌باشد. مطلوب است محاسبه VCE, IC.
حل: با نوشتن معادله KVL در حلقه ورودی، جریان IB را محاسبه می‌نماییم.

شکل 12‌7 نمایش حالت‌های مختلف تقویت کننده‌های ترانزیستور

شکل 12‌8 مدار مثال 12‌1

در ناحیه فعال جریان کلکتور 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 کننده امیتر مشترک
برای اینکه بتوانیم یک سیگنال الکتریکی را از نظر دامنه و یا جریان تقویت نماییم، باید ابتاد تقویت کننده را از نظر ولتاژ dc تغذیه نموده، سپس سیگنال را به ورودی وصل کرده و از خروجی تقویت کننده سیگنال تقویت شده را دریافت نماییم. در شکل 12‌9 یک مدار تقویت کننده امیتر مشترک نشان داده شده است. در این مدار خازن‌های C1, C3 خازن‌های کوپلاژ 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 کلکتور و همچنین به عنوان بار خروجی بکار رفته است. مدار معادل سیگنال این تقویت کننده در شکل 12‌10 نمایش داد شده است. در این شکل مقاومتا RB معادل ترکیب موازی R1, R2 می‌باشد.

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

شکل 12‌10 مدار معادل ac تقویت کننده شکل 12‌9
مدل تقریبی هیبرید ترانزیستور در حالت امیتر مشترک در شکل 12‌11 نشان داده شده است که در آن Ri مقاومت ورودی می‌باشد. مدار معادل سیگنال کوچک 12‌10 با استفاده از مدل تقریبی هیبرید امیتر مشترک در شکل 12‌12 نمایش داده شده است.

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

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

شکل 12‌12 مدار معادل سیگال کوچک شکل 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 شکل 12‌9 را درنظر بگیرید. فرض کنید 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 یکی از مهمترین ادوات الکتروینکی است. مسائل این فصل به روابط بین جریان‌های ترانزیستور و نوشتن معادلات KVL در مدارهای ترانزیستوری مربوط می‌شود. تقویت کننده‌های تک ترانزیستوری و روش کلی تحلیل سیگنال ـ کوچک یک مدار الکترونیکی با گذاشتن مدار معادل سیگنال ـ کوچک از دیگر مطالب این فصل است.
مسائل
1 در مدار شکل 12‌13 ترانزیستور دارای VBE=0.7V, =100 می‌باشد. IC و VCE را محاسبه نمایید.

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

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

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

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

6 در مدار تقویت کننده شکل 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 کوچک آن را رسم کنید.
د) بهره ولتاژ را محاسبه نمایید.

 

کلمات کلیدی :