بخش _ شناخت (ترانزیستور دارلینگتون) یا زوج دارلینگتون
بایاس معکوس در ترانزیستور دارلینگتون Darlington = جفت یا زوج (تاثیر ولتاژ بر پایه؛ کُلکتور ؛ اِمیتر)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته :ترانزیستور دارلینگتون Darlington این به ظاهر تقویت کننده ولتاژ در مدار ساختار و عملکرد جالبی دارد و در انواع مختلف یافت میشود. تفاوت در پایه کلکتور و امیتر سبب بایاس معکوس ترانزیستور دارلینگتون Darlington میشود.
در ساختار ترانزیستور دارلینگتون Darlington با اعمال ولتاژ با پلاریته موافق باعث عبور جریان از یک پیوند PN می شود و چنانچه پلاریته ولتاژ تغییر کند جریانی از مدار عبور نخواهد کرد.اگر ساده بخواهیم به موضوع نگاه کنیم عملکرد یک ترانزیستور دارلینگتون Darlington را می توان تقویت جریان دانست. مدار منطقی کوچکی را در نظر بگیرید که تحت شرایط خاص در خروجی خود جریان بسیار کمی را ایجاد می کند. شما بوسیله یک ترانزیستور دارلینگتون Darlington می توانید این جریان را تقویت کنید و سپس از این جریان قوی برای قطع و وصل کردن یک رله برقی استفاده کنید.موارد بسیاری هم وجود دارد که شما از یک ترانزیستور دارلینگتون Darlington برای تقویت ولتاژ استفاده می کنید. بدیهی است که این خصیصه مستقیما" از خصیصه تقویت جریان این وسیله به ارث می رسد کافی است که جریان وردی و خروجی تقویت شده را روی یک مقاومت بیندازیم تا ولتاژ کم ورودی به ولتاژ تقویت شده خروجی تبدیل شود.
_ife5.gif)
جریان ورودی ای که که یک ترانزیستور دارلینگتون Darlington می تواند آنرا تقویت کند باید حداقل داشته باشد. چنانچه این جریان کمتر از حداقل نامبرده باشد ترانزیستور دارلینگتون Darlington در خروجی خود هیچ جریانی را نشان نمی دهد. اما به محض آنکه شما جریان ورودی یک ترانزیستور دارلینگتون Darlington را به بیش از حداقل مذکور ببرید در خروجی جریان تقویت شده خواهید دید. از این خاصیت ترانزیستور دارلینگتون Darlington معمولا" برای ساخت سوییچ های الکترونیکی استفاده می شود.
از لحاظ ساختاری می توان یک ترانزیستور دارلینگتون را با دو ترانزیستور مدل کرد.
ترانزیستور دارلینگتون Darlington اولیه از دو پیوند نیمه هادی تشکیل شده اند و بر حسب آنکه چگونه این پیوند ها به یکدیگر متصل شده باشند می توان آنها را به دو نوع اصلی PNP یا NPN تقسیم کرد. برای درک نحوه عملکرد یک ترانزیستور ابتدا باید بدانیم که یک پیوند (Junction) نیمه هادی چگونه کار می کند.یک پیوند نیمه هادی از نوع PN را مشاهده می کنید. که از اتصال دادن دو قطعه نیمه هادی P و N به یکدیگر درست شده است. نیمه هادی های نوع N دارای الکترونهای آزاد و نیمه هادی نوع P دارای تعداد زیادی حفره (Hole) آزاد می باشند. بطور ساده می توان منظور از حفره آزاد را فضایی دانست که در آن کمبود الکترون وجود دارد.
بایاس معکوس در ترانزیستورهای دارلینگتون
اگر به این تکه نیمه هادی از خارج ولتاژی بصورت آنچه که ولتاژ اعمال کنیم در مدار جریانی برقرار می شود و چنانچه جهت ولتاژ اعمال شده را تغییر دهیم جریانی از مدار عبور نخواهد کرد . این پیوند نیمه هادی عملکرد ساده یک دیود را مدل می کند. یکی از کاربردهای دیود یکسوسازی جریان های متناوب می باشد. از آنجایی که در محل اتصال نیمه هادی نوع N به P معمولآ یک خازن تشکیل می شود پاسخ فرکانسی یک پیوند PN کاملآ به کیفیت ساخت و اندازه خازن پیوند بستگی دارد. به همین دلیل اولین ترانزیستور دارلینگتون Darlington ساخته شده توانایی کار در فرکانسهای رادیویی - مثلآ برای آشکار سازی - را نداشتند.معمولآ برای کاهش این خازن ناخاسته، سطح پیوند را کاهش داده و آنرا به حد یک نقطه می رسانند.
تاثیر ولتاژ بر پایه های امیتر و کلکتور در ترانزیستورهای دارلینگتون
برای هریک از لایه های نیمه هادی که در یک ترانزیستور دارلینگتون Darlington وجود دارد یک پایه در نظر گرفته شده است که ارتباط مدار بیرونی را به نیمه هادی ها میسر می سازد. این پایه ها به نامهای Base (پایه) ، Collector (جمع کننده) و Emitter (منتشر کننده) مشخص می شوند. اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان Collector و Emitter دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه Collector به مراتب از Emitter بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند.طرز کار پایه های ترانزیستور دارلینگتون Darlington به اینصورت است، چنانچه پیوند BE را بصورت مستقیم بایاس (Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود 0.6 تا 0.7 ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان امیتر و کلکتور می توان جریان بسیار بالایی کشید. در حالت عادی میان امیتر و کلکتور هیچ مدار بازی وجود ندارد .
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک