نام پایه های ترانزیستور و تشخیص پایه های ترانزیستور

در آموزش‌های پیشین مجله ریسمونک ، با ترانزیستور و نحوه عملکرد آن آشنا شدیم. در این آموزش مطالبی را درباره نام پایه های ترانزیستور و تشخیص آن‌ها بیان می‌کنیم.

ترانزیستور پیوندی دو قطبی (BJT)

ترانزیستور یک قطعه نیمه‌هادی با سه پایه کلکتور (Collector)، امیتر (Emitter) و بیس (Base) است و عمدتاً برای تقویت و سوئیچینگ سیگنال‌های الکترونیکی استفاده می شود.  می‌توان گفت جان باردین، ویلیام شاکلی و والتر براتین مخترعان ترانزیستور بوده‌اند. آن‌ها ابتدا ترانزیستور نقطه‌ای را در سال ۱۹۴۷ و سپس در سال ۱۹۴۸ ترانزیستور پیوندی دو قطبی را اختراع کردند. شکل زیر ساختار واقعی و نمای داخلی ترانزیستور پیوندی دو قطبی (BJT) را نشان می‌دهد.

بیس یک BJT نازک‌ترین لایه با حجم کم را دارد. پس از آن، امیتر دارای حجم متوسط است و کلکتور بیشترین حجم را در ساختار ترانزیستور پیوندی دوقطبی اشغال می‌کند. چگالی پایه‌های مختلف ترانزیستور نیز متفاوت است. کلکتور کمترین میزان چگالی ناخالصی را دارد. پس از آن، چگالی ناخالصی بیس متوسط است، در حالی که امیتر ترانزیستور BJT بیشترین چگالی را دارد.

ترانزیستور پیوندی دو قطبی (BJT) دو نوع اصلی دارد:

1. ترانزیستورهای NPN: دو لایه نیمه‌هادی نوع N توسط یک لایه نوع P از هم جدا می‌شوند.
2. ترانزیستورهای PNP: دو لایه نیمه‌هادی نوع P با یک لایه نوع N جدا می‌شوند.

نماد این دو ترانزیستور در جهت پیکان با یکدیگر متفاوت است. اگر پیکان به سمت امیتر باشد، ترانزیستور NPN است و اگر پیکان به سمت بیس باشد، ترانزیستور PNP است. در ترانزیستورهای NPN جهت جریان از کلکتور به امیتر است، در حالی که در ترانزیستورهای PNP جهت جریان از امیتر به کلکتور است. ترانزیستورهای NPN هنگام ورود الکترون‌ها به پایه بیس روشن می‌شوند، در حالی که ترانزیستورهای PNP هنگام ورود حفره‌ها به پایه بیس روشن می‌شوند. در ترانزیستورهای NPN اکثر حامل‌های بار الکترون هستند و در ترانزیستورهای PNP حامل‌های اکثریت حفره‌ها هستند. در صنعت، بیشتر از ترانزیستورهای نوع NPN استفاده می‌شود.

تشخیص نام پایه های ترانزیستور BJT

هر ترانزیستور سه پایه یا پین دارد: امیتر (E)، بیس (B) و کلکتور (C). هنگام استفاده از ترانزیستور در مدار، شناسایی نام پایه های ترانزیستور ضروری است. ظاهر فیزیکی ترانزیستورها دارای پوشش پلاستیکی است و یک طرف ترانزیستور یک سطح صاف و طرف دیگر آن خمیده‌شکل است. نام پایه های ترانزیستور را می‌توان با استفاده از همین شکل ظاهری تشخیص داد. نام پایه های ترانزیستور را می‌توان با نگاه کردن به جهتی که پیکان به سمت آن نشان می‌دهد، به راحتی تشخیص داد. اگر پیکان به سمت امیتر باشد، یک ترانزیستور NPN است. اگر پیکان به سمت بیس باشد، ترانزیستور PNP است.

در بیشتر موارد، وقتی طرف صاف ترانزیستورهای NPN را روبه‌روی خود بگیریم، پین‌ها از چپ به راست به ترتیب کلکتور، بیس و امیتر هستند.

در اغلب ترانزیستورهای PNP برعکس است و اگر طرف صاف را مقابل خود بگیریم، نام پایه های ترانزیستور از چپ به راست امیتر، بیس و کلکتور خواهد بود.

تشخیص نام پایه های ترانزیستور با مولتی متر

هنگام تشخیص نام پایه های ترانزیستور با مولتی‌متر باید این نکته را در نظر داشته باشیم که پایه وسط ترانزیستور BJT همواره بیس است. بنابراین، با قرار دادن پراب مثبت (قرمز) روی پایه وسط و پروب منفی (سیاه) روی دو پایه دیگر ترانزیستور، می‌توان نوع ترانزیستور را تشخیص داد.

ترانزیستور NPN است یا PNP؟

برای تشخیص نوع ترانزیستور مراحل زیر را طی کنید.

1. مولتی‌متر را روی حالت دیود قرار دهید.
2. پراب مثبت (قرمز) مولتی‌متر را روی پین وسط ترانزیستور نگه دارید و سپس پراب منفی (سیاه) را روی یکی دیگر از پین‌های ترانزیستور در هر دو طرف نگه دارید.

با دو مورد زیر روبه‌رو خواهیم بود:

• اگر روی صفحه نمایشگر مولتی‌متر عددی را نشان داده شده است، ترانزیستور NPN است.
• اگر هیچ نتیجه‌ای را نشان نمی‌دهد، ترانزیستور PNP است.

در حالت دیود، مولتی‌متر اندازه ولتاژ یک پیوند p-n نشان می‌دهد که در آن پراب مثبت (قرمز) روی آند (p) و پراب منفی (سیاه) روی کاتد (n) قرار دارد.

تشخیص نام پایه های ترانزیستور NPN

برای تشخیص نام پایه های ترانزیستور NPN با استفاده از مولتی‌متر، مراحل زیر را طی کنید:

1. مولتی‌متر را روی حالت دیود قرار دهید.
2. سپس پراب مثبت (قرمز) مولتی‌متر را روی پین میانی ترانزیستور قرار دهید.
3. در ادامه، پراب منفی (سیاه) را روی پایه سمت چپ قرار داده و عدد نمایش داده شده را بخوانید.
4. سپس، با نگه داشتن پراب سیاه روی پین راست ترانزیستور، عدد مولتی‌متر را بخوانید.

عدد بزرگ‌تر پیوند امیتر-بیس را نشان می‌دهد و عدد کوچک‌تر مربوط به پیوند کلکتور-بیس است.

تشخیص نام پایه های ترانزیستور PNP

به همان ترتیب بخش قبل می‌توان پایه‌های ترانزیستور PNP را مشخص کرد:

1. مولتی‌متر را روی حالت دیود قرار دهید.
2. سپس پراب مثبت (قرمز) مولتی‌متر را روی پایه چپ ترانزیستور قرار دهید.
3. در مرحله بعد، پراب منفی (سیاه) را روی پین میانی قرار دهید و عدد صفحه نمایش را بخوانید.
4. سپس با نگه داشتن پراب مثبت (قرمز) در پایه سمت راست ترانزیستور، مقدار روی نمایشگر را بخوانید.

عدد بزرگ‌تر پیوند امیتر-بیس را نشان می‌دهد و عدد کوچک‌تر مربوط به پیوند کلکتور-بیس است.

شکل‌های زیر به خوبی نشان می‌دهند که ترانزیستور چگونه تست می‌شود. در اصل، با دو دیود مواجهیم و با هر مولتی‌متری که قابلیت تست دیود دارد، می‌توان ترانزیستور را تست کرد. فقط یک مسئله وجود دارد و آن این است که بدانیم کدام پین را تست کنیم.

در شکل بالا رایج‌ترین ترکیب پین‌ها آورده شده است. در SMD اغلب از بسته‌ای بسیار شبیه به TO۲۲۰ استفاده می‌شود. برای ترانزیستورهای NPN، پراب قرمز را در پشت پیکان و پراب سیاه را روی سر پیکان قرار دهید تا افت ولتاژ‌ دیود را اندازه بگیرید. برای PNP برعکس است.

تشخیص نام پایه های ترانزیستور MOSFET

شکل‌های زیر نماد ماسفت کانال N و P و مدار آن را در هنگام اندازه‌گیری نشان می‌دهند. آنچه معمولاً قابل بررسی است این است که دیود در مدار ماسفت بوده و سوئیچ نیز باز باشد. سوئیچ فقط در صورتی که ولتاژ گیت صفر باشد، باز خواهد بود و با ولتاژ مثبت کافی (برای کانال N) در گیت، سوئیچ بسته می‌شود.

این ماسفت را ماسفت مد افزایشی می‌نامند. وقتی ولتاژی به گیت اعمال شود، ترانزیستور روشن می‌شود. نوع FET دیگری وجود دارد به نام حالت تخلیه، که تا زمان اعمال ولتاژ منفی روشن است. این نوع ماسفت بسیار نادر است، اما گاهی اوقات در نسخه‌های JFET مورد استفاده قرار می‌گیرد (در JFET خازن با یک دیود در جهت غیررسانا جایگزین شده است) که این‌ها نیز نسبتاً نادر هستند.

برخی از نسخه‌های رایج SMD را در تصویر زیر می‌بینید. اولی SO۸ است و معمولاً به راحتی در بورد مشاهده می‌شود، زیرا بیشتر پین‌ها متصل هستند. SO۸ دومی دو ترانزیستور در یک بسته است.

رایج‌ترین نسخه‌های پایه‌دار به شکل زیر هستند.

تست ترانزیستور با hFE مولتی متر

اغلب مولتی‌مترهای بازار یک تستر ترانزیستور دارند که با نام “hFE” روی سلکتور آن مشخص شده است. این حروف نمایانگر بهره ترانزیستور هستند. به چند دلیل این تستر تقریباً کارایی مناسبی ندارد:

• ترانزیستورها در بسته‌های مختلفی وجود دارند و تستر تنها یک نوع آن‌ها با پایه‌های نازک را پشتیبانی می‌کند. انواع SMD یا ترانزیستورهای قدرت (مانند TO۲۲۰) را نمی‌توان با این تستر تست کرد.
• امروزه بسیاری از ترانزیستورها ماسفت (MOSFET) هستند، اما تستر تنها از انواع BJT پشتیبانی می‌کند.
• تستر فقط ترانزیستورهایی با پایه‌های تخت را تست می‌کند و در تست ترانزیستورهایی که در مدار لحیم شده‌اند ناکارآمد است.
• این تستر ساختار ساده‌ای دارد و ممکن است نتیجه اشتباهی را نشان دهد.

علاوه بر موارد بالا، تستر ایمنی مولتی‌متر را به خطر می‌اندازد. فاصله ایمنی از قسمت فلزی داخل مولتی‌متر تا جایی که می‌توانید انگشت خود را روی سوکت تستر ترانزیستور بگذارید، نسبتاً کم است و اگر ترانزیستور را در سوکت قرار دهید، آن فاصله هم از بین می‌رود (وقتی ولتاژ بالا را اندازه می‌گیریم، ممکن است ولتاژ‌ درون مولتی‌متر زیاد شود).

در اینجا سه ترانزیستور در اندازه‌های مختلف داریم: ‌سیگنال کوچک اس ام‌ دی (SOT۲۳)، سیگنال کوچک پایه‌دار (TO۹۲) و قدرت (TO۲۲۰) و دو نوع ترانزیستور BJT و MOSFET.

برای تست، یک ترانزیستور را در سوکت مخصوص قرار داده و سلکتور را روی hFE تظیم کنید. سپس می‌توانید بهره را ببینید (در یک جریان نامشخص). بدیهی است که این ترانزیستور کار می‌کند.

+ در ریسمونک بخوانید:

آغاز ثبت نام وام دانشجویی از امروز