آشنایی اجمالی با کاربردهای ترانزیستورها | ترانزیستور چه کاربردهایی دارد؟

ترانزیستور یک قطعه نیمه‌رساناست که در بردهای الکترونیکی به چشم می‌خورد و وظیفه کنترل و تنظیم جریان الکتریکی را بر عهده دارد. در این قطعه الکترونیکی، سه لایه نیمه‌رسانا به نام‌های امیتر، بیس و کلکتور وجود دارد. ترانزیستورها، کاربردهای متنوع و گسترده‌ای دارند و به عنوان تقویت‌کننده، سوئیچ (کلید)، تثبیت‌کننده ولتاژ و غیره به کار می‌روند. در این مقاله می‌خواهیم کاربردهای ترانزیستورها را به صورت مختصر و مفید بررسی کنیم. در صورت تمایل به آشنایی با کاربردهای متنوع این قطعات الکترونیکی، کافی است 5 دقیقه زمان بگذارید و تا انتهای این مطلب با ما همراه شوید.

1. ایفای نقش تقویت‌کننده در مدارهای الکترونیکی؛ یکی از کاربردهای ترانزیستورها

یکی از مهم‌ترین کاربرد های ترانزیستور ها، تقویت سیگنال‌های الکترونیکی است. وقتی ترانزیستورها برای این هدف به کار می‌روند، قدرت سیگنال‌های ورودی را افزایش می‌دهند و در تقویت جریان و ولتاژ نقش دارند. برخی از ترانزیستورها به تقویت جریان کمک می‌کنند و برخی دیگر در تقویت ولتاژ نقش دارند.

ترانزیستورهای تقویت‌کننده ولتاژ، ولتاژ سیگنال‌های ورودی را افزایش می‌دهند و جریان را ثابت نگه می‌دارند و تقویت‌کننده‌های جریان، ولتاژ را ثابت نگه می‌دارند و جریان را افزایش می‌دهند. ترانزیستور با کنترل جریان عبوری از یک ناحیه نیمه‌رسانا به نام کلکتور توسط جریان ضعیف‌تر در پایه بیس، سیگنال ورودی را تقویت می‌کند و باعث افزایش قدرت سیگنال در خروجی ترانزیستور می‌شود.

2. سوئیچ یا قطع و وصل جریان؛ کاربرد دیگر ترانزیستورها در مدارهای الکترونیکی

یکی دیگر از کاربردهای مهمی که ترانزیستورها در مدارهای الکترونیکی دارند، قطع و وصل جریان است. ترانزیستورها گاه به عنوان سوئیچ یا کلید قطع و وصل جریان در مدارهای دیجیتال مثل کامپیوترها، تلفن‌های همراه و لوازم خانگی دیجیتال ظاهر می‌شوند.

همان‌طور که پیش از این گفتیم، ترانزیستور، با کنترل جریان عبوری از کلکتور توسط جریان ضعیف‌تر در بیس، جریان الکتریکی را در مدار کنترل می‌کند. زمانی که جریان کافی به پایه بیس ترانزیستور اعمال شود، یک میدان الکتریکی در داخل ترانزیستور ایجاد و جریان عبوری از امیتر به کلکتور، کنترل و تنظیم می‌شود. با افزایش جریان بیس، مقاومت بین امیتر و کلکتور کاهش می‌یابد و جریان بیشتری از کلکتور عبور می‌کند. در نهایت، ترانزیستور مانند یک سوئیچ یا کلید الکتریکی عمل می‌کند و مسیر عبور جریان را در مدار باز یا بسته می‌نماید.

3. حضور در مدارهای نوسان‌ساز برای تولید امواج سینوسی با فرکانس و دامنه دلخواه

ترانزیستورها، نقش مهمی در مدارهای نوسان‌ساز ایفا می‌کنند. این قطعات الکترونیکی در مدارهای نوسان‌ساز، به عنوان تقویت‌کننده عمل می‌کنند و با ایجاد بازخورد مثبت، شرایط را برای تولید نوسانات و امواج سینوسی با فرکانس‌های دقیق فراهم می‌کنند.

شیوه عملکرد این قطعات الکترونیکی در مدارهای نوسان‌ساز به این صورت است که در ابتدا، یک سیگنال اولیه با فرکانس و دامنه دلخواه توسط یک منبع سیگنال مانند ژنراتور فرکانس یا شبکه RC ایجاد می‌شود. سپس این سیگنال اولیه به ورودی ترانزیستور، اعمال و توسط آن تقویت می‌شود. بخشی از سیگنال خروجی ترانزیستور به ورودی آن بازگردانده می‌شود تا بازخورد مثبت ایجاد و سیگنال در هر سیکل، تقویت شود.

اگر میزان بازخورد مثبت، کافی باشد، سیگنال در داخل حلقه بازخورد به طور مداوم تقویت می‌شود و نوسانات پایدار به وجود می‌آیند. در نهایت، با تنظیم صحیح فرکانس و دامنه سیگنال اولیه و میزان بازخورد، می‌توان امواج سینوسی با فرکانس و دامنه دلخواه در خروجی نوسان‌ساز تولید کرد.

4. حضور در منبع‌های تغذیه برای تنظیم ولتاژ خروجی

ترانزیستورها برای تنظیم ولتاژ خروجی و تأمین ولتاژ پایدار برای سایر اجزای مدار به کار می‌روند. ترانزیستورها این کار را با کنترل جریان یا ولتاژ عبوری از ترانزیستور انجام می‌دهند. از طرفی در مدارهای حفاظتی موجود در منبع‌های تغذیه برای محافظت از مدار در برابر اضافه‌بار، اتصال کوتاه و نوسانات ولتاژ به کار می‌روند.

آن‌ها با قطع جریان در شرایط نامناسب از آسیب دیدن سایر اجزای مدار جلوگیری می‌کنند. این مزایای ترانزیستورها باعث شده است که تولیدکنندگان از این قطعات در منبع تغذیه کامپیوترها، تلویزیون‌ها، گوشی‌های همراه، شارژرهای باتری، UPSها، اینورترها، سیستم‌های روشنایی LED استفاده کنند.

5. حافظه‌ها؛ یکی دیگر از میزبان‌های اصلی ترانزیستورها

در حال حاضر ترانزیستورها در حافظه‌های DRAM، SRAM و فلش به کار می‌روند. در ادامه شیوه کاربرد و نقش ترانزیستور در هر یک از این حافظه‌ها بیان شده است:

• در حافظه‌های DRAM که رایج‌ترین حافظه در کامپیوترهای امروزی هستند ، از ترانزیستورها برای کنترل جریان الکتریکی و ذخیره بار الکتریکی روی خازن‌ها استفاده می‌شود. این نوع حافظه، از یک سری سلول‌های حافظه تشکیل شده است و برای ذخیره‌سازی اطلاعات از ترانزیستورها و خازن‌ها کمک می‌گیرد.
• در حافظه‌های SRAM نیز از ترانزیستورها برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌شود. سلول‌های حافظه SRAM از ترانزیستورهای دو قطبی (BJT) یا ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) ساخته می‌شوند.
• در حافظه‌های فلش از ترانزیستورهای فلش برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌شود. این نوع از ترانزیستورها می‌توانند بار الکتریکی را در دو حالت مختلف ذخیره کنند.

مواردی که در این مقاله به عنوان کاربردهای ترانزیستورها بیان کردیم، تنها بخشی از کاربردهای این قطعات الکترونیکی هستند. در حال حاضر این قطعات در مبدل‌های DC به AC، حسگرها، قطعات اپتوالکترونیک مثل لیزرها و LEDها و کنترلرهای رباتیک هم به کار می‌روند. با توجه به سیر کنونی تکنولوژی، انتظار می‌رود که در سال‌های آتی، صنایع و دستگاه‌های بیشتری از ترانزیستورها بهره ببرند.

کلام آخر

در این مقاله کوشیدیم با چند مورد از مهم‌ترین کاربردهای ترانزیستورها آشنا شویم. امیدواریم نکاتی که در این مقاله بیان کردیم، شما را به صورت کامل با اهمیت این قطعات الکترونیکی آشنا کرده باشد. از نظر شما ترانزیستورها، چه کاربردهای دیگری دارند؟ لطفاً نظرها و پیشنهادهای خود را با ما در بخش دیدگاه‌ها (زیر همین مقاله) به اشتراک بگذارید.