الکترونیک و تجهیزات الکترونیکی

(قسمت دوم)

قسمت اول

مقاومت

مقدار جریانی که در یک مدار قرار دارد به کمک مقاومت ها کنترل می شود. مقاومتی بالا تنها به مقدار اندکی جریان اجازه عبور می دهد. مقاومت های متغیر (رئوستا)، از کربن یا سیم ساخته شده اند و یک جزء لغزان دارند که مقدار مقاومت را تغییر می دهد.

درواقع مقاومت یک عنصر الکتریکی دو پایه است که مطابق قانون اهم V=IRهنگامی که جریان الکتریکی از آن عبور کند بین پایه‌هایش اختلاف ولتاژ ایجاد میشود. این قطعه مصرف بسیاری در الکترونیک دارد. برای تشخیص مقدار اهم مقاومت‌ها از رنگهای روی آن استفاده می‌شود و یک رنگ نقره‌ای یا طلایی نیز در آخر این رنگ‌ها به عنوان درصد خطا در نظر گرفته می‌شود.

مقاومت های وابسته به نور نیز در نور بیشتر مقاومت کمتری دارند. خیلی از هادی ها با افزایش دما، رفته رفته مقاومت شان کم می شود.

آمپلی فایر

آمپلی فایر مداری دارد که یک پیام الکتریکی کوچک را بزرگ تر می کند ترانزیستورها پیام تقویت شده (قوی) را به بلندگو می فرستند. همه دستگاه های الکترونیکی که صدا تولید می کنند به تقویت کننده نیاز دارند. درواقع صدای تولیدی توسط هر دستگاه صوتی به تنهایی قابل شنیدن نمی باشد. بنابراین صدا باید به آمپلی فایر فرستاده شود تا طی چند مرحله تقویت و تفکیک سازی شود. سپس به بلندگو ها در هر کانال ارسال شود. خروجی آمپلی فایر با بلندگو ها باید یکسان باشد.

ترانزیستور

ترانزیستور یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی می‌باشد. ترانزیستور یکی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم و ژرمانیم ساخته می‌شود. یک ترانزیستور در ساختار خود دارای پیوندهای پیوند نوع N و پیوند نوع P می‌باشد.

ترانزیستور از یک نیمه رسانای نوع Pساخته شده است که بین دو نیمه رسانای نوع N قرار گرفته است. لایه میانی بخش میانی ترانزیستور با پایه، و دو شاخه دیگر پخش کنند (گسیلنده) و جمع کننده (گردآور) هستند. ترانزیستورها اجزایی هستند که جریان الکتریکی را تقویت می کنند. آن ها قادر به قطع و وصل جریان هستند و محدوده زیادی از علائم را تغییر می دهند. آن ها با چند میلی آمپر از یک منبع 12 ولتی یا کمتر کار می کنند.ترانزیستورهایی که با ولتاژ زیاد سر و کار دارند داغ می کنند و باید جاذب های فلزی برای انتقال گرما در آن ها استفاده شود.

یک تغییر کوچک در جریان که به مرکز ترانزیستور می رسد تغییرات را در جمع کننده ایجاد می کند، بنابراین وقتی یک پیام کوچک به وسط ترانزیستور داده می شود یک پیام بزرگ تر در جمع کننده ایجاد می کند به چنین عملی تقویت پیام اطلاق می شود.

ترانزیستورهای جدید به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: ترانزیستورهای اتصال دوقطبی (BJT) و ترانزیستورهای اثر میدانی (FET). اعمال جریان در BJTها و ولتاژ در FETها بین ورودی وترمینال مشترک رسانایی بین خروجی و ترمینال مشترک را افزایش می‌دهد، از اینرو سبب کنترل جریان بین آنها می‌شود. مشخصات ترانزیستورها به نوع آن بستگی دارد. لغت «ترانزیستور» به نوع اتصال نقطه‌ای آن اشاره دارد، اما انی سمبل قدیمی با سمبل‌هایی را کردند که اختلاف ساختار ترانزیستور دوقطبی را به صورت دقیقتر نشان می‌داد، اما این ایده خیلی زود رها شد.

در مدارهای آنالوگ، ترانزیستورها در تقویت کننده‌ها استفاده می‌شوند، (تقویت کننده‌های جریان مستقیم، تقویت کننده‌های صدا، تقویت کننده‌های امواج رادیویی) و منابع تغذیه تنظیم شده خطی. همچنین از ترانزیستورها در مدارات دیجیتال بعنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می‌شود، اما به ندرت به صورت یک قطعه جدا، بلکه به صورت بهم پیوسته در مدارات مجتمع یکپارچه بکار می‌روند. مداراهای دیجیتال شامل گیت‌های منطقی، حافظه با دسترسی تصادفی (RAM)، میکروپروسسورها و پردازنده‌های سیگنال دیجیتال (DSPs) هستند. ترانزیستور می‌تواند به عنوان سوییچ نیز کار کند. ترانزستور سه پایه دارد.

اهمیت ترانزیستور

ترانزیستور از سوی بسیاری بعنوان یکی از بزرگترین اختراعات در تاریخ نوین مطرح شده‌است، در رتبه بندی از لحاظ اهمیت در کنار ماشین چاپ، خودرو و ارتباطات الکترونیکی و الکتریکی قرار دارد. ترانزیستور عنصر فعال کلیدی در الکترونیک مدرن است. اهمیت ترانزیستور در جامعه امروز متکی به قابلیت آن برای تولید انبوه که از یک فرایند (ساخت) کاملاً اتوماتیک که قیمت تمام شده هر ترانزیستور در آن بسیار ناچیز است استفاده می‌کند.

اگرچه میلیون‌ها ترانزیستور هنوز تکی (به صورت جداگانه) استفاده می‌شوند ولی اکثریت آنها به صورت مدار مجتمع (اغلب به صورت مختصر IC و همچنین میکرو چیپ یا به صورت ساده چیپ نامیده می‌شوند) همراه با دیودها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و دیگر قطعات الکترونیکی برای ساخت یک مدار کامل الکترونیک ساخته می‌شوند. یک گیت منطقی حاوی حدود بیست ترانزیستور است در مقابل یک ریزپردازنده پیشرفته سال 2006 که می‌تواند از بیش از 7/1 میلیون ترانزیستور استفاده کند (ماسفت‌ها).

قیمت کم، انعطاف پذیری و اطمینان از ترانزیستور یک قطعه همه کاره برای وظایف غیرمکانیکی مثل محاسبه دیجیتال ساخته‌است. مدارات ترانزیستوری به خوبی جایگزین دستگاه‌های کنترل ادوات و ماشین‌ها شده‌اند. استفاده از یک میکروکنترلر استاندارد و نوشتن یک برنامه رایانه‌ای که عمل کنترل را انجام می‌دهد اغلب ارزان تر و موثرتر از طراحی مکانیکی معادل آن می‌باشد. بعلت قیمت کم ترانزیستورها و ازاینرو رایانه‌ها گرایشی برای دیجیتال کردن اطلاعات وجود دارد.

با رایانه‌های دیجیتالی که توانایی جستجوی سریع، دسته بندی و پردازش اطلاعات دیجیتال را ارائه می‌کنند، تلاش بیشتری برای دیجیتال کردن اطلاعات شده‌است. در نتیجه امروزه داده‌های رسانه‌ای بیشتری به دیجیتال تبدیل می‌شوند، در پایان توسط رایانه تبدیل شده و به صورت آنالوگ در اختیار قرار می‌گیرد. تلویزیون، رادیو و روزنامه‌ها چیزهایی هستند که تحت تاثیر این انقلاب دیجیتال واقع شده‌اند.

کاربردترانزیستور

ترانزیستور دارای 3 ناحیه کاری می‌باشد. ناحیه قطع/ناحیه فعال(کاری یا خطی)/ناحیه اشباع ناحیه قطع حالتی است که ترانزیستور در آن ناحیه فعالیت خاصی انجام نمی‌دهد. اگر ولتاژ بیس را افزایش دهیم ترانزیستور از حالت قطع بیرون آمده و به ناحیه فعال وارد می‌شود در حالت فعال ترانزیستور مثل یک عنصر تقریباً خطی عمل می‌کند اگر ولتاژ بیس را همچنان افزایش دهیم به ناحیه‌ای می‌رسیم که با افزایش جریان ورودی در بیس دیگر شاهد افزایش جریان بین کلکتور و امیتر نخواهیم بود به این حالت می‌گویند حالت اشباع و اگر جریان ورودی به بیس زیاد تر شود امکان سوختن ترانزیستور وجود دارد.

ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد. در مدارات آنالوگ ترانزیستور در حالت فعال کار می‌کند و می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و... استفاده کرد. و در مدارات دیجیتال ترانزیستور در دو ناحیه قطع و اشباع فعالیت می‌کند که می‌توان از این حالت ترانزیستور در پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و... استفاده کرد. به جرات می‌توان گفت که ترانزیستور قلب تپنده الکترونیک است.

      ادامه دارد...

منبع:  eca، Wikipedia، electronic، daneshjookit،کتاب آشنایی با فناوری نانو 2، سلیمی