ترانزیستورها یک دستگاه نیمه هادی با سه درگاه الکتریکی می‌باشند. یکی از این درگاه‌ها برای کنترل ولتاژ یا جریان دو درگاه دیگر است. ترانزیستورها در درجه اول برای تقویت سیگنال‌های الکتریکی یا در عمل به عنوان سوئیچ‌ها در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. ترانزیستورها را می‌توان تقریبا در هر قطعه از تجهیزات الکترونیکی مدرن یافت. در ادامه با دیجی اسپارک همراه باشید.
اشکال ترانزیستور از دو مدار جداگانه تشکیل شده که هر دو، یک منبع تغذیه الکتریکی دارند. خواص الکتریکی ترانزیستورها به گونه‌ای است که یک تغییر کوچک در ولتاژ یا جریان یکی از مدارهای سازنده آن می‌تواند تغییری بزرگ در ولتاژ یا جریان مدار دیگر بوجود آورد. هنگامی که یک ترانزیستور به عنوان یک دستگاه آنالوگ استفاده می‌شود، تغییر در مدار دوم متناسب با تغییر درمدار اول است، هنگامی که یک ترانزیستور به عنوان یک مدار دیجیتال استفاده می‌شود، مدار اول اساسا به عنوان یک سوئیچ برای روشن و خاموش کردن مدار دوم، عمل می‌کند.
ترانزیستور اتصال دو قطبی شامل سه لایه نیمه هادی می‌باشد. ترانزیستور NPN از یک لایه نازک از نیمه هادی نوع P در میان دو لایه از نیمه هادی نوع N تشکیل شده است. ترانزیستور PNP از یک لایه نازک از ماده نوع N در میان دو ماده نوع P تشکیل شده است. بهره برداری از هر دو نوع از نظر مفهومی یکسان است. پس در اینجا عملا نوع NPN مورد بحث می‌باشد.
در ترانزیستور NPN به یکی از ناحیه‌های نوع N ، امیتر و به دیگری کلکتور می‌گویند. ناحیه نوع P پایه نامیده می‌شود. درگاه‌ها به گونه‌ای به منبع تغذیه DC متصل شده‌اند که بیس، ولتاژ بیشتری را نسبت به امیتر حفظ کرده است و همچنین کلکتور هم ولتاژ بیشتری را نسبت به بیس نگه داشته است. به این ترتیب یک جریان به آسانی از امیتر به بیس شار می‌شود. محل اتصال PN در میان آن‌ها بایاس مستقیم است، اما جریانی میان بیس و کلکتور برقرار نیست. محل اتصال PN میان آن‌ها بایاس معکوس است.
انواع ترانزیستور
در جریانی که میان امیتر و بیس جاری است، الکترون‌های آزاد از امیتر وارد بیس می‌شوند. به این علت که جمع کننده ولتاژ بیشتری را نسبت به بیس حفظ می‌کند، این الکترون‌ها به آسانی از بیس به سمت جمع کننده جذب می‌شوند. بیس به گونه‌ای ساخته شده است که بسیار نازک و دارای غلظت کمتری از حفره‌ها باشد بطوری که بسیاری از الکترون‌های آزادی که از سمت امیتر وارد این پایه می‌شوند به سمت کلکتور بروند. بدین ترتیب یک جریان کوچک در مدار خارجی که در آن امیتر و بیس با هم در ارتباط هستند، منجر به یک جریان بزرگ تر در مدار می‌شود که در آن کلکتور و امیتر در ارتباط هستند.
بهره برداری از اتصال ترانزیستور دوقطبی معمولا شامل کنترل جریان در مدار امیتر – کلکتور با تغییر مقداری که در مدار امیتر – بیس جریان دارد، می‌شود. سیگنال‌های ضعیف ورودی که به مدار امیتر – بیس اعمال می‌شوند، تقویت شده و تولید سیگنال‌های خروجی بسیار قوی‌تر در مدار امیتر – کلکتور می‌کنند. در ترانزیستورهای اثر میدانی، جریان خروجی توسط یک میدان الکتریکی کنترل می‌شود که به وسیله تغییر ولتاژ یکی از درگاه‌های ترانزیستور تغییر می‌کند. ترانزیستور اثر میدانی نیاز به جریان ورودی بسیار کمتری از یک ترانزیستور اتصال دوقطبی دارد.
دو نوع عمده از ترانزیستورهای اثر میدانی
اتصال دروازه‌ای ترانزیستور اثر میدانی، نیمه هادی اکسید فلزی ترانزیستور اثر میدانی (MOSFET). امروزه ترانزیستور های MOSFET به طور گسترده استفاده می‌شوند. بهره برداری از MOSFETهای معمولی را می‌توان با کمک ترانزیستور تصویر اثر میدان توضیح داد. سه درگاه ساخته شده از فلز را منبع، گیت و خروجی می‌نامند. منبع و گیت به دو ناحیه جداگانه از نیمه هادی نوع N متصل می‌شوند. دو ناحیه نوع N توسط یک نیمه هادی نوع P جدا شده‌اند. در امتداد یک طرف از ناحیه نوع P یک لایه نازک از دی اکسید سیلیکون وجود دارد. این لایه به عنوان پشتیبانی برای درگاه گیت به کار می‌رود.
انواع ترانزیستور
در این نوع MOSFET، جریان نمی‌تواند به طور معمول بین منبع و گیت به دلیل وجود منطقه نوع N بین آن‌ها برقرار باشد. با این حال هنگامی که یک ولتاژ مثبت به درگاه گیت اعمال می‌شود، میدان الکتریکی گیت، از طریق لایه دی‌اکسید سیلیکون، گسترش می‌یابد. جریان، الکترون‌ها را از ناحیه نوع P به یک کانال نازک در امتداد لایه اکسید می‌کشاند. این کانال یک مسیر رسانا در ناحیه نوع P، میان منبع و خروجی تشکیل می‌دهد و اجازه می‌دهد بار الکتریکی در بین آن‌ها جریان یابد.
یک تغییر کوچک در ولتاژ اعمال شده به گیت، منجر به یک تغییر بزرگ در جریان میان منبع و خروجی می‌شود. MOSFET به طور معمول به عنوان یک سوئیچ استفاده می‌شود. یا هیچ ولتاژی به گیت اعمال نمی‌شود که در این صورت ترانزیستور به طور کامل هر جریانی میان منبع و خروجی مدار را بلوک می‌کند و یا یک ولتاژی به گیت اعمال می‌شود که به طور موثر هر مقاومتی برای جریان میان منبع و خروجی را از بین میبرد.
