دانلود مقاله مقاومت و دیود

انواع مقاومت : مقاومت ها انواع مختلفی دارند .

معمول ترین و متداول ترین نوع مقاومت ها ، مقاومت های کربنی می باشند که قیمت بسیار پایینی (حدود 10 تومان) دارند واز چند صدم اهم تا 10 میلیون اهم هستند .
مقاومت های لایه کربنی ، لایه فلزی ، اکسید فلزی ، سیمی و آجری از انواع دیگر مقاومت هستند.
مقاومت متغیر که به آن پتانسیومتر می گویند نوعی از مقاومت است که مقدارش قابل تنظیم می باشد (این نوع مقاومت ها کشویی یا محوری می باشند که با چرخاندن محور یا حرکت به بالا وپایین می توان مقدار مقاومت را تنظیم کرد) .
نوع دیگری از مقاومت ، مقاومت حرارتی (ترمیستور) می باشد که مقدار آن با تغییرات دما عوض می شود .

از این مقاومت دو نوع NTC و PTC وجود دارد که نوع NTC با افزایش دما مقدارش کاهش می یابد و نوع PTC با افزایش دما مقدارش زیاد می شود .
نوعی دیگر از مقاومت ، مقاومت نوری (LDR) می باشد که اگر نور به آن بتابد مقدارش کم می شود (به شکل ها توجه کنید)



در این قسمت با دو کلمه خیلی مشهور آشنا می شوید :

۱)کیلو اهم(K) : کیلو اهم برابر ۱۰۰۰ اهم است مثلاْ اگر مقدار مقاومتی ۵۶ کیلو اهم باشد یعنی همان ۵۶۰۰۰ اهم است (و وقتی می گوییم یک کیلو گرم همان ۱۰۰۰ گرم است و یا یک کیلو بایت همان ۱۰۰۰ بایت است)

۲)مگا اهم(M) : مگا اهم برابر میلیون اهم است مثلاْ وقتی می گوییم مقدار
مقاومتی۲/۱ مگا اهم است یعنی ۱۲۰۰۰۰۰ اهم مقاومت دارد .

مقاومت را در مدار با نمادY نشان می دهند و مقاومت متغیر را با نماد نشان می دهند.

نکته: گاهی اوقات برای نمایش مقاومتی مثلاً KΩ ۳/۶ را به صورت ۳K۶ نشان داده و یا برای نمایش مقاومت ۸/۱Ω یا 10Ω آن را به صورت 8R1 و یا 10R نشان می دهند.
در نقشه های شماتیک (schematic) مقاومت را با حرف R نشان می دهند.


تشخیص مقدار مقاومت : برای تشخیص مقدار مقاومت به حلقه های رنگی روی بدنه آن توجّه می کنیم مقاومت ها چهار یا پنج حلقه رنگی روی بدنه خود دارند ؛ در مقاومت هایی با چهار حلقه رنگی حلقه اوّل و دوم نشان دهنده عددی است که با توجّه به جدول می توان مقدار آن را مشخص کرد ؛ حلقه سوم مضربی از ده می باشد(01/0 ، 1/0 ، 1 ، 10 ، 100 ، 1000 ، 10000 و...) که با رنگ خاصی مشخص می شود ؛ حلقه چهارم نیز درصد خطای مقاومت را نشان می دهد که با رنگ خاصی مشخص می شود ؛ حلقه چهارم نیز درصد خطای مقاومت را نشان می دهد که با رنگ خاصی مشخص می شود (به جدول های زیر توجّه کنید) :
تشخیص مقدار مقاومت : برای تشخیص مقدار مقاومت به حلقه های رنگی روی بدنه آن توجّه می کنیم مقاومت ها چهار یا پنج حلقه رنگی روی بدنه خود دارند ؛ در مقاومت هایی با چهار حلقه رنگی حلقه اوّل و دوم نشان دهنده عددی است که با توجّه به جدول می توان مقدار آن را مشخص کرد ؛ حلقه سوم مضربی از ده می باشد(01/0 ، 1/0 ، 1 ، 10 ، 100 ، 1000 ، 10000 و...) که با رنگ خاصی مشخص می شود ؛ حلقه چهارم نیز درصد خطای مقاومت را نشان می دهد که با رنگ خاصی مشخص می شود ؛ حلقه چهارم نیز درصد خطای مقاومت را نشان می دهد که با رنگ خاصی مشخص می شود (به جدول های زیر توجّه کنید) : جدول ۱ جدول۲ جدول ۳ همان طور که مشاهده می کنید جدول 1 مقدار دو حلقه اوّل مقاومت چهار حلقه را نشان می دهد و جدول 2 مقدار حلقه سوم و جدول 3 مقدار حلقه چهارم را نشان می دهد .

لازم به ذکر است که حلقه چهارم فاصله بیشتری نسبت به سایر حلقه ها دارد .

در مقاومت های پنج حلقه حلقه اوّل ، دوم و سوم نشان دهنده عددی می باشند، حلقه چهارم مضربی از ده است و حلقه پنجم نیز درصد خطای مقاومت را نشان می دهد (جدول های زیر را ببینید) .

جدول ۴ جدول ۵ جدول ۶ همان طور که درجدول های 4 تا 6 مشاهده می کنید ، جدول 4 مربوط به سه حلقه رنگی اوّل در مقاومت پنج حلقه می باشد و جدول 5 مربوط به حلقه چهارم مقاومت پنج حلقه و جدول 6 مربوط به حلقه پنجم می باشد و همیشه حلقه پنجم در مقاومت پنج حلقه از بقیه ی حلقه ها فاصله ی بیشتری دارد .

در مثال های زیر نحوه تشخیص حلقه ها را می بینید : در شکل های زیر مقدار مقاومت را مشخص کنید : در شکل بالا حلقه قرمز رنگ نشان دهنده عدد 2 ، حلقه زرد نشان دهنده عدد 4 ، حلقه قهوه ای نشان دهنده عدد 1 و حلقه ای که با سایر حلقه ها فاصله بیشتری دارد(حلقه قهوه ای رنگ) ، نشان دهنده درصد خطای 1 % این مقاومت است .

پس مقدار این مقاومت برابر Ω 240 با خطای 1 % است .

شکل بالا نشان دهنده مقاومت 5 حلقه می باشد و همان طور که مشاهده می کنید حلقه پنجم (قرمز رنگ) که نشان دهنده خطای 2 % مقاومت است با سایر حلقه ها فاصله بیشتری دارد .

حلقه قهوه ای رنگ نشان دهنده عدد 1 ، دو حلقه سیاه بعد از آن نشان دهنده عدد 0 و حلقه سیاهی که به حلقه قرمز نزدیک تر است نشان دهنده عدد 1 است .

پس این مقاومت مقدارش Ω 100 با خطای 2 % است .

شکل بالا مقاومت 6/5 کیلو اهم با خطای 5 % را نشان می دهد .

شکل بالا مقاوت 6/5 کیلو اهم با خطای 20 % نشان می دهد.

توان در مقاومت چیست؟

وقتی که جریان از درون مقاومت عبور می کند، این قطعه شروع به داغ شدن می کند (مقداری از جریان تلف می شود و به گرما تبدیل می شود).

در این صورت هرچه ولتاژ اعمال شده به مقاومت بیشتر باشد، گرمای تولید شده هم بیشتر خواهد شد بنابراین برای مقاومت ها توان تعریف می کنیم و توان یک مقاومت میزان تحمل گرما توسط مقاومت را نشان می دهد هرچه توان مقاومتی بیشتر باشد، اندازه ی آن مقاومت بزرگتر می شود و می تواند بهتر گرمای خود را به محیط اطراف منتقل کند.

نکته: اگر مقاومت بیش از اندازه گرم شود ممکن است مقدار آن (که بر حسب اهم است) تغییر پیدا کند و یا در بدترین شرایط آتش بگیرد!

نکته: مقدار توان یک مقاومت برحسب معیار استانداردی سنجیده می شود و این توان بر حسب وات (W) است توانهای معمول در مقاومت ها 32/1وات،16/1 وات، 8/1 وات، 4/1 وات ،2/1 وات، 1وات به بالا می باشد و در شکل زیر می توانید از چپ به راست سه مقاومت 8/1 وات، 4/1 وات ،2/1 وات را مشاهده کنید که در کنار لامپ 12Vاتومبیل قرار دارند و هرچه توان آنها بیشتر شده است، اندازه ی آنها نیز بزرگتر شده است.

خازن (Capacitor):خازن نیز مانند مقاومت، انواع مختلفی دارد.

متداول ترین نوع خازن، خازن الکترولیتی و سرامیکی می باشند که قیمت بسیار پایینی دارند (حدود 30 تومان برای خازن سرامیکی و 80 تومان برای خازن الکترولیتی) البته هرچه ظرفیت خازن و یا ولتاژ کار خازن بیشتر شود، قیمتش نیز بیشتر خواهد شد.

خازنهای سرامیکی ظرفیت بسیار کمی دارند(مشهور ترین نوع خازن سرامیکی خازن عدسی است که شبیه به عدس است).

خازنهای لایه فلزی، تانتالیوم(این نوع خازن قیمت بالایی دارد و بسیار سمّی است و به هیچ وجه نباید شکسته شود)،میکا، پلی استیرن، پلی کربنات، پلی پیروپیلن و پلی استر از انواع دیگر خازن هستند (شکل های 10 تا 1۳ را ببینید).

خازن را در نقشه های شماتیک با حرف C نشان می دهند و خازن غیر قطبی را با نماد و خازن متغیر را با نماد و خازن قطبی (مانند خازن الکترولیتی) را با نماد یا نمایش می دهند.

در بعضی از کتاب های قدیمی نام خازن را ظرفیت نامیده اند.

معرفی چهار واحد بسیار مشهور: 1)میلی(m): میلی یعنی هزارم(3-10).

مثلاً وقتی می گوییم یک میلی متر یعنی یک هزارم متر و وقتی می گوییم ده میلی فاراد یعنی 010/0 (۲-10) فاراد.

2)میکرو(): میکرو یعنی میلیونیوم(6-10).

مثلاً ۶/۳F یعنی 0000063/0 فاراد.

3)نانو(n): نانو یعنی میلیاردیوم(9-10).

مثلاً 3nF یعنی 000000003/0 فاراد.

4)پیکو(p): پیکو یعنی تریلیونیم(12-10).

مثلاً 63pF یعنی 000000000063/0 فاراد.

تشخیص مقدار خازن ها: در خازنهای الکترولیتی که ظرفیت بسیار بالایی دارند که ظرفیت همه ی آنها بر روی بدنه شان نوشته شده است(بر حسب F).

این نوع خازنها قطبی هستند یعنی دارای سر مثبت و سر منفی هستند که معمولاً سر منفی بر روی بدنه خازن مشخص شده است و باید دقت کرد که سر منفی و مثبت اشتباه وصل نشوند چون در این صورت مایع الکترولیت داخل آن به گاز تبدیل می شود و احتمالاً باعث منفجر شدن خازن می شود و یا از خازن خارج می شود در این صورت ظرفیت خازن تا حد زیادی کم خواهد شد و دیگر خازن به درد نمی خورد.

در خازن های عدسی و پلی استر معمولاً عدد 1، 2 یا 3 رقمی بر روی بدنه آنها درج شده است که مقدار ظرفیت این نوع خازن را مشخص می کنند و نحوه تشخیص ظرفیت بدین صورت است: اگر عدد 1 یا 2 رقمی بر روی بدنه این خازنها درج شده بود همان عدد مقدار ظرفیت خازن بر حسب pF (پیکو فاراد) ، و اگر عدد 3 رقمی بر روی بدنه آنها نوشته شده بود، (مثلاً 223) دو رقم سمت چپ را می نویسیم (یعنی 22) و به جای شماره رقم سمت راست صفر می گذاریم (یعنی 22000) و این عدد بیانگر مقدار خازن بر حسب pF است.

نکته: بر روی بعضی از مقاومت ها نیز مانند خازن ها ارقامی مانند بالا دج می شود که در مورد آن بعداْ صحبت می کنیم.

نکته مهم: همه ی خازن ها و مقاومت ها مقدار استانداردی دارند.

مثلاً مقاومت 35Ω هرگز ساخته نشده است و فقط مقدار استاندارد 33Ω، 36Ωو 39Ω وجود دارد و یا خازن 11F وجود ندارد و فقط خازن 10F وجود دارد.

نکته: بر روی بدنه بعضی از خازنها(ترجیحاً قدیمی) اعداد رنگی مانند مقاومت ها چاپ می شود که مقدار ظرفیت خازن را مشخص می کنند که از پرداختن به آنها خودداری می کنیم.

نیمه هادی ها (Semiconductors): قطعاتی هستند که از وسایل نیمه رسانا (مثل سیلیکون[Si]، ژرمانیوم[Ge] و...) ساخته شده اند.نیمه هادیها اصل انقلاب الکترونیک دیجیتال (رقمی) هستند و انواع بسیار مختلفی دارند مانند: دیود، ترانزیستور، تریستور، ترایاک، دیاک و آی سی.

1)دیود(Diode): همان طور که در سطح 1 گفته شد، این قطعه جریان را یکسو می کند.

دیود ها انواع گوناگونی دارند.

دیود زنر، دیود سیلیکونی، دیود ژرمانیوم و فتو دیود، از انواع دیود هستند.

فتودیودها (Photo Diode) که به آنها دیود نوری گفته می شود، وقتی نور به آنها بتابد، جریان را از خود عبور می دهند.

LED ها نیز نوعی دیود هستند که به آنها دیود نوری می گویند و از از خود نور تولید می کنند (نورهای مادون قرمز، قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، بنفش، سفید و ماورای بنفش از جمله نور های تولید شده LED هستند).

لازم به ذکر است که حداکثر جریان قابل تحمل LED ،۵۰mA است(ولی اگر جریان LED از 20mA بیشتر شود، تغییر محسوسی در نور آن مشاهده نمی شود) و اگر جریان بیشتری از ۵۰mA از LED بگذرد، LED می سوزد و برای جلوگیری از این اتفاق، باید LED را با یک مقاومت سری کنیم.

مثلاً ولتاژ لازم برای روشن شدن LED قرمز حدود 1/2 ولت می باشد و اگر ما بخواهیم این LED را با ولتاژ 4 ولت روشن کنیم و مصرف جریان LED ،۲۰mA باشد، به مقاومتی به میزان زیر نیاز داریم: (4-2/1)÷0/002=950Ω که این مقاومت باید با LED سری شود و در حالت کلّی مقدار این مقامت به صورت: مقدار مقاومت لازم بر حسب اهم(جریان مورد نظر برای LED)÷[(ولتاژ لازم برای روشن شدن LED)-(ولتاژ اعمال شده به LED)] است.

هر چقدر رنگ LED به سمت ماورای بنفش میل می کند، ولتاژ لازم برای روشن شدن LED بیشتر می شود (مثلاً LED های ماورای بنفش برای روشن شدن، به حدود 7/3 ولت نیاز دارند).

در شکل زیر چند نوع LED مشاهده می کنید.

دیود سیلیکونی و دیود ژرماتیوم چیست؟

دیود سیلیکونی از سیلیسیوم (Si) ساخته می شود و دیود ژرمانیوم نیز از ژرمانیوم ساخته می شود.

این نوع دیودها انواع گوناگونی دارند مانند دیود شاتکی، دیود زنر و...

.

حدود 25 درصد مواد سازنده ی زمین را سیلیکون تشکیل می دهد؛ امّا استخراج آن به صورت خالص بسیار دشوار است.

سیلیکون در دمای بالا حدود 1400 درجه سانتی گراد و هنگام ذوب شدن در کوره، نسبت به مواد دیگر واکنش بسیار نشان می دهدو بیشتر مواد موجود در کوره را جذب می کند.

کاتد و آند در دیود چیست؟

به سری از دیود کاتد می گویند که به قطب منفی وصل می شود و به سری از دیود آند می گویند که به قطب مثبت وصل می شود.

اگر در دیود، کاتد و آند را به همین تر تیبی که گفته شد به منبع وصل کنیم، به شرط اینکه ولتاژ لازم برای شروع شروع به کار دیود کافی باشد، جریان قابل قابل توجّه ای از دیود عبور می کند و در این صورت می گوییم دیود به حالت هدایت رفته است یعنی از خود جریان عبور می دهد.

اگر کاتد و آند را بر عکس بالا وصل کنیم (یعنی سر کاتد را به قطب مثبت وصل کنیم و سر آند را به قطب منفی وصل کنیم) هر چقدر ولتاژ بالا باشد، جریان کمی دیود عبور می کند تا اینکه به ازای یک ولتاژ بالا (حدود 800 ولت) ناگهان جریان زیادی از دیود عبور می کند که به آن ولتاژ شکست دیود می گویند.

یعنی در این ولتاژ دیود دیگر جریان را یکسو نمی کند.

جریان اشباع معکوس چیست؟

می دانید اگر کاتد قطب منفی وصل شود و آند نیز به قطب مثبت وصل شود، جریان زیادی از دیود و از آند به کاتد عبور می کند ولی جریان بسیار کمی نیز از کاتد به آند می رود که به آن جریان اشباع معکوس می گویند.

برق متناوب (AC) چیست؟

برق مستقیم (DC) را ادیسون اختراع کرد ولی متناوب را دانشمندی به نام نیکولا تسلا ابداع کرد.

برق متناوب، برقی است که در یک لحظه مثبت و در لحظه ای دیگر منفی است (چه از نظر ولتاژ وچه از نظر جریان).

کار دیود این است که فقط قسمت منفی (یا مثبت) برق متناوب را از خود عبور می دهد.

(مگر در حالتی که دیود دچار شکست شده باشد که در این صورت تمام برق متناوب را از خود عبور میدهد).

دیود محافظ چیست؟

در بعضی از مدارها دو سر + و – باتری، نباید اشتباه وصل شود (قطبیت معکوس نداشته باشد) چون در این صورت ممکن است که مدار آسیب ببیند دیود محافظ جلوی این اتفاق را می گیرد.

ظرفیت خازنی دیود: در اکثر دیودها کمی ولتاژ در دیود ذخیره می شود (مانند خازن) که به این ولتاژ ظرفیت خازنی دیود می گویند.

دیود زنر چیست؟

دیود زنر دیودی است که ولتاژ معکوس را دائماً ارائه می کند.

مثلاً دیود زنر 6/3 ولت را در نظر می گیریم این دیود اگر به برق 12V وصل شود ولتاژ خروجی آن فقط 6/3 ولت خواهد بود.

دیود زنر را در نقشه های شماتیک با نمایش می دهند و پایه ی آند و کاتد آن را نیز مشاهده می کنید دیود شاتکی چیست؟

وقتی دیود در حالت هدایت به سر می برد برای رفتن به حالت عدم هدایت مدت زمانی لازم دارد که به خاطر ظرفیت خازنی دیود است.

در دیود شاتکی که اتصال بین یک نیمه رسانا و یک فلز صورت می گیرد، این ظرفیت خازنی تا حدود زیادی کم شده است.

کاربرد این دیود در آشکار سازها و سوئیچ های سریع است.

دیود شاتکی را در نقشه های شماتیک با نمایش می دهند که پایه ی کاتد و آند آن را نیز مشاهده می کنید.

تانل دیود چیست؟

تفاوت این دیود با دیود های عادی، در چگالی بالای ناخالصی در نیم رساناها است.

سرعت قطع و وصل این دیود بسیار سریع است.

این دیود در ولتاژهای خاصی دارای مقاومت منفی (به مقاومتی منفی می گویند که به مدار توان می دهد) است.

تانل دیود را در نقشه های شماتیک با نمایش می دهند که پایه ی کاتد و آند آن نیز در شکل مشخص است.

دیود های قدرت: این دیودها مانند دیودهای معمولی است با این تفاوت که این دیود ها می توانند گذر جریانی از 6 آمپر تا 75 آمپر را تحمّل کنند و اندازه این دیودها نسبت به دیود معمولی بزرگتر است.

دیود واراکتور: به دیودی که ظرفیت خازنی آن مورد استفاده قرار گیرد، دیود واراکتور می گویند.

در این دیود با تغییر ولتاژ معکوس، ظرفیت خازنی اش تغییر می کند بنابراین به نوان خازن متغیر با ولتاژ عمل می کند و کاربرد آن در تنظیم خودکار گیرنده های رادیویی است و محدوده ظرفیت این دیودها حدود 2500 پیکو فاراد است.

دیود واراکتور را با نمایش می دهند که پایه ی کاتد و آند آن را در شکل مشاهده می کنید.

فتو دیود (Photo Diode): به دیودی می گویند که جریان اشباع معکوس با شدت نور تابیده شده به سطح آن تقریباً متناسب است.

بنابراین از آن به عنوان آشکار ساز نوری استفاده می شود.

فتو دیود به صورت معکوس در مدار قرار می گیرد.

به فتو دیود، دیود نوری نیز می گویند (آن را با دیود نورانی LED اشتباه نگیرید).

فتو دیود را در نقشه های شماتیک با نمایش می دهند.

که پایه ی کاتد و آند آن را در شکل مشاهده می کنید.

در نقشه های شماتیک کلیّه ی دیودها را با نام D و فتودیود را با نام PD و دیود زنر را با Dz نشان می دهند.

نکته: در کلیّه ی دیودها پایه ی کاتد را علامت گذاری می کنند تا از پایه ی آند تشخیص داده شود (مانند حلقه ها رنگی مقاومت ها) در دیود های معمولی پایه کاتد را با یک خط مشکی نشان می دهند و به صورت است.

دیود معمولی ممکن است دیود شاتکی، دیود زنر و یا هر دیود سیلیکونی یا دیود ژرمانیوم باشد (به غیر از دیود قدرت و LED).

دیود ها انواع دیگری نیز دارند مانند دیود وارون، دیود گان، دیود پین و دیود لیزری که بعداً آنها را شرح می دهیم.

نکته: هدف از سری کردن دیودها، افزایش ولتاژ شکست دیود و هدف از موازی کردن دیودها، افزایش جریان عبوری از آنهاست.

انواع اندازه ی LED: LED اندازه های مختلفی دارد و بر حسب میلی متر است که این اندازه، همان اندازه ی قسمت پلاستیکی LED می باشد که بر حسب میلی متر است.

متداول ترین این اندازه ها 1mm، 2mm، 4mm و 8mm می باشند.

برای تشخیص پایه ی کاتد و آند در LED به سطح ۴ مراجعه کنید.

فرکانس چیست؟

به تغییراتی که متحرک در یک ثانیه انجام می دهد فرکانس می گویند و واحد آن نیز هرتز (Hz) می باشد.

مثلاً قتی می گوییم فرکانس برق شهر 50Hz است به این معناست که ولتاژ و جریان برق شهری در یک ثانیه 50 بار مثبت، 50 بار منفی و100 بار برابر صفر است.

پالس نیز نوعی فرکانس است.

2)ترانزیستور (Transistor): ترانزیستور در سال 1948 ساخته شد (توسط جان باردین، والتر براتین و ویلیام شاکلی) که نامش از ادغام دو کلمه ی Transfer(حمل و نقل) و ) Resistor مقاومت) گرفته شده است.

در 23 سپتامبر 1947 جان باردین (John Bardeen)، والتر براتین (Walter Brattain) و ویلیام شاکلی(William Shockley) برای اوّلین بار نشان دادند که قطعه ای نیم رساتا به نام ترانزیستور می تواند خاصیت تقویت کنندگی داشته باشد.

البته این قطعه مشکلاتی هم داشت که قابل پیش بینی نبود.

شاکلی به تحقیقات خود ادامه داد و در سال 1951 اوّلین ترانزیستور پیوندی قابل اطمینان خود را به جهان عرضه کرد و در سال 1956 هر سه نفر آنها به طور مشترک جایزه ی نوبل در فیزیک را به خاطر کشف خود گرفتند و در سال 1972 باردین موفّق شد دومین جایزه ی نوبل را به خاطر تحقیق بر روی ابر رسانایی دریافت کند.

شاکلی در سال 1955 آزمایشگاه های بل را ترک کرد تا شرکت خود را در زمینه ی نیمه رساناها در نزدیکی خانه اش در پالتو آلتو راه اندازی کند، لزا شروع به استخدام افراد کرد.

البته او در استخدام افراد بسیار سختگیر بود و تنها افراد جوان، پرشور و با استعداد را استخدام می کرد.

شرکت در مسیر موفّقیت گام بر می داشت ولی اکثر کارکنان آن نمی توانستند رفتار نا متعارف شاکلی را در مورد پرداخت حقوق تحمّل کنند.

دو سال بعد، هشت تن از زبده ترین کارمندان شاکلی شرکت وی را ترک کردند.

این هشت تن که شاکلی آنها را هشت خائن می نامید، شرکتی به نام فیر چایلد (Fairchild) را تأسیس کردند که تنها چند ساختمان دورتر از آن شرکت بود.

بنیان گذاران فیر چایلد بیش از پنجاه شرکت دیگر تأسیس کردند.

یکی از بزرگترین آنها را رابرت نویس (Robert Noyce) و دو نفر از گروه هشت نفری فیر چایلد راه اندازی کردند.

آنها نام این شرکت را اینتل (Intel مخفف Intelligence است) گذاشتند.

نکته: در تمام نقشه های شماتیک ترانزیستور را با نام Tr یا T و یا Q نمایش می دهند.

ترانزیستورها انواع مختلفی از نظر نوع و کارکرد دارند.

از معمول ترین ترانزیستورها از نظر کارکرد می توان به ترانزیستور های قدرت، ترانزیستورهای صوتی، ترانزیستورهای دارلینگتون، ترانزیستورهای فرکانس متوسط، ترانزیستورهای بَی دَیرِکشنال (Baey Directional یا همان ترانزیستورهای دوجهتی)، ترانزیستورهای ولتاژ بالا، ترانزیستورهای سوئیچی (کلیدی) و بسیاری دیگر اشاره کرد.

ترانزیستورهای قدرت هماطور که از نامشان پیداست برای کار در جریانهای زیاد طراحی شده اند و به شدت داغ می شوند و برای جلوگیری از بیشتر داغ شدن آنها، آنها را روی خنک کننده (Heat sink های آلومینیومی که نمونه ی آنها را در داخل کامپیوتر و روی CPU می توانید مشاهده کنید) نصب می کنند.

رادیاتور در ترانزیستور چیست؟

رادیاتور همان خنک کننده است که گرمای ترانزیستورهای قدرت را منتقل می کند.

به خنک کننده هیت سینک (Heat Sink) می گویند.

ترانزیستورهای قدرت معمولاً بدنه کاملاً فلزی و یا نیمه فلزی دارند تا بتوانند گرما را به خوبی منتقل کنند (به هیت سینک).

ترانزیستورهای دارلینگتون معمولاً در داخلشان دو ترانزیستور و گاهی دو ترانزیستور بعلاوه یک دیود دارند.

انواع ترانزیستورها از نظر نوع: 1)ترانزیستورهای تک قطبی: این نوع ترانزیستورها از سه پایه ی امیتر (Emitter)، بیس 1 (Base 1) و بیس 2 تشکیل شده است که به آن ترانزیستور تک پیوندی یا دیود با بیس دوتایی می گویند.

ترانزیستور 2N2646 نمونه ای از این ترانزیستورها است.

2)تراتزیستورهای دوقطبی (BJT=Bipolar Junction Transistor): این نوع ترانزیستور ها از سه پایه به نام های: 1) امیتر (Emitter)، 2) کلکتور (Collector) و 3) بیس (Base) تشکیل شده است که در نقشه های شماتیک پایه ی امیتر را با حرف E، پایه ی کلکتور را با حرف C و پایه ی بیس را با حرف B نشان می دهند.

این ترانزیستور دارای دو نوع مثبت (PNP) و منفی (NPN) می باشد و نوع منفی آن را در نقشه های شماتیک با نماد نمایش می دهند و نوع مثبت آن را با نماد نمایش می دهند.

در ترانزیستور BJT نوع منفی، اگر در پایه ی B ولتاژ کمی وجود داشته باشد (که این ولتاژ حتماً باید مثبت باشد)، در این صورت مشاهده می کنیم که جریان زیادی از پایه ی C به سمت پایه ی E جاری خواهد شد (همانطور که در شکل ترانزیستور دو قطبی که در بالا آمده، مشاهده می کنید) و در این حالت می گوییم که ترانزیستور به حالت هدایت رفته است (یعنی از خود جریان عبور می دهد).

در ترانزیستور PNP (یعنی مثبت)، اگر در پایه ی بیس ولتاژ منفی وجود داشته باشد، آنگاه جریان زیادی از پایه ی E به سمت C جاری خواهد شد که عکس ترانزیستور NPN می باشد و در این حالت می گوییم که ترانزیستور به حالت هدایت می رود (یعنی از خود جریان عبور می دهد).

نکته: در ترانزیستور NPN، جریان بسیار کمی در حد چند میکرو آمپر از پایه ی امیتر (E) به سمت کلکتور (C) جاری می شود که مقدار آن به دما و ولتاژ ترانزیستور بستگی دارد که به این جریان، جریان اشباع معکوس می گویند.

در ترانزیستور PNP نیز این جریان از پایه ی C به پایه ی E جاری می شود که به این جریان نیز جریان اشباع معکوس می گویند.

3)ترانزیستور های اثر میدانی (FETField-Effect Transistor): عملکرد این ترانزیستور با ترانزیستور BJT کاملاً متفاوت است این ترانزیستور از دو نوع n-کانال و p-کانال تشکیل شده است (بعداً می کوییم که کانال یعنی چه؟).

بعضی از ترانزیستور های اثر میدانی (FET ها) دارای سه پایه و برخی دیگر دارای چهار پایه می باشند.

در FET های سه پایه نام این سه پایه عبارتند از: 1) گیت (Gate)، 2) درین (ِDrain) و 3) سورس (Source) و پایه ی گیت را با حرف G، پایه ی درین را با حرف D و پایه ی سورس را با حرف S نشان می دهند.

نوع منفی FET های سه پایه منفی را با نمایش داده و نوع مثبت آن را با نمایش می دهند.

در FET های چهار پایه علاوه برسه پایه ی بالا یک پایه ی بیس نیز وجود دارد و آن را با حرف B نشان می دهند.

FET های چهار پایه نیز از دو نوع n-کانال و p-کانال تشکیل شده اند و دارای دو مد تهی و افزایشی می باشند که در مد تهی، نوع n را با نمایش می دهند و نوع p را با نمایش می دهند و در مد افزایشی نوع n را با نمایش می دهند و نوع p را با نمایش می دهند.

ترانزیستور های اثر میدانی به چندین نوع تقسیم می شوند که به معرفی بعضی از آنها می پردازیم: 1) ترانزیستور های اثر میدانی با گیت عایق شده (JUGFETJunction-Gate Field-Effect Transistor): این نوع FET دارای سه پایه است.

2) ترانزیستور های اثر میدانی عایق شده (igfet Insulated-Gate Field-Effect Transistor): این ترانزیستور ها معمولاً چهار پایه دارند.

Igfet ها را می توان به روش مسطح تولید کرد، بنابراین این قطعات می توانند آنقدر کوچک باشند که چندین هزار از آنها روی یک ترشه سیلیکون (SiSilicon و به آن در فارسی سیلیسیوم می گویند) جای گیرند بنابراین کاربرد گسترده ای در ذخیره سازی سیگنال های دیجیتالی و کامپیوتر ها و تجهیزات مشابه دارند.

3) ترانزیستور های MosFET (Metal oxide semiconductors): که به چند نوع تقسیم می شوند مانند ترانزیستور های DMOS، TMOS و VMOS.

نکته: ترانزیستورهای دارلینگتون به دو PNP و NPN تقسیم می شوند که نوع PNP آن را با نمایش داده و نوع NPN آن را با نمایش می دهند.

از دیگر ترانزیستورها می توان به ترانزیستورهای رشد داده شده، ترانزیستورهای سد سطحی انتشاری، ترانزیستورهای اپیکسیال و ترانزیستورهای مسطح اشاره کرد.

به شرح پیشرفته ی کلیّه ی ترانزیستور های ذکر شده ی بالا خواهیم پرداخت در این سطح فقط قصد داشتیم با این ترانزیستور ها آشنا شوید.

تشخیص پایه های ترانزیستور: معمولاً در هر ترانزیستور ترتیب چیدمان پایه های ترانزیستور، در هر ترانزیستور فرق دارد و باید با توجّه به عکس های راهنما این پایه ها را از هم تشخیص داد.

مثلاً ترانزیستور C1959 را در نظر می گیریم و ترتیب پایه های آن به صورت می باشد.

3) تریستور (Thyristor): این قطعه از وصل شدن چهار نیمه هادی (دو نیمه هادی مثبت و دو نیمه هادی منفی) تشکیل شده است که دارای دو یا سه یا چهار پایه می باشد.

کاربرد این قطعه در قطعات سوئیچینگ وکنترل توان است.

تریستور دو پایه: به این نوع از تریستور، تریستور بدون گیت یا تریستور دیود می گویند که ساده ترین نوع تریستور است که از دو پایه ی آند و کاتد تشکیل شده است تریستور دو پایه دوجهته را با نمایش می دهند و تریستور دو پایه ی یک جهته را با نمایش می دهند.

تریستور سه پایه: این تریستور که به آن تریستور تریود می گویند از سه پایه به نام های آند، کاتد و گیت تشکیل شده است و اگر در پایه ی گیت پالسی با جریان 100mA و 5V وجود داشته باشد، تریستور می تواند جریان 250A را در ولتاژ 250V تحمّل کند و افت ولتاژ در دو سر تریستور در این حالت به حدود 2V می رسد.

تریستورهای جدید سه پایه می توانند جریانی در حدود 1000A و ولتاژی در حدود 5/2 کیلو ولت را تحمّل کنند و به همین دلیل در کنترل آسانسورها و...

کاربرد دارند.

تریستور سه پایه را با نمایش می دهند.

تریستور چهار پایه: این نوع تریستور دارای چهار پایه ی آند، کاتد، گیتn و گیتp می باشد و با اعمال سیگنال مثبت به گیتp یا سیگنال منفی به گیتn می توان تریستور را به حالت هدایت برد.

خاصیت دیگر تریستور چهار پایه این است که با اعمال سیگنال منفی به گیتp یا اعمال سیگنال مثبت به گیتn می توان تریستور را به وضعیت خاموش برد.

تریستور چهار پایه را سوئیچ کنترل شده ی سیلیکونی می گویند.

تریستور چهار پایه را با نمایش می دهند.

4) ترایاک(Traic): نوع پیشرفته تر تریستور، ترایاک می باشد.

این قطعه نیز از سه پایه تشکیل شده است و می تواند ولتاژ را به صورت دو طرفه هدایت کند.

پایه ی اوّل ولتاژ اصلی آن MT1، پایه ی دوم ولتاژ اصلی آن MT2 و پایه ی گیت، سه پایه ی ترایاک هستند.

چه ولتاژ اعمال شده به MT2 نسبت به MT1 مثبت باشد وچه منفی، می توا پالس های تحریک شده ی مثبت یا منفی را به گیت ترایاک نسبت به MT1 اعمال کرد.

بنابر این ترایاک برای کنترل تمام موج AC مناسب بوده و ترایاک را نیز می توان مانند تریستور در مدارات AC به کار برد.

ترایاک را با نمایش می دهند.

5) دیاک (Diac): این قطعه نوعی دیود زنر دو طرفه می باشد که آن را با نمایش می دهند.

کاربرد این قطعه کم است.

6) مدار مجتمع (IC=Integrated Circuit): یکی از مهم ترین و پر کاربرد ترین قطعات مدار می باشد.

روش ساخت ترانزیستورهای مسطح (igfet ها) برای ساخت مدار مجتمع بسیار مناسب است.

بیشتر مدارهای مجتمع در پوشش های مستطیل شکلی قرار دارند که پایه های آنها در امتداد دو طرف آن با فاصله ی 5ر2 میلی متر قرار می گیرند (بسته دو ردیفه)، این فاصله گذاری با فواصل خطوط مسی روی مدارهای چاپی که مدارهای مجتمع به آن لحیم می شوند مطابقت دارد.

کوشش برای ساخت مدارهای مجتمع از سال 1950 آغاز شد، امّا تا سال 1960 که فرآیند مسطح معرفی شد، این کوشش ها به نتیجه ی عملی نرسید.

اوّلین مدارهای مجتمع مدارهای منطقی (RTL,TTL,ECL و...) بودند که از تعداد زیادی ترانزیستور دو قطبی و مقاومت تشکیل می شدند.

تعداد اجزای هر تراشه کمتر از 100 بود، این تعداد به نام مجتمع سازی در مقیاس کوچک (SSI=Small-Scale integration) نامیده شدند.

ترانزیستورهای MOS که در سال 1966 ساخته شدند، در فرآیند ساخت به انتشار کمتری نیاز داشتند و روی تراشه سطح کمتری را اشغال می کردند، امّا سرعت عملکرد آنها کندتر از ترانزیستورهای دو قطبی بود.

با استفاده از تکنیک MOS امکان افزایش تعداد اجزا تا چند صد عدد در هر تراشه به وجود آمد که مجتمع سازی در مقیاس متوسط (MSI=Medium-Scale Integration) نامیده شد.

صنایع کامپیوتر هنوز به تعداد اجزای بیشتری در واحد سطح نیاز داشتند و در سال 1969 مدار مجتمعی شامل بیش از 10000 ترانزیستور MOS ساخته شد که این پیشرفت مجتمع سازی در مقیاس بزرگ (LSI=Large-Scale Integration) نامیده شد.

تا سال 1975 تعداد اجزا در واحد سطح به 100000 عنصر در هر تراشه رسید.

از سال 1980 امکان کوچک سازی بیشتری فراهم شد و چگالی اجزاء به نیم میلیون جزء در هر تراشه رسید که مجتمع سازی در مقیاس بسیار بزرگ(VLSI=Very-Large-Scale Integration) نامیده شد.