Что такое транзистор: Эта страница ещё не существует

Что такое транзистор и с чем его едят?

Смотрите также обзоры и статьи:

Транзистор — полупроводниковый триод. Это уникальный радиокомпонент, изобретение которого перевернуло мир радиоэлектроники! Именно благодаря транзисторам мы имеем всю эту цифровую технику, которая нас окружает! Транзисторы есть в любом современном цифровом устройстве, начиная от простых цифровых часов, и заканчивая сложнейшими компьютерами.

Обычно транзисторы имеют три вывода. Каждый транзистор, это полупроводниковый радиокомпонент, который позволяет входящему электрическому сигналу управлять током в электрической сети. В электрических цепях транзисторы необходимы для усиления сигнала, его изменения или же генерации.

Существует две основные группы транзисторов — биполярные и полевые. Каждая из групп имеет свои подгруппы, а каждая подгруппа и группа свою определенную область применения.

Где применяются транзисторы?

Каждая группа транзисторов имеет свою область применения.

Биполярные транзисторы применяются в основном в аналоговых устройствах и необходимы для усиления поступающих сигналов. Их можно найти в современных радиоприемниках или телевизорах. В общем, во всех устройствах, где необходимо усиливать входящий сигнал.

Полевые транзисторы применяются в основном в различных цифровых устройствах. Реализация современных компьютеров и различной вычислительной техники просто невозможна без применения различных видов и типов полевых транзисторов.

Но часто встречаются и исключения — многие усилители работают на полевых транзисторах, и в то же время биполярные можно найти в схемах различных цифровых устройств. По сути, биполярные и полевые транзисторы имеют минимум отличий, основная разница лишь в способе управления этими компонентами.

Проще перечислить области радиоэлектроники, где транзисторы не применяются.

Отличия и основные характеристики транзисторов Кроме типа, все транзисторы отличаются своими основными характеристиками:

• Максимальным рабочим напряжением;
• Коэффициентом усиления;    
• Максимальным рабочим током;
• Типом корпуса;
• Ну и собственно самим типом.

Все эти параметры необходимо учитывать при проектировании своих собственных устройств или при ремонте испорченных.

Замена испорченных транзисторов

При замене испорченных транзисторов новыми, всегда нужно учитывать их основные параметры. Нельзя устанавливать транзистор в цепь, через которую протекает напряжение больше того, на которое он собственно и рассчитан. Если транзистор установить в такую цепь он просто сгорит.
Также всегда нужно учитывать конфигурацию транзистора, если вы решили заменить компонент аналогом. У аналогичного транзистора может отличатся конфигурация выводов. Если такой транзистор установить в цепь он либо сгорит, либо приведет к порче других компонентов сети чью работу он должен был регулировать.

Так что при замене транзисторов на такие же или аналоги, всегда нужно удостоверится в том, что характеристики обеих транзисторов полностью совпадают.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы — трехэлектродные полупроводниковые радиокомпоненты, которые очень широко распространены в современных аналоговых приборах и устройствах. Это разновидность транзисторов, которые состоят из трех поочередно включенных слоев проводника. Принцип работы биполярных транзисторов базируется на носителей зарядов от одного проводника к другому. В качестве носителей зарядов выступают электроны и так называемые дырки.

Средний электрод обычно называют базой. Он подключается к среднему слою проводника. Остальные два проводник называют коллектором и эмиттером. Эти слои практически неразличимы, но для улучшения электрических свойств прибора эмиттерный слой делают сильно легированным, а слой базы слабо легированным. Это позволяет значительно повысить допустимое коллекторное напряжение.

Применение биполярных транзисторов

Биполярные транзисторы в основном применяются в схемах различных аналоговых приборов. Их часто можно встретить в конструкции современных радиоприемников и радиопередатчиков. Также они часто встречаются в конструкции телевизоров. Чуть реже биполярные транзисторы применяются в различных логических схемах современных цифровых устройств.

Но по большей части они были вытеснены современными полярными транзисторами, которые лучше подходят для работы в логических схемах в составе цифровых устройств.

Кроме того, биполярные транзисторы могут применяться как усилители сигнала в различных СВЧ-излучателях, а также в различных детекторах. Существует множество простых схем детекторов, в состав которых входит несколько простых, дешевых биполярных транзисторов.

Режимы работы биполярных транзисторов Есть несколько режимов работы биполярных транзисторов, которые зависят собственно от того, как они были подключен и как на них подается ток:

1. Нормальный режим — в нем переход эмиттер-база открыт, а переход коллектор-база закрыт.
2. Инверсный режим — наблюдается тогда, когда     переходы открыты в обратном порядке — эмиттер-база закрыт, коллектор-база открыт.
3. В режиме насыщения оба переход открыты и через     транзистор проходят токи насыщения     эмиттера и коллектора, которые направлены через базу.
4. Режим отсечки — режим, в котором p-n переход смещается в обратном направлении, а на     переход эмиттера подается как обратное,     так и прямое смещение напряжения.  
5. Барьерный режим — в таком режиме транзистор работает как своеобразный диод. Для этого, в эмиттерную или коллекторную цепь транзистора устанавливается резистор. Такой режим работы транзистора позволяет строить эффективные схемы каскадов, с большим диапазоном рабочих температур, а также нечувствительностью к параметрам самого транзистора.

Правила безопасности при работе с биполярными транзисторами

Помните, некоторые биполярные транзисторы работают с довольно высоким напряжением! При работе с подключенными транзисторами необходимо быть осторожным, так как неосторожные действия могут повлечь за собой печальные последствия или привести к серьезной поломке устройства.

Всегда подключайте транзистор согласно схеме, так как неправильно подключение также может привести к негативным последствиям.

Ну и конечно же, выбирая транзистор на замену, всегда подбирайте либо точно такой же, либо точный аналог с такими же характеристиками.

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

Что такое Транзистор?

Транзистор — один из самых распространенных полупроводниковых элементов самого широкого применения. Существуют различные

виды транзисторов, но как правило данный электронный компонент имеет три вывода и, как и диод, основывается на явлении p-n перехода. Отсюда происходит его второе название – полупроводниковый триод.

Главным свойством транзистора является управление током, протекающим через него (ток эмиттер–коллектор у биполярных и ток исток–сток у полевых транзисторов), с помощью третьего вывода (база у биполярных и затвор у полевых транзисторов). Иными словами транзисторы зачастую используют как выключатель и/или регулятор силы тока и напряжения.

Биполярный транзистор

Транзисторы данного типа состоят из трех слоев полупроводников с чередующимся типом проводимости:

• Эмиттер (emitter)
• База (base) – на схемах изображается между К. и Э. под прямым углом к несущей черте
• Коллектор (collector) – на схемах обозначен стрелкой.

Таким образом, у биполярных транзисторов имеется два p-n перехода: эмиттер-база и база-коллектор. Наделение полупроводников определенным типом проводимости происходит с помощью легирования — добавления в них специальных примесей. Каждый слой легируется в разной степени.

Различают два типа биполярных транзиторов:

p-n-p, где эмиттер – полупроводник p-типа, база – n-типа, коллектор – p-типа

n-p-n, где эмиттер – полупроводник n-типа, база – p-типа, коллектор – n-типа.

Их схематичное устройство представлено представлено на иллюстрации ниже.

В основе работы биполярных транзисторов лежит следующий процесс, который рассмотрим на примере транзистора со структурой npn в нормальном активном режиме. В этом режиме переход эметтер-база смещён в прямом направлении, иначе говоря, открыт, а переход база-коллектор смещён в обратном направлении или закрыт. При переходе носителей заряда (электронов) из эмиттера через открытый p-n переход эмиттер-база, часть их рекомбинирует с носителями заряда (дырками) в базе. Однако база делается очень тонкой и слабо легированной (по сравнению с эмиттером), из-за чего большая часть электронов, перешедших (инжектированных) в базу из эмиттера, так сказать, «не находит себе в базе места» и, как следствие, диффундирует в коллектор. Сильное электрическое поле обратносмещённого коллекторного перехода захватывает неосновные носители из базы и переносит их в коллекторный слой. Таким образом, ток коллектора практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы. В случае с биполярными транзисторами структуры pnp процесс будет тем же, изменится лишь полярность и направление токов.

Полевой транзистор (униполярный)

Принцип действия полевых транзисторов основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением.

Полевые транзисторы имеют следующие выводы:

• Исток (source) — область, из которой носители заряда уходят в канал
• Затвор (gate) – электрод, на который подается управляющее напряжение
• Сток (drain) – область, в которую носители заряда входят.

Читайте также про другие элементы электрической цепи:

Понравилась статья? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях. А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

До встречи в следующем уроке. Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

Что такое транзистор? Усилители на транзисторах

Трехслойный прибор, состоящий из двух переходов типа р-n называется транзистором. По существу, транзистор представляет собой два последовательно и встречно включенных диода, т. е. крайние слои имеют один тип проводимости (например, n-проводимость), а средний слой имеет р-проводимость. Схематично транзистор типа р—n—р представлен на рис. 1,а.
Средний слой обозначается буквой Б и называется базой. Один из крайних слоев, эмиттирующий носители электрического ток (в транзисторах типа р—n—р — электроны, в транзисторах типа n—р—n—«дырки»), называется эмиттером и обозначается буквой Э. Другой крайний слой, обозначаемый буквой К, называется коллектором.

Если к транзистору типа р—n—р приложить напряжение плюсом к эмиттеру, а минусом к коллектору, то переход эмиттер база (входной диод) будет смещен в прямом направлении, а переход база — коллектор (выходной диод) — в обратном направлении, поэтому ток через транзистор не протекает.

Рис. 1. Транзистор типа р—n—р: а — структура; б — условное обозначение; в — включение транзистора в схему усилителя; г, д — соответственно входные и выходные характеристики транзистора ГТ309А

Для протекания тока необходимо, чтобы запирающее действие перехода база — коллектор было значительно ослаблено или ликвидировано полностью. Этого эффекта можно достичь, если к среднему выводу — базе приложить потенциал, отрицательный по отношению к эмиттеру (рис. 1,в). Таким образом, переход эмиттер — база смещен в прямом направлении и запирающий слой его разрушается.

Запирающий слой перехода база — коллектор значительно ослабляется, так как «дырки» базы перехода заполняются свободными электронами, непрерывно поступающими от источника, включенного к переходу эмиттер — база минусом к базе. При некотором значении разности потенциалов эмиттер — база переход база — коллектор будет настолько ослаблен, что свободные электроны слоя р коллектора смогут беспрепятственно пройти через базу на эмиттер.

Через транзистор начинает протекать ток, причем с увеличением напряжения эмиттер — база, т. е. тока базы I_б, ток коллектора увеличивается.

Зависимость коллекторного тока транзистора I_к от тока базы I_б и приложенного напряжения U_к.э называется выходной характеристикой транзистора. На рис. 1, д приведена выходная характеристика транзистора ГТ309А.

Транзисторные усилители

Рис. 2. Транзисторные усилители

Это семейство линий, выражающих зависимость Iк от напряжения U_к.э на транзисторе при различных значениях тока базы I_б. Из характеристики видно, что коллекторный ток почти не зависит от приложенного напряжения U_к.э (за исключением области очень маленьких по величине напряжений) и в основном определяется величиной тока базы I_б, т. е. работа базы транзистора аналогична работе сетки электронного триода, а сами транзисторы могут быть использованы для усиления, генерирования или преобразования электрических колебаний.

В зависимости от того, какой электрод является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК).

В схеме с ОБ (рис. 2, а) общим электродом является база, входная цепь включает в себя источник и переход Э—Б, а выходная — источник и переход Б—К. Входным является эмиттерный ток, а выходным — ток коллектора, поэтому коэффициент усиления по току схемы с ОБ всегда меньше единицы и это ограничивает ее практическое использование.

В схеме с ОЭ (рис. 2,6) общим электродом является эмиттер, входным током является ток базы, а выходным — ток коллектора, поэтому схема с ОЭ дает большое усиление по току, т. е. имеет большой коэффициент по току, и это определяет очень широкое ее применение в усилителях сигналов малой мощности.

В схеме с ОК (рис. 2,в) общим электродом является коллектор. Эта схема не дает усиления по напряжению, но выходное сопротивление ее невелико, поэтому они позволяют получить усиление сигнала по мощности. Применяют схему с ОК очень редко, главным образом для согласования малого сопротивления с большим выходным сопротивлением предыдущего каскада, в схемах так называемых эмиттерных повторителей.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓

⇒ВНИМАНИЕ⇐

• Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
• Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
• Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
• Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.

⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓

Транзистор принцип действия простым словом. Что такое транзистор и как он работает? Транзисторы

Вне зависимости от принципа работы, полупроводниковый транзистор содержит в себе монокристалл из основного полупроводникового материала, чаще всего это — кремний, германий, арсенид галлия. В основной материал добавлены, легирующие добавки для формирования p-n перехода(переходов), металлические выводы.

Кристалл помещается в металлический, пластиковый или керамический корпус, для защиты от внешних воздействий. Однако, существуют также и бескорпусные транзисторы.

Принцип работы биполярного транзистора.

Биполярный транзистор может быть либо p-n-p, либо n-p-n в зависимости от чередования слоев полупроводника в кристалле. В любом случае выводы называются — база, коллектор и эмиттер. Слой полупроводника, соответствующий базе заключен между слоями эмиттера и коллектора. Он имеет принципиально очень малую ширину. Носители заряда движутся от эмиттера через базу — к коллектору. Условием возникновения тока между коллектором и эмиттером является наличие свободных носителей в области базы. Эти носители проникают туда при возникновении тока эмиттер-база. причиной которого может являться разность напряжения между этими электродами.

Т.е. — для нормальной работы биполярного транзистора в качестве усилителя сигнала всегда необходимо присутствие напряжения некого минимального уровня, для смещения перехода эмиттер-база в прямом направлении. Прямое смещение перехода база-эмиттер приоткрывая транзистор, задает так называемую — рабочую точку режима. Для гармоничного усиления сигнала по напряжению и току используют режим — А. В этом режиме напряжение между коллектором и нагрузкой, примерно равно половине питающего напряжения — т. е выходное сопротивление транзистора и нагрузки примерно равны. Если подавать теперь на переход база — эмиттер сигнал переменного тока, СОПРОТИВЛЕНИЕ эмиттер — коллектор будет изменяться, графически повторяя форму входного сигнала. Соответственно, то же будет происходить и с током через эмиттер к коллектору протекающим. Причем амплитуда тока будет большей, нежели амплитуда входного сигнала — будет происходить усиление сигнала.

Если увеличивать напряжение смещения база — эмиттер дальше, это приведет к росту тока в этой цепи, и как результат — еще большему росту тока эмиттер — коллектор. В конце, концов ток перестает расти — транзистор переходит в полностью открытое состояние(насыщения). Если затем убрать напряжение смещения — транзистор закроется, ток эмиттер — коллектор уменьшится, почти исчезнет. Так транзистор может работать в качестве электронного ключа . Этот режим наиболее эффективен в отношении управления мощностями, при протекании тока через полностью открытый транзистор величина падения напряжения минимальна. Соответственно малы потери тока и нагрев переходов транзистора.

Существует три вида подключения биполярного транзистора. С общим эмиттером (ОЭ) — осуществляется усиление как по току, так и по напряжению — наиболее часто применяемая схема.
Усилительные каскады построенные подобным образом, легче согласуются между собой, так как значения их входного и выходного сопротивления относительно близки, если сравнивать с двумя остальными видами включения (хотя иногда и отличаются в десятки раз).

С общим коллектором (ОК) осуществляется усиление только по току — применяется для согласования источников сигнала с высоким внутренним сопротивлением(импендансом) и низкоомными сопротивлениями нагрузок. Например, в выходных каскадах усилителей и контроллеров.

С общей базой (ОБ) осуществляется усиление только по напряжению. Имеет низкое входное и высокое выходное сопротивление и более широкий частотный диапазон. Это позволяет использовать подобное включение для согласования источников сигнала с низким внутренним сопротивлением(импендансом) с последующим каскадом усиления. Например — в входных цепях радиоприемных устройств.

Принцип работы полевого транзистора.

Полевой транзистор, как и биполярный имеет три электрода. Они носят названия — сток, исток и затвор. Если на затворе отсутствует напряжение, а на сток подано положительное напряжение относительно истока, то между истоком и стоком через канал течет максимальный ток.

Т. е. — транзистор полностью открыт. Для того, что бы его изменить, на затвор подают отрицательное напряжение, относительно истока. Под действием электрического поля (отсюда и название транзистора) канал сужается, его сопротивление растет, а ток через него уменьшается. При определенном значении напряжения канал сужается до такой степени, что ток практически исчезает — транзистор закрывается.

На рисунке изображено устройство полевого транзистора с изолированным затвором(МДП).

Если на затвор этого прибора не подано положительное напряжение, то канал между истоком и стоком отсутствует и ток равен нулю. Транзистор полностью закрыт. Канал возникает при некотором минимальном напряжении на затворе(напряжение порога). Затем сопротивление канала уменьшается, до полного открывания транзистора.

Полевые транзисторы, как с p-n переходом (канальные), так и МОП (МДП) имеют следующие схемы включения: с общим истоком (ОИ) — аналог ОЭ биполярного транзистора; с общим стоком (ОС) — аналог ОК биполярного транзистора; с общим затвором (ОЗ) — аналог ОБ биполярного транзистора.

По рассеиваемой в виде тепла мощности различают:
маломощные транзисторы — до 100 мВт;
транзисторы средней мощности — от 0,1 до 1 Вт;
мощные транзисторы — больше 1 Вт.

Важные параметры биполярных транзисторов.

1. Коэффициент передачи тока(коэффициент усиления) — от 1 до 1000 при постоянном токе. С увеличением частоты постепенно снижается.
2. Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером(при разомкнутой базе) У специальных высоковольтных транзисторов, достигает десятков тысяч вольт.
3.Предельная частота, до которой коэффициент передачи тока выше 1. До 100000 гц. у низкочастотных транзисторов, свыше 100000 гц. — у высокочастотных.
4.Напряжение насыщения эмиттер-коллектор — величина падения напряжения между этими электродами у полностью открытого транзистора.

Важные параметры полевых транзисторов.

Усилительные свойства полевого транзистора определяются отношением приращения тока стока к вызвавшему его приращению напряжения затвор — исток, т. е.

ΔI d /ΔU GS

Это отношение принято называть крутизной прибора, а по сути дела оно является передаточной проводимостью и измеряется в миллиамперах на вольт(мА /В).

Другие важнейшие параметры полевых транзисторов приведены ниже:
1. I Dmax — максимальный ток стока.

2.U DSmax — максимальное напряжение сток-исток.

3.U GSmax — максимальное напряжение затвор-исток.

4.Р Dmax — максимальна мощность, которая может выделяться на приборе.

5.t on — типовое время нарастания тока стока при идеально прямоугольной форме входного сигнала.

6.t off — типовое время спада тока стока при идеально прямоугольной форме входного сигнала.

7.R DS(on)max — максимальное значение сопротивления исток — сток в включенном(открытом) состоянии.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт

Транзисторы представляют собой миниатюрные электронные переключатели. Из них, как из кирпичиков, строится процессор — «мозг» компьютера.

Как и обычный электрический выключатель, транзистор может находиться в двух состояниях — «включено» и «выключено». Такое «двоичное» поведение транзистора используется при обработке информации в компьютере.

Единственный вид информации, который «понимают» компьютеры — это электрические сигналы, имеющие два состояния — «включено» и «выключено». Чтобы понять, как применяются транзисторы, надо знать основные принципы работы логических электронных схем.
Логические электронные схемы состоят из нескольких элементов. Один из этих элементов — это электрическая цепь, по которой протекает ток. Второй элемент — электронный ключ, устройство, которое открывает и закрывает путь протекания электрического тока, замыкая или размыкая цепь.

Транзисторы не имеют движущихся частей и переключаются из выключенного состояния во включенное и обратно с помощью электрических сигналов. Включение и выключение транзисторов лежит в основе работы процессоров.

Как транзистор обрабатывает информацию

Устройство, имеющее, подобно транзистору, два состояния, может быть названо двоичным. Включенное состояние транзистора можно обозначить единицей, а выключенное — нулем. Последовательностями и наборами нулей и единиц, вырабатываемых множеством транзисторов, можно представлять буквы, числа, цвета и графические объекты. Такой принцип называется двоичным представлением.

Каждый символ алфавита имеет свой двоичный эквивалент. Внизу написано имя JOHN и его эквивалент в двоичном виде. В двоичном виде, используя переключающие свойства транзисторов, можно представлять и более сложные объекты — графику, звуковую и видеоинформацию.
Ниже приведена таблица двоичных эквивалентов , содержащая двоичные представления всех букв английского алфавита.

Многие материалы, в том числе все металлы, проводят электрический ток. Материалы, не проводящие электрический ток, называются диэлектриками. Чистый кремний, являющийся основным материалом большинства транзисторов, называют полупроводником, поскольку его проводимостью можно управлять путем введения примесей.

Анатомия транзистора

Добавление определенных видов примесей к кремнию, из которого изготавливают транзисторы, изменяет его кристаллическую структуру и увеличивает его способность проводить электрический ток. Кремний с примесью бора называется кремнием p-типа (от positive — положительный), поскольку в его кристаллической решетке не хватает электронов. Кремний с примесью фосфора содержит избыток свободных электронов и называется кремнием n-типа.

Состояние транзистора

Транзистор имеет три электрода: исток, сток и затвор.

В транзисторе n-типа исток и сток заряжены отрицательно и находятся над положительно заряженной областью в подложке из кремния p-типа.

При приложении к затвору положительного напряжения электроны p-кремния втягиваются в область под затвором, образуя обогащенный электронами канал между истоком и стоком.

Если приложить к затвору положительное напряжение, эти электроны начинают двигаться от истока к стоку. При этом транзистор проводит ток — находится во включенном состоянии.

Если напряжение с затвора снимается, электроны перестают втягиваться в область между истоком и стоком, проводящий канал разрушается и транзистор перестает пропускать ток — «выключается».

Влияние

Микропроцессоры, использующие переключающие свойства транзисторов, могут решать самые разнообразные задачи — от простой обработки текстов до редактирования видеоматериалов. Современные процессоры способны выполнять сотни миллионов операций в секунду на одном кристалле.
Процессоры применяются везде — в автомобилях, медицинских приборах, телевизорах, компьютерах и космических кораблях. В их основе всегда лежит обработка двоичной информации с помощью транзисторов.

В этом цикле статей мы попытаемся просто и доходчиво рассказать о таких непростых компонентах, как транзисторы.

Сегодня этот полупроводниковый элемент встречается почти на всех печатных платах, в любом электронном устройстве (в сотовых телефонах, в радиоприёмниках, в компьютерах и другой электронике). Транзисторы являются основой для построения микросхем логики, памяти, микропроцессоров… Вот давайте и разберёмся, что это чудо из себя представляет, как работает и чем вызвана такая широта его применения.

Транзистор — это электронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий с помощью входного сигнала управлять током.

Многие считают, что транзистор усиливает входной сигнал. Спешу огорчить, — сами по себе, без внешнего источника питания, транзисторы ничего не усилят (закон сохранения энергии ещё никто не отменял). На транзисторе можно построить усилитель, но это лишь одно из его применений, и то, для получения усиленного сигнала нужна специальная схема, которая проектируется и рассчитывается под определённые условия, плюс обязательно источник питания.

Сам по себе транзистор может только управлять током.

Что нужно знать из самого важного? Транзисторы делятся на 2 большие группы: биполярные и полевые. Эти 2 группы отличаются по структуре и принципу действия, поэтому про каждую из этих групп мы поговорим отдельно.

Итак, первая группа — биполярные транзисторы .

Эти транзисторы состоят из трёх слоёв полупроводника и делятся по структуре на 2 типа: pnp и npn . Первый тип (pnp) иногда называют транзисторами прямой проводимости, а второй тип (npn) — транзисторами обратной проводимости.

Что означают эти буквы? Чем отличаются эти транзисторы? И почему именно двух проводимостей? Как обычно — истина где-то рядом. Всё гениальное — просто. N — negative (англ.) — отрицательный. P — positive (англ.) — положительный. Это обозначение типов проводимостей полупроводниковых слоёв из которых транзистор состоит. «Положительный» — слой полупроводника с «дырочной» проводимостью (в нём основные носители заряда имеют положительный знак), «отрицательный» — слой полупроводника с «электронной» проводимостью (в нём основные носители заряда имеют
отрицательный знак).

Структура и обозначение биполярных транзисторов на схемах показаны на рисунке справа. У каждого вывода имеется своё название. Э — эмиттер, К — коллектор, Б — база. Как на схеме узнать базовый вывод? Легко. Он обозначается площадкой, в которую упираются коллектор и эмиттер. А как узнать эмиттер? Тоже легко, — это вывод со стрелочкой. Оставшийся вывод — это коллектор. Стрелочка на эмиттере всегда показывает направление тока. Соответственно, для npn транзисторов — ток втекает через коллектор и базу, а вытекает из эмиттера, для pnp транзисторов наоборот, — ток втекает через эмиттер, а вытекает через коллектор и базу.

Тонем в теории глубже… Три слоя полупроводника образуют в транзисторе два pn-перехода. Один — между эмиттером и базой, его обычно называют эмиттерный, второй — между коллектором и базой, его обычно называют коллекторный.

На каждом из двух pn-переходов может быть прямое или обратное смещение, поэтому в работе транзистора выделяют четыре основных режима, в зависимости от смещения pn-переходов (помним да, что если на стороне с проводимостью p-типа напряжение больше, чем на стороне с проводимостью n-типа, то это прямое смещение pn-перехода, если всё наоборот, то обратное). Ниже, на рисунках, иллюстрирующих каждый режим, стрелочками показано направление от большего напряжения к меньшему (это не направление тока!). Так легче ориентироваться: если стрелочка направлена от «p» к «n» — это прямое смещение pn-перехода, если от «n» к «p» — это обратное смещение.

Режимы работы биполярного транзистора :

1) Если на эмиттерном pn-переходе прямое смещение, а на коллекторном — обратное, то транзистор находится в нормальном активном режиме (иногда говорят просто: «активный режим», — опуская слово нормальный). В этом режиме ток коллектора зависит от тока базы и связан с ним следующим соотношением: Iк=Iб*β. Активный режим используется при построении транзисторных усилителей.

2) Если на обоих переходах прямое смещение — транзистор находится в режиме насыщения . При этом ток коллектора перестаёт зависеть от тока базы в соответствии с указанной выше формулой (в которой был коэффициент β), он перестаёт увеличиваться, даже если продолжать увеличивать ток базы. В этом случае говорят, что транзистор полностью открыт или просто открыт. Чем глубже мы уходим в область насыщения — тем больше ломается зависимость Iк=Iб*β. Внешне это выглядит так, как будто коэффициент β уменьшается. Ещё скажу, что есть такое понятие, как коэффициент насыщения. Он определяется как отношение реального тока базы (того, который у вас есть в данный момент) к току базы в пограничном состоянии между активным режимом и насыщением.

3) Если у нас на обоих переходах обратное смещение — транзистор находится в режиме отсечки . При этом ток через него не течёт (за исключением очень маленьких токов утечки — обратных токов через pn-переходы). В этом случае говорят, что транзистор полностью закрыт или просто закрыт. Режимы насыщения и отсечки используются при построении транзисторных ключей.

4) Если на эмиттерном переходе обратное смещение, а на коллекторном — прямое, то транзистор попадает в инверсный активный режим . Этот режим является довольно экзотическим и используется редко. Несмотря на то, что на наших рисунках эмиттер не отличается от коллектора и по сути они должны быть равнозначны (посмотрите ещё раз на самый верхний рисунок, — на первый взгляд ничего не изменится, если поменять местами коллектор и эмиттер), на самом деле у них есть конструктивные отличия (например в размерах) и равнозначными они не являются. Именно из-за этой неравнозначности и существует разделение на «нормальный активный режим» и «инверсный активный режим».

Иногда ещё выделяют пятый, так называемый, «барьерный режим». В этом случае база транзистора закорочена с коллектором. По сути правильнее было бы говорить не о каком-то особом режиме, а об особом способе включения. Режим тут вполне обычный — близкий к пограничному состоянию между активным режимом и насыщением. Его можно получить и не только закорачивая базу с коллектором. В данном конкретном случае вся фишка в том, что при таком способе включения, как бы мы не меняли напряжение питания или нагрузку — транзистор всё равно останется в этом самом пограничном режиме. То есть транзистор в этом случае будет эквивалентен диоду.

Биполярный транзистор управляется током. То есть, для того, чтобы между коллектором и эмиттером мог протекать ток (по другому говоря, чтобы транзистор открылся), — должен протекать ток между эмиттером и базой (или между коллектором и базой — для инверсного режима). Более того, величина тока базы и максимально возможного тока через коллектор (при таком токе базы) связаны постоянным коэффициентом β (коэффициент передачи тока базы): I Б *β=I K .

Кроме параметра β используется ещё один коэффициент: коэффициент передачи эмиттерного тока (α). Он равен отношению тока коллектора к току эмиттера: α=Iк/Iэ. Значение этого коэффициента обычно близко к единице (чем ближе к единице — тем лучше). Коэффициенты α и β связаны между собой следующим соотношением: β=α/(1-α).

В отечественных справочниках часто вместо коэффициента β указывают коэффициент h 21Э (коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером), в забугорной литературе иногда вместо β можно встретить h FE . Ничего страшного, обычно можно считать, что все эти коэффициенты равны, а называют их зачастую просто «коэффициент усиления транзистора».

Что нам это даёт и зачем нам это надо? На рисунке слева изображены простейшие схемы. Они эквивалентны, но построены с участием транзисторов разных проводимостей. Также присутствуют: нагрузка, в виде лампочки накаливания, переменный резистор и постоянный резистор.

Смотрим на левую схему. Что там происходит? Представим себе, что ползунок переменного резистора в верхнем положении. При этом на базе транзистора напряжение равно напряжению на эмиттере, ток базы равен нулю, следовательно ток коллектора тоже равен нулю (I К =β*I Б) — транзистор закрыт, лампа не светится. Начинаем опускать ползунок вниз
— напряжение на нём начинает опускаться ниже, чем на эмиттере — появляется ток из эмиттера в базу (ток базы) и одновременно с этим — ток из эмиттера в коллектор (транзистор начнёт открываться). Лампа начинает светиться, но не в полный накал. Чем ниже мы будем перемещать ползунок переменного резистора — тем ярче будет гореть лампа.

И тут, внимание! Если мы начнём перемещать ползунок переменного резистора вверх — то транзистор начнёт закрываться, а токи из эмиттера в базу и из эмиттера в коллектор — начнут уменьшаться. На правой схеме всё то же самое, только с транзистором другой проводимости.

Рассмотренный режим работы транзистора как раз является активным. В чём суть? Ток управляет током? Именно, но фишка в том, что коэффициент β может измеряться десятками и
даже сотнями. То есть для того, чтобы сильно менять ток, протекающий из эмиттера в коллектор, нам достаточно лишь чуть-чуть изменять ток, протекающий из эмиттера в базу.

В активном режиме транзистор (с соответствующей обвязкой) используется в качестве усилителя.

Мы устали… отдохнём немного…

И снова вперёд!

Теперь разберёмся с работой транзистора в качестве ключа. Смотрим на левую схему. Пусть переключатель S будет замкнут в положении 1. При этом база транзистора через резистор R притянута к плюсу питания, поэтому ток между эмиттером и базой отсутствует и транзистор закрыт. Представим, что мы перевели переключатель S в положение 2. Напряжение на базе становится меньше, чем на эмиттере, — появляется ток между эмиттером и базой (его величина определяется сопротивлением R). Сразу возникает ток КЭ. Транзистор открывается, лампа загорается. Если мы снова вернём переключатель S в положение 1 — транзистор закроется, лампа погаснет. (на правой схеме всё то же самое, только транзистор другой проводимости)

В этом случае говорят, что транзистор работает в качестве ключа. В чём суть? Транзистор переключается между двумя состояниями — открытым и закрытым. Обычно при использовании транзистора в качестве ключа — стараются, чтобы в открытом состоянии транзистор был близок к насыщению (при этом падение напряжения между коллектором и эмиттером, а значит и потери на транзисторе, — минимальны).Для этого специальным образом рассчитывают ограничительный резистор в цепи базы. Состояний глубокого насыщения и глубокой отсечки обычно стараются избежать, потому что в этом случае увеличивается время переключения ключа из одного состояния в другое.

Небольшой пример расчётов. Представим себе, что мы управляем лампой накаливания 12В, 50мА через транзистор. Транзистор у нас работает в качестве ключа, поэтому в открытом состоянии должен быть близок к насыщению. Падение напряжения между коллектором и эмиттером учитывать не будем, поскольку для режима насыщения оно на порядок меньше напряжения питания. Так как через лампу течёт ток 50 мА, то нам нужно выбрать транзистор с максимальным током КЭ не менее 62,5 мА (обычно рекомендуют использовать компоненты на 75% от их максимальных параметров, это такой своеобразный запас). Открываем справочник и ищем подходящий p-n-p транзистор. Например КТ361. В нашем случае по току подходят с буквенными индексами «а, б, в, г», так как максимальное напряжение КЭ у них 20В, а у нас в задаче всего 12В.

Предположим, что использовать будем КТ361А, с коэффициентом усиления от 20 до 90. Так как нам нужно, чтобы транзистор гарантированно открылся полностью, — в расчёте будем использовать минимальный Кус=20. Теперь думаем. Какой минимальный ток должен течь между эмиттером и базой, чтобы через КЭ обеспечить ток 50 мА?

50 мА/ 20 раз = 2,5 мА

Токоограничивающий резистор какого номинала нужно поставить, чтобы пустить через БЭ ток 2,5 мА?

Тут всё просто. Закон Ома: I=U/R. Следовательно R=(12 В питания — 0,65 В потери на pn-переходе БЭ) / 0,0025 А = 4540 Ом. Так как 2,5 мА — это минимальный ток, который в нашем случае должен протекать из эмиттера в базу, то нужно выбрать из стандартного ряда ближайший резистор меньшего сопротивления. Например, с 5% отклонением это будет резистор 4,3 кОм.

Теперь о токе. Для зажигания лампы с номинальным током 50 мА нам нужно коммутировать ток всего 2,5 мА. И это при использовании ширпотребовского, копеечного транзистора, с низким Кус, разработанного 40 лет назад. Чувствуете разницу? Насколько можно уменьшить габариты выключателей (а значит и их стоимость) при использовании транзисторов.

Вернёмся опять к теории.

В рассмотренных выше примерах мы использовали только одну из схем включения транзистора. Всего же, в зависимости от того, куда мы подаём управляющий сигнал и откуда снимаем выходной сигнал (от того, какой электрод для этих сигналов является общим) выделяют 3 основных схемы включения биполярных транзисторов (ну, логично, да? — у транзистора 3 вывода, значит если делить схемы по принципу, что один из выводов общий, то всего может быть 3 схемы):

1) Схема с общим эмиттером .

Если считать, что входной ток — это ток базы, входное напряжение — это напряжение на переходе БЭ, выходной ток — ток коллектора и выходное напряжение — это напряжение между коллектором и эмиттером, то можно записать, что: Iвых/Iвх=Iк/Iб=β , Rвх=Uбэ/Iб.

Кроме того, так как Uвых=Eпит-Iк*R, то видно, что, во-первых, выходное напряжение легко можно сделать гораздо выше входного, а во-вторых, что выходное напряжение инвертировано по отношению ко входному (когда Uбэ=Uвх увеличивается и входной ток растёт — выходной ток также растёт, но Uкэ=Uвых при этом уменьшается).

Такая схема включения (для краткости её обозначают ОЭ) является наиболее распространённой, поскольку позволяет усилить как ток, так и напряжение, то есть позволяет получить максимальное усиление мощности. Замечу, что эта дополнительная мощность у усиленного сигнала берётся не из воздуха и не от самого транзистора, а от источника питания (Eпит), без которого транзистор ничего не сможет усилить и вообще никакого тока в выходной цепи не будет. (Я думаю, — мы позже, в отдельной статье, про то, как именно работают транзисторные усилители и как их рассчитывать, подробнее напишем).

2) Схема с общей базой .

Здесь входной ток — это ток эмиттера, входное напряжение — это напряжение на переходе БЭ, выходной ток — ток коллектора, а выходное напряжение — это напряжение на включенной в цепь коллектора нагрузке. Для этой схемы: Iвых≈Iвх, т.к. Iк≈Iэ, Rвх=Uбэ/Iэ.

Такая схема (ОБ) усиливает только напряжение и не усиливает ток. Сигнал в данном случае по фазе не сдвигается.

3) Схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель).

Здесь входной ток — это ток базы, а входное напряжение подключено к переходу БЭ транзистора и нагрузке, выходной ток — ток эмиттера, а выходное напряжение — это напряжение на включенной в цепь эмиттера нагрузке. Для этой схемы: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=(I К +I Б)/I Б =β+1, т.к. обычно коэффициент β достаточно большой, то иногда считают Iвых/Iвх≈β. Rвх=Uбэ/Iб+R. Uвых/Uвх=(Uбэ+Uвых)/Uвых≈1.

Как видим, такая схема (ОК) усиливает ток и не усиливает напряжение. Сигнал в данном случае по фазе не сдвигается. Кроме того, данная схема имеет самое большое входное сопротивление.

Оранжевыми стрелками на приведённых выше схемах показаны контура протекания токов, создаваемых источником питания выходной цепи (Епит) и самим входным сигналом (Uвх). Как видите, в схеме с ОБ ток, создаваемый Eпит, протекает не только через транзистор, но и через источник усиливаемого сигнала, а в схеме с ОК, наоборот, — ток, создаваемый входным сигналом, протекает не только через транзистор, но и через нагрузку (по этим приметам можно легко отличить одну схему включения от другой).

Ну и на последок поговорим о том, как проверить биполярный транзистор на исправность. В большинстве случаев о исправности транзистора можно судить по состоянию pn-переходов. Если рассматривать эти pn-переходы независимо друг от друга, то транзистор можно представить как совокупность двух диодов (как на рисунке слева). В общем-то взаимное влияние pn-переходов и делает транзистор транзистором, но при проверке можно с этим взаимным влиянием не считаться, поскольку напряжение к выводам транзистора мы прикладываем попарно (к двум выводам из трёх). Соответственно, проверить эти pn-переходы можно обычным мультиметром в режиме проверки диодов. При подключении красного щупа (+) к катоду диода, а чёрного к аноду — pn-переход будет закрыт (мультиметр показывает бесконечно большое сопротивление), если поменять щупы местами — pn-переход будет открыт (мультиметр показывает падение напряжения на открытом pn-переходе, обычно 0,6-0,8 В). При подключении щупов между коллектором и эмиттером мультиметр будет показывать бесконечно большое сопротивление, независимо от того какой щуп подключен к коллектору, а какой к эмиттеру.

Продолжение следует…

В этой статье постараемся описать принцип работы самого распространенного типа транзистора — биполярного. Биполярный транзистор является одним из главных активных элементов радиоэлектронных устройств. Предназначение его – работа по усилению мощности электрического сигнал поступающего на его вход. Усиление мощности осуществляется посредством внешнего источника энергии. Транзистор — это радиоэлектронный компонент, обладающий тремя выводами

Конструкционная особенность биполярного транзистора

Для производства биполярного транзистора нужен полупроводник дырочного или электронного типа проводимости, который получают методом диффузии либо сплавления акцепторными примесями. В результате этого с обоих сторон базы образуются области с полярными видами проводимостей.

Биполярные транзисторы по проводимости бывают двух видов: n-p-n и p-n-p. Правила работы, которым подчинен биполярный транзистор, имеющий n-p-n проводимость (для p-n-p необходимо поменять полярность приложенного напряжения):

1. Положительный потенциал на коллекторе имеет большее значение по сравнению с эмиттером.
2. Любой транзистор имеет свои максимально допустимые параметры Iб, Iк и Uкэ, превышение которых в принципе недопустимо, так как это может привести к разрушению полупроводника.
3. Выводы база — эмиттер и база — коллектор функционируют наподобие диодов. Как правило, диод по направлению база — эмиттер открыт, а по направлению база — коллектор смещен в противоположном направлении, то есть поступающее напряжение мешает протеканию электрического тока через него.
4. Если пункты с 1 по 3 выполнены, то ток Iк прямо пропорционален току Iб и имеет вид: Iк = hэ21*Iб, где hэ21 является коэффициентом усиления по току. Данное правило характеризует главное качество транзистора, а именно то, что малый ток базы оказывает управление мощным током коллектора.

Для разных биполярных транзисторов одной серии показатель hэ21 может принципиально разниться от 50 до 250. Его величина так же зависит от протекающего тока коллектора, напряжения между эмиттером и коллектором, и от температуры окружающей среды.

Изучим правило №3. Из него вытекает, что напряжение, приложенное между эмиттером и базой не следует значительно увеличивать, поскольку, если напряжение базы будет больше эмиттера на 0,6…0,8 В (прямое напряжение диода), то появится крайне большой ток. Таким образом, в работающем транзисторе напряжения на эмиттере и базе взаимосвязаны по формуле: Uб =Uэ + 0,6В (Uб=Uэ+Uбэ)

Еще раз напомним, что все указанные моменты относятся к транзисторам, имеющим n-p-n проводимость. Для типа p-n-p все следует изменить на противоположное.

Еще следует обратить внимание на то, что ток коллектора не имеет связи с проводимостью диода, поскольку, как правило, к диоду коллектор — база поступает обратное напряжение. В добавок, ток протекающий через коллектор весьма мало зависит от потенциала на коллекторе (данный диод аналогичен малому источнику тока)

При включении транзистора в режиме усиления, эмиттерный переход получается открытым, а переход коллектора закрыт. Это получается путем подключения источников питания.

Поскольку эмиттерный переход открыт, то через него будет проходить эмиттерный ток, возникающий из-за перехода дырок из базы в эмиттер, а так же электронов из эмиттера в базу. Таки образом, ток эмиттера содержит две составляющие – дырочную и электронную. Коэффициент инжекции определяет эффективность эмиттера. Инжекцией зарядов именуют перенос носителей зарядов из зоны, где они были основными в зону, где они делаются неосновными.

В базе электроны рекомбинируют, а их концентрация в базе восполняется от плюса источника ЕЭ. В результате этого в электрической цепи базы будет течь довольно слабый ток. Оставшиеся электроны, не успевшие рекомбинировать в базе, под разгоняющим воздействием поля запертого коллекторного перехода, как неосновные носители, будут перемещаться в коллектор, создавая коллекторный ток. Перенос носителей зарядов из зоны, где они были неосновными, в зону, где они становятся основными, именуется экстракцией электрических зарядов.

Условно биполярный транзистор можно нарисовать в виде пластины полупроводника с меняющимися областями разной проводимости, состоящие из двух p-n переходов. Причем крайние области пластины обладают проводимостью одного типа, а средняя область противоположного типа, каждая из областей имеет свой персональный вывод.

В зависимости от чередования этих областей транзисторы бывают p-n-p и n-p-n проводимости, соответственно.

А если взять и прикрыть одну любую часть транзисто, то у нас получится полупроводник с одним p-n переходом или диод. Отсюда напрашивается вывод, что биполярный транзистор условно можно представить в виде двух полупроводников с одной общей зоной, соединенных встречно друг к другу.

Часть транзистора, назначением которой является инжекция носителей зарядов в базу называется эмиттером, и соответствующий p-n переход эмиттерным, а та часть элемента, назначение которой заключается в выводе или экстракции носителей заряда из базы, получила название коллектор, и p-n переход коллекторный. Общую зону назвали базой.

Различие в обозначениях разных структур состоит лишь в направлении стрелки эмиттера: в p-n-p она направлена в сторону базы, а в n-p-n наоборот, от базы.

В чем разница между PNP и NPN транзисторами? Я постарался в этом видео показать разницу в работе двух видов биполярных транзисторов. Я использовал доступные радиодетали, такие как светодиод (и резистор для защиты), для демонстрации работы. В кпримера я использовал транзисторы типа 2n2907 и bc337. Регулировал напряжение с помощью переменного резистора (потенциометра).

В начальный период развития полупроводниковой электроники их изготавливали только из германия по технологии вплавления примесей, поэтому их назвали сплавными. Например, в основе кристалл германия и в него вплавляю маленькие кусочки индия.

Атомы индия проникаю в тело германиевого кристалла, создают в нем две области – коллектор и эмиттер. Между ними остается очень тонкая в несколько микрон прослойка полупроводника противоположного типа — база. А чтобы спрятать кристалл от света его прячут в корпус.

На рисунке показано, что к металлическому диску приварен кристаллодержатель, являющийся выводом базы, а снизу диска имеется ее наружный проволочный вывод.

Внутренние выводы коллектора и эмиттера приварены к проводникам внешних электродов.

С развитием электроники приступили к обработке кристаллов кремния, и изобрели кремниевые приборы, практически полностью отправившие на пенсию германиевые транзисторы.

Они способны работать с более высокими температурах, в них ниже значение обратного тока и более высокое напряжение пробоя.

Основным методом изготовления является планарная технологи. У таких транзисторов p-n переходы располагаются в одной плоскости. Принцип метода основывается на диффузии или вплавлении в пластину кремния примеси, которая может быть в газообразной, жидкой или твердой составляющей. При нагрева до строго фиксированной температуры осуществляется диффузия примесных элементов в кремний.

В данном случае один из шариков создает тонкую базовую область, а другой эмиттерную. В результате в кремнии образуются два p-n перехода. По этой технологии производят в заводских условиях наиболее распространенные типы кремниевых транзисторов.

Кроме того для изготовления транзисторных структур широко применяются комбинированные методы: сплавление и диффузия или различные варианты диффузии, например, двусторонняя или двойная односторонняя.

Проведем практический эксперимент, для этого нам потребуется любой транзистор и лампочка накаливания из старого фонарика и чуть-чуть монтажного провода для того, чтоб мы могли собрать эту схему.

Работа транзистора практический опыт для начинающих

Лампочка светится потому, что на коллекторный переход поступает прямое напряжение смещения, которое отпирает коллекторный переход и через него течет коллекторный ток Iк. Номинал его зависит от сопротивления нити лампы и внутреннего сопротивления батарейки или блока питания.

А теперь представим эту схему в структурном виде:

Так как в области N основными носителями заряда являются электроны, они проходя потенциальный барьер p-n переход, попадают в дырочную область p-типа и становятся неосновными носителями заряда, где начинают поглощаться основными носителями дырками. Таким же и дырки из коллектора, стремятся попасть в область базы и поглощаются основными носителями заряда электронами.

Так как база к минусу источника питания, то на нее будет поступать множество электронов, компенсируя потери из области базы. А коллектора, соединенный с плюсом через нить лампы, способен принять такое же число, поэтому будет восстанавливаться концентрация дырок.

Проводимость p-n перехода существенно возрастет и через коллекторный переход начнет идти ток коллектора Iк . И чем он будет выше, тем сильнее будет гореть лампочка накаливания.

Аналогичные процесс протекают и в цепь эмиттерного перехода. На рисунке показан вариант подключения схемы для второго опыта.

Проведем очередной практический опыт и подключим базу транзистора к плюсу БП. Лампочка не загорается, так как p-n переход транзистора мы подсоединили в обратном направлении и сопротивление перехода резко возросло и через него следует лишь очень маленький обратный ток коллектора Iкбо не способный зажечь нить лампочки.

Осуществим, еще один интересный эксперимент подключим лампочку в соответствии с рисунком. Лампочка не светится, давайте разберемся почему.

Если приложено напряжение к эмиттеру и коллектору, то при любой полярности источника питания один из переходов будет в прямом, а другой в обратном включении и поэтому ток течь не будет и лампочка не горит.

Из структурной схемы очень хорошо видно, что эмиттерный переход смещен в прямом направлении и открыт и ожидает прием свободных электронов. Коллекторный переход, наоборот, подсоединен в обратном направлении и мешает попадать электронам в базу. Между коллектором и базой образуется потенциальный барьер, который будет оказывать току большое сопротивление и лампа гореть не будет.

Добавим к нашей схеме всего одну перемычку, которой соединим эмиттер и базу, но лампочка все равно не горит.

Тут, в принципе, все понятно при замыкании базы и эмиттера перемычкой коллекторный переход превращается в диод, на который поступает обратное напряжение смещение.

Установим вместо перемычки сопротивление Rб номиналом 200 – 300 Ом, и еще один источник питания на 1,5 вольта. Минус его соединим через Rб с базой, а плюс с эмиттером. И свершилось чудо, лампочка засветилась.

Лампа засветилась потому, что мы подсоединили дополнительный источник питания между базой и эмиттером, и тем самым подали на эмиттерный переход прямое напряжение, что привело к его открытию и через него потек прямой ток, который отпирает коллекторный переход транзистора. Транзистор открывается и через него течет коллекторный ток Iк, во много раз превышающий ток эмиттер-база. И поэтому этому току лампочка засветилась.

Если же мы изменим полярность дополнительного источника питания и на базу подадим плюс, то эмиттерный переход закроется, а за ним и коллекторный. Через транзистор потечет обратный Iкбо и лампочка перестанет гореть.

Основная функция резистора Rб ограничивать ток в базовой цепи. Если на базу поступит все 1,5 вольта, то через переход пойдет слишком большой ток, в результате которого произойдет тепловой пробой перехода и транзистор может сгореть. Для германиевых транзисторов отпирающее напряжение должно быть около 0,2 вольта, а для кремниевых 0,7 вольта.

Обратимся к структурной схеме: При подаче дополнительного напряжения на базу открывается эмиттерный переход и свободные дырки из эмиттера взаимопоглощаются с электронами базы, создавая прямой базовый ток Iб.

Но не все дырки, попадая в базу, рекомбинируются с электронами. Так как, область базы достаточно узкая, поэтому лишь незначительная часть дырок поглощается электронами базы.

Основной объем дырок эмиттера проскакивает базу и попадает под более высокий уровень отрицательного напряжения в коллекторе, и вместе с дырками коллектора текут к его отрицательному выводу, где и взаимопоглощается электронами от основного источника питания GB. Сопротивление коллекторной цепи эмиттер-база-коллектор резко падает и в ней начинает течь прямой ток коллектора Iк во много раз превышающий ток базы Iб цепи эмиттер-база.

Чем выше уровень отпирающего напряжения на базе, тем выше количество дырок попадает из эмиттера в базу, тем выше значение тока в коллекторе. И, наоборот, чем ниже отпирающее напряжение на базе, тем ниже ток в коллекторной цепи.

В этих экспериментах начинающего радиолюбителя по принципам работы транзистора, он находится в одном из двух состояний: открыт или закрыт. Переключение его из одного состояния в другое осуществляется под действием отпирающего напряжения на базе Uб. Этот режим работы транзистора в электроники получил название ключевым. Он используют в приборах и устройствах автоматики.

В режиме усиления транзистор усилитель работает в схемах приемников и усилителях звуковой частоты (УЗЧ и УНЧ). При работе применяются малые токи в базовой цепи, управляющие большими токами в коллекторе.В этом заключается и отличие режима усиления от режима переключения, который лишь открывает или закрывает транзистор в зависимости от напряжения на базе

Транзистор это очень распространенный активный радиокомпонент, который попадается почти во всех схемах, и очень часто, особенно во время эксперементальных курсов по изучению азов электроники, он выходит из строя. Поэтому без навыка проверки транзисторов, вам в электронику лучше не соваться. Вот и давайте разбираться, как проверить транзистор.

Слово ТРАНЗИСТОР — Что такое ТРАНЗИСТОР?

Слово состоит из 10 букв: первая т, вторая р, третья а, четвёртая н, пятая з, шестая и, седьмая с, восьмая т, девятая о, последняя р,

Слово транзистор английскими буквами(транслитом) — tranzistor

Значения слова транзистор.

Что такое транзистор?

Транзистор

ТРАНЗИСТОР полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического тока и управления им. Транзисторы выпускаются в виде дискретных компонентов в индивидуальных корпусах или в виде активных элементов т.н. интегральных схем…

Энциклопедия Кольера

ТРАНЗИСТОР, полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического тока и управления им. Транзисторы выпускаются в виде дискретных компонентов в индивидуальных корпусах или в виде активных элементов т.н. интегральных схем…

Энциклопедия Кругосвет

Транзистор (от англ. transfer — переносить и resistor — сопротивление), электронный прибор на основе полупроводникового кристалла, имеющий три (или более) вывода, предназначенный для генерирования и преобразования электрических колебаний.

БСЭ. — 1969—1978

Полевой транзистор

ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР — транзистор, в к-ром управление протекающим через него током осуществляется электрич. полем, перпендикулярным направлению тока. Принцип работы П. т., сформулированный в 1920-х гг., поясняется на рис. 1.

Физическая энциклопедия. — 1988

Полевой транзистор, канальный транзистор, полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом.

БСЭ. — 1969—1978

Полевой транзистор Термин полевой транзистор Термин на английском field-effect transistor Синонимы Аббревиатуры FET, JFET, MESFET, MOSFET, HEMT, HFET, MODFET, FREDFET, ISFET, DNAFET…

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — 2010

Лавинный транзистор

Лавинный транзистор, транзистор, устойчиво работающий при напряжениях на коллекторном переходе, близких к напряжению пробоя. В этих условиях имеет место ударная ионизация…

БСЭ. — 1969—1978

ЛАВИННЫЙ ТРАНЗИСТОР — биполярный транзистор, в к-ром используется явление лавинного пробоя в ПП — лавинного умножения силы тока в коллекторном переходе.

Большой энциклопедический политехнический словарь

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости.

ru.wikipedia. org

ТРАНЗИСТОР БИПОЛЯРНЫЙ (от лат. bi — двойной, двоякий и греч. polos — ось, полюс) — один из осн. элементов полупроводниковой электроники. Создан в 1948 Дж. Бардином (J. Bardeen)…

Физическая энциклопедия. — 1988

Биполярный транзистор — полупроводниковый прибор, имеющий два электронно-дырочных перехода, образованных в одном монокристалле полупроводника. Эти переходы образуют в полупроводнике три области с различными типами электропроводности.

Энциклопедический фонд России

Изобретение транзистора

16 декабря 1947 года физик-экспериментатор Уолтер Браттейн, работавший с теоретиком Джоном Бардином, собрал первый работоспособный точечный транзистор . Спустя полгода, но до обнародования работ Бардина и Браттейна…

ru.wikipedia.org

Баллистический транзистор

Баллистические транзисторы — собирательное название электронных устройств, где носители тока движутся без диссипации энергии и длина свободного пробега носителей много больше размера канала транзистора.

ru.wikipedia.org

Однопереходный транзистор

Одноперехо́дный транзи́стор (двухбазовый диод, ОПТ) — полупроводниковый прибор с тремя электродами и одним p-n переходом. Однопереходный транзистор принадлежит к семейству полупроводниковых приборов с вольт-амперной характеристикой…

ru.wikipedia.org

Одноэлектронный транзистор

Одноэлектронный транзистор (англ. Single-electron transistor (SET)) — транзистор, в основе концепции которого лежит возможность получения заметных изменений напряжения при манипуляции с отдельными электронами.

ru.wikipedia.org

Одноэлектронный транзистор Термин одноэлектронный транзистор Термин на английском single electron transistor Синонимы Аббревиатуры SET Связанные термины Определение элементарный транзистор, содержащий только одну область проводимости (островок)…

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — 2010

Графеновый полевой транзистор

Графеновый полевой транзистор — транзистор из графена, который использует электрическое поле, создаваемое затвором для управления проводимостью канала. На сегодняшний момент не существует промышленного способа получения графена, но предполагается…

ru.wikipedia.org

Русский язык

Транзи́стор, -а.

Орфографический словарь. — 2004

---

1. транжир
2. транзакция
3. транзисторный
4. транзистор
5. транзитивность
6. транзитивный
7. транзитник

Что такое транзистор? — Avto remont Toyota

1. Транзистор – это сэндвич, состоящий из материалов типа p-n-p или n-p-n, вроде двух диодов, соединенных одноименными полюсами.

Если пропустить ток между внутренним и одним из наружных слоев, то это позволит пропустить значительно больший ток между наружными слоями.

Этот эффект иллюстрирует рис. 1.24. Если подвести ток 1б к базе, то от коллектора к эмиттеру также потечет ток. Ток коллектора значительно превышает ток базы и может им управляться. Включение или выключение тока базы приводит к одновременному включению или выключению тока коллектора.

Таким образом, транзистор может выполнять роль выключателя.

2. Если изменять ток базы, например, по закону синуса, то ток коллектора тоже будет изменяться по закону синуса, но с амплитудой примерно в 50 раз большей.

Рис. 1.24. Работа транзистора.

Сначала надо пропустить ток через переход база-эмиттер. Для кремниевых транзисторов для этого необходимо напряжение около 650 мВ. Ток через базу обычно составляет примерно 1/50 от тока коллектора.

Транзистор может выполнять роль выключателя – в этой роли он часто используется в автомобильном электронном оборудовании.

Если вместо включения и выключения изменять значение тока базы, то ток коллектора тоже будет меняться, но в 50 раз больше. В этом случае транзистор выполняет роль усилителя тока.

Таким образом, транзистор может выполнять роль усилителя тока.

3. Для получения усилителя напряжения нужно в цепь коллектора включить резистор RL. Изменение тока через транзистор вызовет соответствующее изменение напряжения на резисторе RL (см. рис. 1.25).

Конденсаторы С0 и Cs отсекают постоянный ток, R1 и R2 создают смешение, R3 выполняет роль температурного компенсатора.

Рис. 1.25. Однокаскадный выпрямитель с общим эмиттером.

Смещение в этой схеме создается сопротивлениями R1, и R2 вместо батареи, которая использовалась в схеме рис. 1.24. Сопротивление R3 предназначено для компенсации температурных изменений. Так, при повышении температуры будет расти ток эмиттера, но это вызовет большее падение напряжения на резисторе R3, но при этом уменьшится и смешение на базе, что приведет к снижению тока эмиттера. Включенный параллельно резистору R3 конденсатор Сэ отводит переменную составляющую на землю, предотвращая ее воздействие на базу.

4. Транзистор может работать в трех вариантах, наименования которых зависят от того, какой из трех его электродов является общим для входа и выхода. По этому признаку есть схемы с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором. Их характеристики представлены на рис. 1.26.

Смещение не показано.

Рис. 1.26. Варианты включения транзисторов.

Биполярный транзистор bc337-40 (Набор — 5 шт.)

Набор биполярных транзисторов n-p-n типа bc337-40 —  5 шт.

Технические характеристики:

Тип (структура) — NPN
Макс. напр. коллектор-база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи э.(Uкб макс) — 50 В;
Макс. напр. коллектор-эмиттер при заданном токе коллектора и разомкнутой цепи б.(Uкэ макс) — 45 В;
Максимально допустимый ток к (Ік.макс.) — 500 мА;
Пиковый ток коллектора (Ік.пик.) — 1 А;
Пиковый ток базы (Іб.пик.) — 250 мА;
Максимальная рассеиваемая мощность — 0,625 Вт;
Корпус — ТО92

Документация:

bc337-40. pdf

Что такое транзистор и как он работает?

Транзистор — это электронный компонент из полупроводникового материала, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой подавляющего большинства электронных устройств.

Биполярный транзистор n-p-n типа наиболее популярен в аналоговой электронике. Его обозначение на принципиальных схемах, а так же наименование контактов показаны на рисунке справа. У транзистора есть три ножки и каждая из них имеет свое наименование. Если повернуть транзистор в корпусе ТО92 плоской частью к себе, то слева направо ножки обозначаются так: коллектор, база, эмиттер. Транзисторы n-p-n типа открываются положительным напряжением (относительно эмиттера), приложенным к базе. Если подключить к коллектору (обозначен буквой «к») «плюс» от источника питания, а к эмиттеру (буква «э» ) — «минус», то ток через транзистор не пойдет. Но если на базу (обозначена буквой «б») подать небольшое напряжение, то через транзистор от базы к эмиттеру пойдет небольшой ток, который откроет транзистор, и тогда от коллектора к эмиттеру тоже потечет ток. Как только мы прекратим подачу напряжения на базу, то транзистор тут же закроется. Что бы проще понять какой транзистор изображен на схеме, необходимо посмотреть куда указывает стрелка на его условном изображении. Стрелка всегда указывает куда должен пойти ток, что бы транзистор открылся. В данном вариант ток должен пойти от базы к эмиттеру и транзистор откроется.

Более подробно о биполярных транзисторах, их использовании и применении рассказано в Стартовом и Основном наборе 1-ого уровня конструкторов Эвольвектор. В указанных наборах вы сможете на практике исследовать работу транзистора применить его в мини проектах.

Транзистор | Инжиниринг | Фэндом

Файл: Transistors. agr.jpg

Транзисторы в ассортименте

Транзистор представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, которое может использоваться для усиления, переключения, стабилизации напряжения, модуляции сигнала и многих других функций. Транзистор является фундаментальным строительным блоком как цифровых, так и аналоговых интегральных схем — схемы, которая управляет работой компьютеров, сотовых телефонов и всей другой современной электроники.

Слово транзистор , придуманное Джоном Робинсоном Пирсом в 1949 году, является ракурсом транс-резистора или передаточного варистора (см. Раздел истории ниже).

Транзисторы делятся на две основные категории: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET). Приложение тока в транзисторах BJT и напряжения в полевых транзисторах между входными и общими клеммами увеличивает проводимость между общей и выходной клеммами, тем самым контролируя протекание тока между ними. Для получения дополнительных сведений о работе этих двух типов транзисторов см. Полевой транзистор и транзистор с биполярным переходом.

В аналоговых схемах транзисторы используются в усилителях (усилители постоянного тока, усилители звука, усилители радиочастоты) и источниках питания с линейной регулировкой. Транзисторы также используются в цифровых схемах, где они функционируют как электронные переключатели. Цифровые схемы включают логические элементы, оперативную память (RAM), микропроцессоры и процессоры цифровых сигналов (DSP).

Многие считают транзистор одним из величайших изобретений в современной истории, занимающим важное место в печатном станке, автомобиле и телефоне. Это ключевой активный компонент практически всей современной электроники. Его важность в современном обществе основывается на его способности массового производства с использованием высокоавтоматизированного процесса (изготовления), который позволяет достичь исчезающе низких затрат на транзистор.

Хотя миллионы отдельных (известных как дискретных ) транзисторов все еще используются, подавляющее большинство транзисторов изготавливается в интегральных схемах (также называемых микрочипами или просто микросхемами ) вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другой электроникой. компоненты для производства полных электронных схем.Логический вентиль включает около двадцати транзисторов, тогда как усовершенствованный микропроцессор, по состоянию на 2006 год, может использовать до 1,7 миллиарда транзисторов (MOSFET) [1].

Низкая стоимость, гибкость и надежность транзистора сделали его универсальным устройством для немеханических задач, таких как цифровые вычисления. Транзисторные схемы также заменили электромеханические устройства для управления приборами и механизмами. Часто дешевле и эффективнее использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разработать эквивалентную функцию механического управления.

Из-за низкой стоимости транзисторов и, следовательно, цифровых компьютеров, существует тенденция к оцифровке информации. Поскольку цифровые компьютеры предлагают возможность быстро находить, сортировать и обрабатывать цифровую информацию, все больше и больше усилий прилагается к тому, чтобы сделать информацию цифровой. В результате сегодня большая часть мультимедийных данных доставляется в цифровой форме, а затем конвертируется и представляется в аналоговой форме компьютерами. Сферы, на которые повлияла цифровая революция, включают телевидение, радио и газеты.

Первые патенты на принцип транзистора были зарегистрированы в Германии в 1928 году Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом. В 1934 году немецкий физик доктор Оскар Хайль запатентовал полевой транзистор. Неясно, была ли когда-либо построена какая-либо конструкция, и это обычно считается маловероятным.

22 декабря 1947 года Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн создали первый практический точечный транзистор в Bell Labs. Эта работа была результатом их усилий во время войны по производству сверхчистых германиевых «кристаллических» смесительных диодов, используемых в радиолокационных устройствах в качестве элемента частотного смесителя в микроволновых радиолокационных приемниках.Ранняя ламповая технология не использовалась достаточно быстро для этой роли, что вынудило команду Bell использовать вместо нее твердотельные диоды. Обладая этими знаниями, они обратились к проектированию триода, но обнаружили, что это совсем не просто. Бардин в конечном итоге разработал новую ветвь физики поверхности, чтобы объяснить «странное» поведение, которое они наблюдали, и Бардин и Браттейн в конце концов сумели построить работающее устройство.

Bell Telephone Laboratories требовалось общее название для нового изобретения: «Полупроводниковый триод», «Твердый триод», «Триод с поверхностными состояниями», «Кристаллический триод» и «Иотатрон» все рассматривались, но «транзистор» придумал Джон Р.Пирс выиграл внутреннее голосование. Обоснование названия описано в следующей выдержке из Технического меморандума компании, призывающей к голосованию:

Шаблон: Цитата

Пирс вспомнил название несколько иначе:

Шаблон: Цитата

Компания Bell запустила производство транзистора на заводе Western Electric в Аллентауне, штат Пенсильвания. Они также передали лицензию ряду других компаний-производителей электроники, включая Texas Instruments, которые производили ограниченную серию транзисторных радиоприемников в качестве инструмента продаж.Другой компании идея понравилась, и она тоже решила получить лицензию, представив собственное радио под торговой маркой Sony. Ранние транзисторы были «нестабильными» и подходили только для маломощных низкочастотных приложений, но по мере развития конструкции транзистора эти проблемы постепенно преодолевались. В течение следующих двух десятилетий транзисторы постепенно заменили более ранние электронные лампы в большинстве приложений, а позже сделали возможным появление многих новых устройств, таких как интегральные схемы и персональные компьютеры.

Шокли, Бардин и Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».Бардин впоследствии получил вторую Нобелевскую премию по физике, один из двух человек, получивших более одного в той же дисциплине, за свою работу по исследованию сверхпроводимости.

В августе 1948 года немецкие физики Герберт Ф. Матаре (1912–) и Генрих Уокер (около 1912–1981), работавшие в Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse в Париже, Франция, подали заявку на патент на усилитель на основе неосновной несущей. процесс впрыска, который они назвали «транзистроном». Поскольку Bell Labs не объявляла о транзисторе публично до июня 1948 года, транзистрон считался разработанным независимо.Матаре впервые наблюдал эффекты крутизны при производстве германиевых дуодиодов для немецкого радиолокационного оборудования во время Второй мировой войны. Транзистроны коммерчески производились для французской телефонной компании и военных, а в 1953 году твердотельный радиоприемник с четырьмя транзистронами был продемонстрирован на Дюссельдорфской радиоярмарке.

Динамическая характеристика транзистора могла отображаться в виде кривых на раннем Transistor Curve Tracer

Шаблон: Начало плавания | — align = «center» | 50px || ПНП || 80px || P-канал | — align = «center» | 50px || NPN || 80px || N-канал | — align = «center» | BJT || || JFET || Шаблон: Плавающий конец

Транзисторы подразделяются на:

• Материал полупроводника: германий, кремний, арсенид галлия, карбид кремния
• Структура: BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, «другие типы»
• Полярность: NPN, PNP, N-канал, P-канал
• Максимальная мощность: низкая, средняя, ​​высокая
• Максимальная рабочая частота: низкая, средняя, ​​высокая, радиочастота (RF), микроволновая печь (максимальная эффективная частота транзистора обозначается термином, сокращенным для «частота перехода.«Частота перехода — это частота, при которой транзистор дает единичное усиление).
• Применение: переключатель, общего назначения, аудио, высокое напряжение, супер-бета, согласованная пара
• Физическая упаковка: металл сквозного отверстия, пластик сквозного отверстия, поверхностный монтаж, решетка шариков

Таким образом, конкретный транзистор может быть описан как: кремний , поверхностный монтаж, BJT, NPN, маломощный, высокочастотный переключатель .

Биполярный переходной транзистор [редактировать | править источник]

Биполярный транзистор (BJT) был первым типом транзистора, который производился серийно.Биполярные транзисторы названы так потому, что они проводят с использованием как мажоритарных, так и неосновных носителей. Три терминала называются , эмиттер , базовый и коллектор . Внутри BJT существуют два p-n перехода: переход база / коллектор и переход база / эмиттер . BJT обычно описывается как устройство, работающее от тока, потому что ток эмиттера / коллектора контролируется током, протекающим между выводами базы и эмиттера. В отличие от полевого транзистора, BJT представляет собой устройство с низким входным сопротивлением.BJT имеет более высокую крутизну, чем полевой транзистор. Биполярные транзисторы могут проводить как свет (фотоны), так и ток. Устройства, предназначенные для этой цели, называются фототранзисторами.

Полевой транзистор [править | править источник]

Полевой транзистор (FET), иногда называемый униполярным транзистором , использует для проводимости электроны (N-канальный FET) или дырки (P-канальный FET). Три основных вывода полевого транзистора имеют имена исток , затвор и сток .На некоторых полевых транзисторах предусмотрено четвертое соединение с корпусом (подложкой), но обычно корпус подключается к источнику внутри.

Напряжение, приложенное между затвором и истоком, управляет током, протекающим между истоком и стоком. В полевых транзисторах ток истока / стока протекает через проводящий канал около затвора . Этот канал соединяет область истока с областью стока . Проводимость канала изменяется электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным между выводами затвор / исток.Таким образом регулируется ток, протекающий между истоком и стоком. Как и биполярные транзисторы, полевые транзисторы могут проводить свет (фотоны), а также напряжение. Устройства, предназначенные для этой цели, называются фототранзисторами.

Полевые транзисторы

делятся на два семейства: полевые транзисторы с переходом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET). IGFET более известен как полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) из-за их первоначальной конструкции как слой металла (затвор), слой оксида (изоляция) и слой полупроводника.В отличие от IGFET, затвор JFET образует PN-диод с каналом, который находится между истоком и стоком. Функционально это делает N-канальный полевой транзистор JFET твердотельным эквивалентом триода для электронных ламп, который аналогично образует диод между своей сеткой и катодом. Кроме того, оба устройства работают в режиме истощения , они оба имеют высокий входной импеданс и оба проводят ток под контролем входного напряжения.

MESFET — это полевые транзисторы JFET, в которых обратносмещенный PN-переход заменен переходом Шоттки полупроводник-металл.Они, а также HEMFET (полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов), в которых для переноса заряда используется двумерный электронный газ с очень высокой подвижностью носителей, особенно подходят для использования на очень высоких частотах (микроволновые частоты; несколько ГГц).

полевые транзисторы

подразделяются на типов в режиме истощения и в режиме улучшения . Режим относится к полярности напряжения затвора по отношению к источнику на пороге проводимости. Для полевых транзисторов с N-канальным режимом истощения затвор является отрицательным по отношению к источнику, в то время как для полевых транзисторов с N-канальным расширенным режимом затвор является положительным на пороге проводимости.Для обоих режимов, если напряжение затвора сделать более положительным, ток истока / стока увеличится. Для устройств с P-каналом полярность обратная. Почти все полевые транзисторы JFET относятся к режимам истощения, а большинство IGFET — к режимам расширения.

Другие типы транзисторов [править | править источник]

• Однопереходные транзисторы можно использовать как простые генераторы импульсов. Они состоят из основного корпуса из полупроводника P-типа или N-типа с омическими контактами на каждом конце (клеммы Base1 и Base2 ).Переход с противоположным типом полупроводников формируется в точке по длине корпуса для третьего вывода ( Emitter ).
• Полевые транзисторы с двумя затворами имеют один канал с двумя затворами в каскоде; конфигурация, оптимизированная для высокочастотных усилителей , смесителей и генераторов.
• Матрицы транзисторов используются для приложений общего назначения, для генерации функций и малошумящие усилители низкого уровня .Они включают в себя два или более транзисторов на общей подложке для обеспечения точного согласования параметров и теплового отслеживания, характеристик, которые особенно важны для усилителей с длинными хвостовиками .
Транзисторы Дарлингтона
• содержат биполярный транзистор средней мощности, подключенный к силовому биполярному транзистору. Это обеспечивает высокий коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования.
• Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) используют IGFET средней мощности, аналогично подключенный к силовому BJT, чтобы обеспечить высокий входной импеданс.Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования. БТИЗ особенно подходят для тяжелых промышленных приложений. Asea Brown Boveri (ABB) 5SNA2400E170100 [2] показывает, насколько далеко продвинулась технология силовых полупроводников. Это устройство, предназначенное для трехфазных источников питания, вмещает три NPN IGBT в корпусе размером 38 на 140 на 190 мм и весом 1,5 кг. Каждый IGBT рассчитан на 1700 вольт и может выдерживать 2400 ампер.
• Одноэлектронные транзисторы (SET) состоят из островка затвора между двумя туннельными переходами.Туннельный ток регулируется напряжением, подаваемым на затвор через конденсатор. [3] [4]
• Полный список типов транзисторов T-Transistor.com

Полупроводниковый материал [редактировать | править источник]

Первые биполярные транзисторы были сделаны из германия (Ge), и некоторые из них до сих пор используются с высокой мощностью. Типы кремния (Si) в настоящее время преобладают, но в некоторых усовершенствованных микроволновых и высокопроизводительных версиях теперь используется арсенид галлия (GaAs) из полупроводникового материала и полупроводниковый сплав (SiGe).Одноэлементный полупроводниковый материал (Ge и Si) описывается как element .

Характеристики наиболее распространенных полупроводниковых материалов, используемых для изготовления транзисторов, приведены в таблице ниже:

Характеристики полупроводникового материала

Полупроводник материал	Переход вперед напряжение В при 25 ° C	Подвижность электронов м / с при 25 ° C	Подвижность отверстий м / с при 25 ° C	Макс.температура соединения. ° С
Ge	0,27	0,39	0,19	от 70 до 100
Si	0,71	0,14	0,05	от 150 до 200
GaAs	1,03	0,85	0,05	от 150 до 200
переход Al-Si	0,3	–	–	от 150 до 200

Прямое напряжение перехода — это напряжение, приложенное к переходу эмиттер-база BJT, чтобы заставить базу проводить заданный ток.Ток экспоненциально увеличивается с увеличением прямого напряжения перехода. Значения, приведенные в таблице, типичны для тока 1 мА (те же значения применимы к полупроводниковым диодам). Чем ниже прямое напряжение перехода, тем лучше, поскольку это означает, что для «управления» транзистором требуется меньшая мощность. Прямое напряжение перехода для данного тока уменьшается с температурой. Для типичного кремниевого перехода изменение составляет примерно -2,1 мВ / ° C.

Столбцы подвижности электронов и подвижности дырок показывают среднюю скорость, с которой электроны и дырки диффундируют через полупроводниковый материал с электрическим полем в 1 вольт на метр, приложенным к материалу.В общем, чем выше подвижность электронов, тем быстрее транзистор. Таблица показывает, что Ge в этом отношении является лучшим материалом, чем Si. Однако Ge имеет четыре основных недостатка по сравнению с кремнием и арсенидом галлия: его максимальная температура ограничена, он имеет относительно высокий ток утечки, он не выдерживает высоких напряжений и менее подходит для изготовления интегральных схем. Поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок для всех полупроводниковых материалов, данный биполярный транзистор NPN имеет тенденцию быть быстрее, чем эквивалентный тип транзистора PNP.GaAs имеет самую высокую подвижность электронов из трех полупроводников. Именно по этой причине GaAs используется в высокочастотных приложениях. Относительно недавняя разработка полевого транзистора, транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT), имеет гетероструктуру (соединение между различными полупроводниковыми материалами) из арсенида алюминия-галлия (AlGaAs) -арсенида галлия (GaAs), который имеет двойную подвижность электронов по сравнению с GaAs- металлический барьерный переход. Из-за их высокой скорости и низкого уровня шума HEMT используются в спутниковых приемниках, работающих на частотах около 12 ГГц.

Макс. Температура перехода значений представляет собой поперечное сечение, взятое из технических паспортов различных производителей. Эту температуру нельзя превышать, иначе можно повредить транзистор.

Переход Al-Si относится к быстродействующему (алюминий-кремний) полупроводниково-металлическому барьерному диоду, широко известному как диод Шоттки. Это включено в таблицу, потому что некоторые кремниевые силовые IGFET-транзисторы имеют паразитный обратный диод Шоттки , сформированный между истоком и стоком как часть процесса изготовления.

Упаковка [править | править источник]

Файл: Transistor-photo.JPG

Транзисторы со сквозным отверстием (рулетка в сантиметрах)

Транзисторы бывают разных корпусов (держателей микросхем) (см. Изображения). Две основные категории — это для сквозного монтажа (или с выводами) и для поверхностного монтажа, также известное как устройство для поверхностного монтажа (SMD). Матрица с шариковой решеткой (BGA) — это новейший корпус для поверхностного монтажа (в настоящее время только для больших массивов транзисторов ).Он имеет припойные «шарики» на нижней стороне вместо выводов. Поскольку они меньше по размеру и имеют более короткие межсоединения, SMD имеют лучшие высокочастотные характеристики, но более низкую номинальную мощность.

Корпуса транзисторов изготавливаются из стекла, металла, керамики или пластика. Пакет часто диктует номинальную мощность и частотные характеристики. Силовые транзисторы имеют большие корпуса, которые можно прикрепить к радиаторам для улучшения охлаждения. Кроме того, у большинства силовых транзисторов коллектор или сток физически соединены с металлической банкой / металлической пластиной.С другой стороны, некоторые СВЧ-транзисторы для поверхностного монтажа размером с песчинки.

Часто транзисторы определенного типа доступны в разных корпусах. Пакеты транзисторов в основном стандартизированы, но назначение функций транзистора клеммам нет: разные типы транзисторов могут назначать разные функции клеммам корпуса. Даже для одного и того же типа транзистора назначение выводов может варьироваться (обычно обозначается буквой суффикса к номеру детали — i.е. BC212L и BC212K).

На заре разработки схем транзисторов биполярный переходной транзистор, или BJT, был наиболее часто используемым транзистором. Даже после того, как полевые МОП-транзисторы стали доступны, BJT оставался предпочтительным транзистором для цифровых и аналоговых схем из-за простоты их изготовления и скорости. Однако полевой МОП-транзистор имеет несколько желаемых свойств для цифровых схем, и с тех пор, как значительные достижения в цифровых схемах подтолкнули конструкцию МОП-транзистора к современному уровню техники. MOSFET теперь широко используются как для аналоговых, так и для цифровых функций.

Файл: BJT Switch.png

Транзистор BJT, используемый в качестве электронного переключателя

Файл: BJT Amplifier.png

Принципиальная схема усилителя

Переключатели [редактировать | править источник]

Транзисторы

обычно используются в качестве электронных переключателей как для приложений высокой мощности, включая источники питания | импульсные источники питания]], так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические вентили.

Усилители

[править | править источник]

От мобильных телефонов до телевизоров — огромное количество товаров включает усилители для воспроизведения звука, радиопередачи и обработки сигналов.Первые дискретные транзисторные усилители звука едва выдавали несколько сотен милливатт, но мощность и точность воспроизведения звука постепенно увеличивались по мере появления лучших транзисторов и развития архитектуры усилителя.

Транзисторы обычно используются в усилителях современных музыкальных инструментов, где схемы мощностью до нескольких сотен ватт являются обычными и относительно дешевыми. Транзисторы в значительной степени заменили клапаны в инструментальных усилителях. Некоторые производители усилителей для музыкальных инструментов смешивают в одной цепи транзисторы и электронные лампы, чтобы использовать преимущества обоих устройств.

Компьютеры [править | править источник]

Электронные компьютеры «первого поколения» использовали вакуумные лампы, которые выделяли большое количество тепла, были громоздкими и ненадежными. Разработка транзистора была ключом к миниатюризации и надежности компьютера. «Второе поколение» компьютеров, до конца 1950-х и 1960-х годов, состояло из плат, заполненных отдельными транзисторами и сердечниками магнитной памяти. Впоследствии транзисторы, другие компоненты и их необходимая проводка были объединены в единый массовый компонент: интегральную схему.Транзисторы, встроенные в интегральные схемы, заменили большинство дискретных транзисторов в современных цифровых компьютерах.

Преимущества транзисторов перед электронными лампами [править | править источник]

До разработки транзисторов электронные лампы (или в Великобритании термоэмиссионных клапанов или всего клапанов ) были основными активными компонентами в электронном оборудовании. Ключевые преимущества, которые позволили транзисторам заменить своих предшественников на электронных лампах в большинстве приложений:

• Меньший размер (несмотря на продолжающуюся миниатюризацию электронных ламп)
• Высокоавтоматизированное производство
• Снижение затрат (при серийном производстве)
• Более низкие возможные рабочие напряжения (но вакуумные лампы могут работать и при более высоких напряжениях)
• Нет периода прогрева (большинству электронных ламп для правильной работы требуется от 10 до 60 секунд)
• Меньшее рассеивание мощности (отсутствие мощности нагревателя, очень низкое напряжение насыщения)
• Более высокая надежность и большая физическая прочность (хотя вакуумные лампы электрически прочнее.Также вакуумная трубка намного более устойчива к ядерным электромагнитным импульсам (NEMP) и электростатическому разряду (ESD))
• Намного более длительный срок службы (катоды вакуумных ламп в конечном итоге израсходуются, и вакуум может загрязняться)
• Доступны дополнительные устройства (допускаются схемы с дополнительной симметрией : вакуумные лампы с полярностью, эквивалентной PNP BJT или полевым транзисторам P-типа, недоступны)
• Способность управлять большими токами (доступны силовые транзисторы для управления сотнями ампер, электронные лампы для управления даже одним ампером большие и дорогостоящие)
• Гораздо менее микрофонный (вибрация может модулировать характеристики вакуумной лампы, хотя это может способствовать звучанию гитарных усилителей)

« Природа ненавидит вакуумную лампу » Майрон Гласс (см. John R.Пирс), Bell Telephone Laboratories, около 1948 года.

С 1960-х годов доступен широкий спектр транзисторов, и производители постоянно вводят улучшенные типы. Ниже приведены несколько примеров из основных семейств. Если не указано иное, все типы изготавливаются из кремниевых полупроводников. Дополнительные пары показаны как канал NPN / PNP или N / P. Ссылки ведут к таблицам данных производителя, которые находятся в формате PDF. (В некоторых таблицах данных точность указанной категории транзисторов вызывает споры.)

• 2N3904 / 2N3906, BC182 / BC212 и BC546 / BC556: универсальные, BJT, универсальные, маломощные, дополнительные пары. У них есть пластиковые корпуса, и они стоят примерно десять центов США в небольших количествах, что делает их популярными среди любителей.

• AF107: германий, 0,5 Вт, 250 МГц, PNP BJT.

• BFP183: Низкое энергопотребление, микроволновая печь, 8 ГГц, NPN BJT.

• LM394: «пара суперматч» с двумя NPN BJT на одной подложке.

• 2N2219A / 2N2905A: BJT, общего назначения, средней мощности, дополнительная пара.В металлических корпусах они рассчитаны примерно на один ватт.

• 2N3055 / MJ2955: В течение многих лет уважаемый NPN 2N3055 был «стандартным» силовым транзистором. Его дополнение, PNP MJ2955, прибыло позже. Эти BJT 1 МГц, 15 А, 60 В, 115 Вт используются в усилителях мощности звука, источниках питания и системах управления.

• 2SC3281 / 2SA1302: Эти BJT, изготовленные Toshiba, имеют характеристики с низким уровнем искажений и используются в мощных усилителях звука. Они широко подделывались [5].

• BU508: NPN, питание 1500 В, BJT. Разработанный для горизонтального отклонения телевизоров, его способность к высоковольтному оборудованию также делает его пригодным для использования в системах зажигания.

• MJ11012 / MJ11015: 30 А, 120 В, 200 Вт, дополнительная пара BJT Дарлингтона большой мощности. Используется в усилителях звука, управлении и переключении мощности.

• 2N5457 / 2N5460: JFET (режим истощения), общего назначения, малой мощности, комплементарная пара.

• BSP296 / BSP171: IGFET (режим улучшения), средняя мощность, пара почти комплементарная.Используется для преобразования логического уровня и управления силовыми транзисторами в усилителях.

• IRF3710 / IRF5210: IGFET (режим улучшения), 40 А, 100 В, 200 Вт, пара почти комплементарная. Для мощных усилителей и переключателей мощности, особенно в автомобилях.

Патентов [править | править источник]

Книги [править | править источник]

Другое [править | править источник]

Шаблон: Викиучебники

Определение транзистора на Dictionary.com

[tran-zis-ter] SHOW IPA

/ trænˈzɪs tər / PHONETIC RESPELLING

---

сущ

Электроника.Полупроводниковое устройство, которое усиливает, генерирует колебания или переключает поток тока между двумя выводами, изменяя ток или напряжение между одним из выводов и третьим: хотя он намного меньше по размеру, чем вакуумная трубка, он выполняет аналогичные функции, не требуя тока для нагреть катод.

прилагательное

ВИКТОРИНЫ

УЗНАЙТЕ СЕБЯ НА «САЙТ», «CITE» И «ВЗГЛЯД»!

Обратите внимание на многословное золото с помощью этой викторины, в которой часто смешиваются слова «сайт», «цитировать» и «взгляд»!

Вопрос 1 из 7

«Сайт» и «цитировать» происходят от одного и того же латинского корня , «Situs.”

Слова рядом с транзистором

переходная модуляция, переходный синовит, трансзигнификация, переходный, трансиллюминатный, транзисторный, транзисторный, транзитный, транзитный, транзитный лагерь, транзитный круг

Dictionary.com Unabridged На основе Несокращенного словаря Random House, © Random House, Inc., 2021

Слова, относящиеся к транзисторным

телевизорам, видеокамерам, радио, компьютерам, стереосистемам, транзисторам, бумбоксам, коробкам, бластерам гетто, портативным, видеокамерам

Примеры предложений из Паутина для транзистора

.expandable-content {display: none;}. css-12x6sdt.expandable.content-extended> .expandable-content {display: block;}]]>

• Нейроморфные чипы на основе мемристоров, например, имитируют мозг, помещая обработка и память в отдельные транзисторные компоненты.

• Люди носили музыку в течение нескольких лет — транзисторные радиоприемники, Walkman и т. Д.

• Электронно эта машина является эквивалентом раннего транзисторного радиоприемника.

• В доме Намегабе транзисторный радиоприемник, заряженный батареями, был собственностью мужчин.

• Электрические свойства этого необычного образца необычны и интересны и могут привести к созданию нового типа транзистора.

• На вершине коротковолнового шкафа находился миниатюрный карманный радиоприемник — транзисторный радиоприемник.

• Схема PDP-3 — статического типа, в которой используются транзисторные триггеры с насыщением и, по большей части, транзисторные переключающие элементы.

• Вы имеете в виду крошечные транзисторные штуки, которые чувственные актеры засунули в свои головы?

• Это был крошечный транзистор, неотъемлемая часть современной электронной аппаратуры.

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ ПРИМЕРОВ СМОТРЕТЬ МЕНЬШЕ ПРИМЕРОВ



Изучить Dictionary.com

li {-webkit-flex-based: 49%; — ms-flex-предпочтительный размер: 49%; flex-base : 49%;} @ экран только мультимедиа и (max-width: 769px) {. Css-2jtp0r> li {-webkit-flex-base: 49%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 49%; гибкая основа : 49%;}} @ экран только мультимедиа и (max-width: 480px) {.css-2jtp0r> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкий-базис: 100%;}}]]>

Британский словарь определений для транзистора

---

существительное

полупроводниковое устройство, имеющее три или более вывода, прикрепленных к электродным областям, в котором ток, протекающий между двумя электродами, регулируется напряжением или током, приложенным к одному или нескольким указанным электродам. Устройство способно усиливать и т. Д. И заменило вентиль в большинстве схем, поскольку оно намного меньше, надежнее и работает при гораздо более низком напряжении См. Также переходной транзистор, полевой транзистор

, неофициальный транзисторный радиоприемник

для транзистора

C20: первоначально торговая марка, от перехода + резистор, относящаяся к передаче электрических сигналов через резистор

Collins English Dictionary — Complete & Unabridged 2012 Digital Edition © William Collins Sons & Co.Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Издатели 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Научные определения транзистора

---

Электронное устройство, которое контролирует поток электрического тока, чаще всего используется в качестве усилителя или переключателя. Транзисторы обычно состоят из трех слоев полупроводникового материала, в которых поток электрического тока через внешний слой регулируется напряжением или током, приложенным к среднему слою. Применив вакуумную лампу, транзисторы стали основой многих современных электронных технологий, в том числе микропроцессоров.См. Также логическую схему логического элемента.

Научный словарь американского наследия® Авторские права © 2011. Издано издательской компанией Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения транзистора

---

Электронное устройство, которое может работать как усилитель, преобразовывая слабые электрические сигналы в сильные. Обычно он изготавливается из кремния или других полупроводников.

примечания к транзистору

Транзистор является основным устройством, используемым в миниатюрных электронных системах, таких как портативные радиоприемники, или в качестве быстрого переключателя в компьютерах.

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторские права © 2005 издательской компании Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Прочие — это Readingli {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;} @ media only screen и (max-width: 769px) {. Css -1uttx60> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкая-основа: 100%;}} @ экран только мультимедиа и (max-width: 480px) {. css-1uttx60> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;}}]]>

Что такое транзистор и как он работает Эксплуатация

Изобретение Этот беспрецедентный поток инноваций начался в середине 40-х годов, когда группа ученых из Bell Labs намеревалась найти решение, которое заменило бы вакуумную лампу и механические реле чем-то лучше, чем-то более надежным, более совершенным. эффективный, менее затратный в обслуживании.16 декабря 1947 года Уолтер Браттейн при поддержке своей команды и всего научного сообщества Bell Labs внес еще одну корректировку в свое странно выглядящее приспособление, состоящее из германия, золотых полосок, изоляторов и провода и впервые наблюдал усиление входного сигнала. Транзистор родился и неосознанно, в век информации. Лауреаты Нобелевской премии Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли впоследствии разработали методы, делающие эту технологию практичной, эффективно обучая промышленное сообщество тому, как использовать ее для создания приложений, от слуховых аппаратов до телефонных коммутаторов, от переносные радиоприемники к телевизорам. Изобретенный в Bell Laboratories в 1947 году транзистор стал результатом попыток найти лучший усилитель и замену механическим реле. Электронная лампа усиливала музыку и голос в первой половине 20-го века, и это сделало междугородные звонки практичными. Но он потреблял много энергии, работал горячим и быстро перегорал. Телефонная сеть требовала сотен тысяч реле для соединения цепей для совершения звонков. Сетевые реле были механические устройства, требующие регулярного обслуживания для очистки и регулировки. Более дешевый в изготовлении, чем электронная лампа, и гораздо более надежный, транзистор сократил стоимость и улучшил качество телефонных услуг и, казалось бы, в мгновение ока породил бесчисленное количество новых продуктов и целые новые отрасли промышленности. Как работает транзистор Транзистор имеет множество применений, но только две основные функции: переключение и модуляция — последняя часто используется для усиления. В простейшем смысле транзистор работает как диммер в вашей гостиной.Нажмите ручку диммера, свет загорится; нажмите еще раз, свет погаснет. Вуаля! Переключатель. Вращайте ручку вперед и назад, и свет станет ярче, тусклее, ярче, тусклее. Вуаля! Модулятор. Чтобы понять усиление, подумайте о это: относительно легкое действие, которое вы выполняете, чтобы повернуть ручку из низкого положения в высокое, приводит к гораздо более впечатляющей реакции света — вся комната сияет светом! Вуаля! Усилитель. И диммер, и транзистор управляют током, будь то лампа или устройство, которое нужно активировать.Оба действуют как переключатель — включение / выключение — и как модулятор / усилитель — высокий / низкий. Важное отличие состоит в том, что «рука», управляющая транзистором, в миллионы раз быстрее. А также он подключен к другому электрическому источнику — радиосигналу в антенне, например, к голосу в микрофон, или сигналу данных в компьютерной системе, или даже к другому транзистору. Транзисторы изготовлены из полупроводников, таких как кремний и арсенид галлия. Эти материалы умеренно хорошо переносят электричество — недостаточно хорошо, чтобы называться проводником, как медные провода; не так уж плохо, чтобы называться изолятором, как кусок стекла.Отсюда их название: полупроводник. «Магия», которую выполняет транзистор, заключается в его способности управлять своей собственной полупроводимостью, а именно действовать как проводник, когда это необходимо, или как изолятор (непроводник), когда это необходимо. Полупроводники различаются по своему электрическому действию. Помещение тонкого кусочка полупроводника одного типа между двумя пластинами другого типа дает поразительные результаты: небольшой ток в центральном пласте может управлять потоком тока между двумя другими.Этот небольшой ток в среднем слое — это сок, который вырабатывается, например, антенной или другим транзистором. Даже при слабом входном токе, например, от радиосигнала, прошедшего большое расстояние, Транзистор может управлять сильным током от другой цепи через себя. Фактически, ток через «выходную сторону» транзистора имитирует поведение тока через «входную сторону». В результате получается сильная, усиленная версия слабого радиосигнала. Что делают транзисторы В современных микрочипах, которые содержат миллионы транзисторов, «интегрированных» вместе в определенную схему или «конструкцию», усиленный выход одного транзистора управляет другими транзисторами, которые, в свою очередь, управляют другими, и т. Д. .Создайте последовательность в одну сторону, и можно будет заставить микросхему усиливать слабые антенные сигналы до богатого квадрофонического звука высокой точности. Создайте чип по-другому, и транзисторы взаимодействуют, чтобы создать таймеры для управления часами или микроволновой печью или датчики для мониторинга. температуры, обнаруживать злоумышленников или контролировать колеса автомобиля от блокировки (системы ABS). Расположите транзисторы в другом массиве и создайте арифметические и логические процессоры, которые заставляют калькуляторы выполнять вычисления, компьютеры — вычислять, «обрабатывать» слова, искать информацию в сложных базах данных, сети «разговаривать» друг с другом или системы, передающие голос, данные, графика и видео для создания наших коммуникационных сетей. Для выполнения такой простой задачи, как сложение одного и одного, может потребоваться множество транзисторов, соединенных в группы, называемые логическими вентилями. Но если собрать достаточно транзисторов вместе в соответствующие схемы, транзисторы в конечном итоге избавят вас от больших задач, работая быстро, включая и выключая 100 миллионов раз в секунду или больше — и работая в огромных командах. Такие дискретные компоненты, как в старые времена, тысяча транзисторов занимала бы десятки печатных плат размером с открытку. Но благодаря таким методам, как фотолитография и компьютерное проектирование, миллионы транзисторов и других электронных компонентов вместе с проводкой могут быть компактно организованы на интегральной схеме размером меньше кукурузных хлопьев.

Что такое транзистор Почему он так называется Какие классы физики 12 CBSE

Подсказка: определите концепцию работы транзистора. Отсюда можно сказать, почему он называется транзистором. Сравните его с вакуумной трубкой, чтобы узнать о преимуществах. И электронная лампа, и транзисторы используются одинаково, но их конструкция и принципы работы различаются.

Полный пошаговый ответ:
Транзисторы — это полупроводниковые устройства, с помощью которых мы можем получить желаемый ток и напряжение. Его можно использовать как выключатель и как усилитель.

Слово «транзистор» означает сочетание передачи и сопротивления. Это потому, что он передает сопротивление с одного конца устройства на другой конец, или, можно сказать, передачу сопротивления. Отсюда и название транзистор. Транзисторы
имеют очень высокое входное сопротивление и очень низкое выходное сопротивление.Это трехконечное устройство. Одна клемма называется клеммой управления, потому что напряжение на этой клемме определяет сопротивление между двумя оставшимися клеммами.
Вакуумная трубка — это герметичная стеклянная трубка, внутри которой находится почти вакуум, и через нее проходит контролируемый электрический ток. Он может управлять потоком электронов внутри и используется в качестве переключателя и усилителя в электрическом оборудовании.
Из-за многих преимуществ транзисторов по сравнению с электронными лампами в настоящее время используются транзисторы.
Преимущества транзисторов перед электронными лампами —
1). Транзисторы меньше электронных ламп.
2). Стоимость транзисторов ниже, чем у электронных ламп.
3). Транзисторы потребляют низкую мощность, меньше тепловыделений, а электронным лампам требуется больше энергии.
4). Транзисторы имеют более высокий КПД, чем электронные лампы.
5). Транзисторы имеют долгий срок службы.
6). Поскольку транзисторы имеют небольшие размеры и выделяют меньше тепла, они предпочтительны для небольших электрических цепей.

Примечание: у нас есть два типа транзисторов — BJT и FET.BJT или транзисторы с биполярным переходом классифицируются как транзисторы NPN и PNP. Полевые транзисторы или полевые транзисторы классифицируются как полевые транзисторы JFET или переходные полевые транзисторы и полевые МОП-транзисторы или металлооксидные полупроводниковые транзисторы.

компьютеров — Объясните, что такое транзистор на простом английском языке!

На данный момент я собираюсь объединить транзисторы, полевые транзисторы (полевые транзисторы) и реле. Есть и другие устройства, которые тоже можно отнести к ним, но…

На самом базовом уровне все эти устройства работают как коммутаторы. Сделайте что-нибудь, и электричество включится или перестанет течь. Перестаньте что-то делать, и поток электричества изменится.

Реле самое простое для понимания новичком. Ток, протекающий через катушку, вызывает намагничивание электромагнита. Это заставляет механический переключатель «щелкнуть». Отключите ток в катушке, и переключатель переключится в другую сторону.

В случае транзистора, когда ток протекает через один из выводов (называемый «базой»), он заставляет больший ток течь через два других вывода (выводы называются коллектором и эмиттером).Отсутствие тока через основание означает, что ток не протекает через два других контакта.

FET похож на транзистор, но вместо тока , протекающего через базу, это напряжение на базе. И, чтобы сбить с толку, выводы не называются Base, Emitter и Collector. Вместо этого они называются Воротами, Источниками и Сливами. Но операция очень похожа. Установите правильное напряжение на воротах, и электричество будет проходить через два других контакта.Отсутствует правильное напряжение, и поток прекратится.

Другой важной деталью является то, что транзистор или полевой транзистор не обязательно должны быть «полностью включены» или «полностью выключены». Если база или ворота находятся где-то посередине между полностью включенным и выключенным, то поток электричества через устройство будет «немного включен» или «немного выключен». Это не работает для реле.

И это объяснение начального уровня. Конечно, я упустил много деталей, но на данном этапе они не важны.Важно то, что вы можете взять транзисторы и полевые транзисторы и объединить их интересными способами, чтобы сделать все крутые электрические устройства, без которых мы не можем жить.

Важность и характеристики эссе по транзисторной инженерии

Elet 2420 | Университет Вест-Индии мона

Полупроводниковые приборы

Эволюция транзисторов

Введение — Что такое транзистор?

«Транзистор был, вероятно, самым важным изобретением 20-го века, и история этого изобретения — это история столкновения эго и совершенно секретных исследований.»Это цитата известного журналиста Иры Флэтоу. Транзистор — это полупроводниковое устройство, которое усиливает и переключает электронные сигналы и электрическую энергию. Он состоит из трех слоев полупроводникового материала, по которым проходит ток. Напряжение или ток, приложенные к одной паре выводов транзистора изменяет ток через другую пару выводов.Транзистор может усиливать сигнал благодаря тому факту, что контролируемая мощность может быть выше, чем входная мощность.

Значение и характеристики транзистора

Транзисторы

занимают центральное место в интегральной схеме, что означает, что они также являются неотъемлемой частью всех электронных устройств нового времени, таких как компьютеры и сотовые телефоны.

Транзистор как переключатель показывает простую операцию; он находится в одном из двух состояний, т.е. включен или выключен. Транзистор, действуя как переключатель, позволяет или нет течь электричеству. Этот поток представляет собой постоянную величину тока, он никогда не колеблется на стороне источника цепи.

Транзистор в качестве усилителя допускает то, что называется дозированным потоком электричества. В этом случае транзистор позволяет переменному количеству электричества течь из одной точки в другую. В форме усилителя транзистор может использоваться для питания звуковых схем, например для воспроизведения музыки или звука через динамики.

Транзистор должен иметь возможность управлять прохождением электричества через него, чтобы функционировать как усилитель или переключатель.

Размерная характеристика транзисторов очень важна, в зависимости от применения транзисторы могут быть сделаны очень маленькими. Множество крошечных транзисторов, упакованных в кремниевые чипы, позволяют создавать карманные сотовые телефоны и MP3-плееры.

Транзисторы

могут быть спроектированы так, чтобы потреблять очень мало энергии, что делает их очень эффективными. Миллионы из них в часах или калькуляторе могут годами работать от небольшой батареи.

Они очень прочные. Транзисторное оборудование используется в военной, космической и промышленной сферах. Они могут выдерживать экстремальные удары и вибрацию.

Типы транзисторов

Транзисторы

можно классифицировать или сгруппировать по различным характеристикам: — структура, материал, электрическая полярность, максимальная номинальная мощность, максимальная рабочая частота, применение, физическая упаковка, коэффициент усиления.

Основным способом различения транзисторов является использование структуры.Два основных типа транзисторов по своей структуре — это биполярный переходной транзистор и полевой транзистор.

Биполярные транзисторы получили название биполярных, потому что они проводят с использованием как неосновных, так и мажоритарных носителей. Транзистор с биполярным переходом был первым типом транзистора, который производился в больших масштабах. Он представляет собой комбинацию двух переходных диодов и состоит либо из тонкого слоя полупроводника p-типа, помещенного между двумя полупроводниками n-типа (транзистор npn), либо из двух полупроводников p-типа, окружающих тонкий слой полупроводника n-типа ( транзистор pnp).Эта конструкция создает два p-n-перехода: переход база-коллектор и переход база-эмиттер, которые разделены тонкой областью полупроводника. Этот регион является базовым.

BJT имеет три вывода, которые представляют собой три слоя полупроводников. Это эмиттер, база и коллектор. Основное применение биполярного транзистора заключается в применении усилителя из-за того, что небольшой базовый ток управляет током на коллекторе и эмиттере.

Полевой транзистор, который можно назвать униполярным транзистором, использует электроны или дырки для проводимости.В случае электронов это называется полевым транзистором с N-каналом и полевым транзистором с P-каналом, когда дырки используются для проводимости. Четыре вывода полевого транзистора — это исток, затвор, сток и тело, иначе называемое подложкой.

В полевом транзисторе область истока и стока соединена проводящим каналом, по которому ток течет от стока к истоку. Электрическое поле создается, когда между выводами затвора и истока подается напряжение, и проводимость изменяется этим полем.Это означает, что протекающий ток регулируется напряжением, приложенным между затвором и истоком.

Полевые транзисторы

делятся на две группы: полевые транзисторы с переходом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET). IGFET имеет более распространенное название полевого транзистора металл-оксид-полупроводник (MOSFET), которое показывает его первоначальную конструкцию из слоев металла (затвор), оксида (изоляция) и полупроводника. Затвор Junction FET образует p-n-диод с каналом, который находится между истоком и стоком, а MOSFET — нет.

Как работает транзистор

Транзистор может работать как изолятор или как проводник. Способность транзистора колебаться между этими двумя состояниями, что позволяет переключаться или усиливать. Транзистор имеет множество применений, но только две основные функции: переключение и модуляция (усиление).

История транзисторов

До транзистора были электронные лампы. Электронные лампы выполняли ту же функцию, что и транзистор, действуя как переключатель или усилитель, в зависимости от того, как они использовались.Они были намного больше и потребляли значительно больше энергии, чем транзистор.

Это связано с тем, что нагретая поверхность, которая находилась между входящим током и отходящими выводами, регулировала количество энергии, протекающей через них.

Джон Амброуз Флеминг разработал вакуумную трубку в 1895 году. Это устройство, изменяющее сигнал, управляя движением электронов в вакуумированном пространстве. Электроны текут только от нити к пластине, образуя диод (устройство, которое может проводить ток только в одном направлении).

В 1906 году Ли Де Форест разработал триод в вакуумной лампе, который усиливал сигналы, позволяя вести дальнейшие телефонные разговоры. Проблема с этим триодом в том, что он был ненадежным и потреблял много энергии.

Первый патент на принцип полевого транзистора был подан в Канаде австро-венгерским физиком Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом 22 октября 1925 года. Лилиенфельд не публиковал никаких исследовательских статей о своих устройствах, и это привело к тому, что его работа была проигнорирована промышленностью. .Он предложил основной принцип работы полевого МОП-транзистора. В 1934 году немецкий физик по имени доктор Оскар Хайль запатентовал еще один полевой транзистор. Два года спустя директор по исследованиям Bell Lab Мервин Келли почувствовал, что для обеспечения наилучшего телефонного обслуживания необходим более совершенный усилитель, поэтому он сформировал отдел, посвященный твердо заявленной науке. Шокли был назначен руководителем группы и нанял Уолтера Браттейна и Джона Бардина, чтобы они выяснили, почему разработанный им полупроводниковый усилитель не работает.Это был небольшой цилиндр, покрытый тонким слоем кремния, установленный рядом с небольшой металлической пластиной.

В 1947 году Бардин и Браттейн создали транзистор с точечным контактом. Он был сделан из полосок золотой фольги на пластиковом треугольнике, прижатом к пластине германия.

Основным ключом к развитию транзистора было дальнейшее понимание процесса подвижности электронов в полупроводнике. Было отмечено, что если бы поток электронов от эмиттера к коллектору можно было как-то контролировать, можно было бы сконструировать усилитель.На самом деле выполнить эту процедуру оказалось очень сложно. Было замечено, что количество вводимых электронов или дырок должно быть очень большим, если кристалл имел какой-либо разумный размер. Основная проблема заключалась в том, чтобы разместить входные и выходные контакты очень близко друг к другу на поверхности кристалла по обе стороны от этой области.

Браттейн начал работу над созданием такого устройства, и по мере того, как команда работала над проблемой, появлялись намеки на усиление. Иногда система работала, а иногда неожиданно прекращала работу.В какой-то момент неработающая система начала работать, когда ее поместили в воду. Электроны в любой части кристалла будут перемещаться из-за близлежащих зарядов. Электроны будут группироваться на поверхности кристалла, где они могут найти свой противоположный заряд, «плавающий» в воздухе (или воде). Небольшой заряд из любого места на кристалле заставит их оттолкнуться от поверхности. Небольшое количество электронов могло бы выполнить то, что было необходимо, вместо большого количества этих электронов.

Их понимание в некоторой степени решило проблему необходимости в очень маленькой зоне контроля. Они решили, что можно использовать одну большую область вместо двух отдельных полупроводников, соединенных общей, но крошечной областью. Выводы эмиттера и коллектора должны быть расположены очень близко друг к другу наверху, а контрольный вывод размещен на основании кристалла. Электроны или дырки выталкиваются наружу, когда ток подается на «базовый» вывод через блок полупроводника, и собираются на дальней поверхности.Между ними должно быть достаточно электронов или дырок, чтобы начать проводимость, пока эмиттер и проводник находятся очень близко друг к другу.

Браттейн и Х. Р. Мур провели демонстрацию для нескольких своих коллег и менеджеров в Bell Labs днем ​​23 декабря 1947 года, что считается датой рождения транзистора. Двенадцать человек упоминаются как непосредственное участие в изобретении транзистора в лаборатории Белла.

Версия с переходным соединением, известная как биполярный переходный транзистор, изобретенная Шокли в 1948 году, три десятилетия использовалась в качестве предпочтительного устройства при разработке дискретных и интегральных схем.

Транзистор был анонсирован публике в июне 1948 года. Это новое устройство имело характеристики, которые можно было использовать для преодоления многих фундаментальных ограничений электронных ламп. Некоторые из этих характеристик заключались в том, что транзисторы имели очень долгий срок службы, были небольшими, легкими и механически прочными и не требовали тока накала. Устройство было названо транзисторным, а не твердотельным усилителем Point-contact. Джон Пирс придумал название, сочетая сопротивление с окончанием, общим для таких устройств, как варистор и термистор.

Коммерческое использование транзисторов резко возросло в 1950-х годах, начиная с телефонного коммутационного оборудования и военных компьютеров в 1952 году, слуховых аппаратов в 1953 году и портативных радиоприемников в 1954 году. В 1953 году было произведено более 1 000 000 транзисторов; в 1955 году это число резко увеличилось до 3 500 000 транзисторов, а к 1957 году годовое производство выросло до колоссальных 29 000 000 единиц. Быстрый рост транзисторных технологий в 1950-х годах можно объяснить вкладом нескольких крупных компаний, включая Bell Labs / Western Electric, Fairchild, General Electric, Motorola, Raytheon, Sylvania и Texas Instruments.

Первое большое изменение в транзисторах произошло в 1951 году, когда Уильям Шокли разработал переходной транзистор. Транзисторы первого перехода представляли собой сэндвичи из германия N- и P-типа (германий с избытком и дефицитом электронов соответственно). Слабое напряжение, поступающее в средний слой, повлияет на другой ток, проходящий через весь сэндвич. Между 1956 и 1958 годами методы создания транзисторов значительно улучшились по прошествии десятилетия. На кристалл были нанесены узоры, чтобы ученые могли вытравить определенные части кристалла или при необходимости добавить примеси к другим частям.Первый из этих транзисторов, который был разработан в Bell, оставил небольшой выступ, торчащий из середины, и поэтому они были названы транзисторами «меза» в честь испанского слова «таблица». Позже Fairchild Semiconductor разработала полностью плоскую версию — их назвали «планарными» транзисторами. Fairchild Semiconductor была основана группой из восьми человек, известных как восемь предателей.

В 1958 году Джек Килби из Texas Instruments изобрел интегральную схему, которая представляет собой единое устройство, которое содержит взаимосвязанный массив элементов, таких как транзисторы, резисторы, конденсаторы и электрические схемы, содержащиеся в кремниевой пластине.Также в том же году Гордон Тил построил первый кремниевый транзистор, который работал так же, как транзистор с германиевым переходом.

Следующий большой скачок в эволюции транзисторов произошел в 1960-х годах с появлением полевых транзисторов. Большинство современных транзисторов — это полевые транзисторы, в особенности металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы, или «полевые МОП-транзисторы». Вместо того, чтобы быть сэндвичем, полевые МОП-транзисторы имеют канал из полупроводника N- или P-типа, проходящий через выступ поверх другого типа, как описано ранее.Изначально полевые МОП-транзисторы не были лучше, чем переходные транзисторы, но их намного проще сделать на интегральной схеме или микропроцессоре, и поэтому они вскоре стали предпочтительным типом транзисторов.

Транзисторы будущего

С момента изобретения первого транзистора в 1947 году технология прошла семимильными шагами, и теперь будущее транзисторов открылось совсем недавно. Некоторые из разработок транзисторов в будущем перечислены ниже —

.

Молекулярная электроника

Транзисторы углеродные нанотрубки

Нанопроволочные транзисторы

Квантовые вычисления

Устройства

CMOS добавят функциональность к энергонезависимой памяти CMOS, оптоэлектронике, датчикам….

Технология

CMOS будет ориентирована на новые рынки макроэлектроники, биомедицинских устройств,…

Биология может послужить источником вдохновения для новых технологий сборки снизу вверх, человеческого интеллекта

Хотя многие из них не являются конкретными, некоторые из них находятся в разработке или находятся в стадии разработки, а некоторые другие технологии, использующие транзисторы, были рассмотрены и обсуждены ниже.

Один из планов на будущее — разместить графен на кремнии. Транзисторы на основе графена могут работать на более высоких частотах и ​​более эффективно, чем кремниевые транзисторы.Графен находит множество применений, например, в качестве поддерживающих мембран для просвечивающей электронной микроскопии и в газовых сенсорах, поскольку влияние молекул газа, попадающих на графен, можно измерить. Хотя графен рассматривается как материал будущего, недавно было обнаружено, что он не может быть подходящей заменой кремнию в процессорах. Это связано с тем, что графен имеет очень малую щель между энергетическими состояниями, что означает, что когда он используется в качестве транзистора, его нельзя выключить. Видно, что молибденит может быть идеальной заменой.

Intel разработала 3D-транзисторы, транзисторы Tri-Gate, которые позволят Intel продолжать сокращать размеры чипов. Intel заявляет, что транзисторы будут потреблять на 50 процентов меньше энергии, проводить больше тока и обеспечивать на 37 процентов большую скорость, чем их 2D-аналоги, благодаря вертикальным ребрам кремниевой подложки, которые выступают сквозь другие слои. Ребра также могут сделать чипы более дешевыми — однако в настоящее время технология Tri-Gate увеличивает стоимость существующих кремниевых пластин примерно на 2–3%.

Исследователи из университетов Пердью и Гарварда создали транзистор.Он сделан из материала, который может заменить кремний в течение десяти лет. Каждый транзистор содержит три крошечных нанопроволоки, изготовленных из арсенида индия-галлия, а не кремния, как обычные транзисторы. Три нанопроволоки постепенно уменьшаются, создавая конусообразное поперечное сечение, напоминающее рождественскую елку. Арсенид индия-галлия — один из нескольких многообещающих полупроводников, изучаемых для замены кремния.

ДИОДЫ — Esaki и IMPATT

Диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, который имеет асимметричную передаточную характеристику.Он позволяет току течь только в одном направлении. Полупроводниковый диод, наиболее распространенный сегодня тип, представляет собой кристаллический кусок полупроводникового материала с p – n-переходом, подключенным к двум электрическим выводам.

Диоды Esaki

Диоды

Esaki были названы в честь Лео Эсаки, который в 1973 году получил Нобелевскую премию по физике за открытие эффекта электронного туннелирования, используемого в этих диодах. Эсаки опубликовал первую статью о туннельных диодах в Physical Review в 1958 году.

Диод Эсаки также известен как туннельный диод.Это тип полупроводникового диода, который способен быстро работать в диапазоне микроволновых частот за счет использования квантово-механического эффекта, называемого туннелированием.

Он был изобретен в августе 1957 года Лео Эсаки, когда он работал с Tokyo Tsushin Kogyo, ныне известной как Sony.

Эти диоды имеют сильно легированный p − n-переход шириной всего около 10 нм. Нарушенная запрещенная зона — результат сильного допинга. Электронные состояния зоны проводимости на n-стороне более или менее выровнены с дырочными состояниями валентной зоны на p-стороне.

Туннельные диоды были впервые произведены Sony в 1957 году. С 1960 года General Electric и другие компании начали производство этих диодов. Сегодня они все еще производятся в небольших объемах. Туннельные диоды обычно изготавливаются из германия, но также могут быть изготовлены из арсенида галлия и кремния. Применяются в преобразователях частоты и детекторах

.

Туннельные диоды могут работать как в прямом, так и в обратном смещении. При прямом смещении по мере увеличения напряжения электроны туннелируют через барьер p-n-перехода из-за того, что заполненные электронные состояния в зоне проводимости на n-стороне выравниваются с пустыми дырочными состояниями валентной зоны на p-стороне p-n перехода.Если напряжение увеличивается дальше, эти состояния становятся более смещенными, и ток падает, что известно как отрицательное сопротивление, поскольку ток уменьшается с увеличением напряжения. Однако при дальнейшем увеличении напряжения он работает как обычный диод, поскольку электроны проходят через p-n-переход посредством проводимости, а не туннелирования. В обратном направлении туннельные диоды действуют как быстрые выпрямители с нулевым напряжением смещения и крайней линейностью для сигналов мощности. Заполненные состояния на p-стороне все больше выравниваются с пустыми состояниями на n-стороне, и теперь электроны туннелируют через барьер p-n-перехода в обратном направлении.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИОДОВ ESAKI

Используются в усилителях малой мощности

Усилители видеосигнала с детектором, мониторы мощности СВЧ и РЧ, высокочастотные триггеры, контуры ALC, детекторы нулевого смещения, схемы туннельных диодов ACP и т. Д.

Поскольку они более устойчивы к ядерному излучению, туннельные диоды используются в космических приложениях, например, в усилителях для спутниковой связи.

В области развития технологий сегодня для инженеров-схемотехников встал вопрос: «Транзисторы или диоды Эсаки?» Дизайнеры оказались в том же положении, что и десять лет назад, когда они спросили: «Лампы или транзисторы?» Некоторые остались с «проверенными схемами», в то время как другие приняли транзисторы и изменили отрасль.Сегодня разработчики, знакомые со стандартной твердотельной технологией, пытаются приспособиться к новым концепциям, навязанным им диодом Эсаки: отрицательное сопротивление, сверхвысокие скорости и сверхнизкое энергопотребление.

ДИОД IMPATT

IMPATT — это аббревиатура от IMPact ionization Avalanche Transit Time, которая отражает механизм его действия. В своей простейшей форме IMPATT представляет собой диод с p-n-переходом, смещенный на пробой, при котором в высокополевой области обедненного слоя устройства за счет «ударной ионизации» образуется лавина электронно-дырочной пары.Прохождение носителей через обедненный слой приводит к генерации микроволновых и ММ-волн, когда устройство настроено на подходящий резонатор с микроволновыми и ММ-волнами. Эти диоды демонстрируют отрицательное сопротивление на частотах СВЧ и ММ волн из-за двух электронных задержек, «задержки нарастания лавины» из-за «ударной ионизации», приводящей к лавинообразному размножению носителей заряда, и «задержки времени прохождения» из-за насыщения дрейфа. скорость носителей заряда, движущихся под действием сильного электрического поля.Принципы работы устройства были впервые описаны Ридом в 1958 году. Однако идея получения отрицательного сопротивления от перевернутого смещенного pn перехода восходит к более ранней работе (1954) Шокли, в которой он показал, что когда электронный сгусток с катода, смещенного в прямом направлении, вводится в обедненный слой pn-перехода с обратным смещением, создается «отрицательное сопротивление времени прохождения», когда электроны дрейфуют через область сильного поля. Отрицательное сопротивление таких ранних устройств оказалось небольшим, а выходная микроволновая мощность — низкой.Рид показал, что улучшенное отрицательное сопротивление достигается при использовании ударной ионизации для инжекции электронов. Он показал, что свойства носителей заряда в полупроводнике, т. Е. Лавинообразное размножение за счет ударной ионизации и временная задержка прохождения носителей заряда из-за насыщения дрейфовой скорости в сильных электрических полях, могут быть подходящим образом объединены в р-n переходе с обратным смещением для создания микроволнового отрицательное сопротивление. Используя временную задержку, необходимую для создания лавинного разряда за счет ударной ионизации, в сочетании с временной задержкой распространения Шокли, он показал, что эффективная микроволновая генерация может быть реализована в его предложенном p + n i n + диоде.Однако из-за сложной природы структуры Рида только в 1965 году был изготовлен первый экспериментальный диод Рида. В начале 1965 года Джонстон и др. Из Bell Laboratories впервые успешно экспериментально наблюдали микроволновые колебания от простого кремниевого p-n-переходного диода. Это исследование показало, что сложная структура Рида не требуется для генерации микроволновых колебаний. На основе анализа слабого сигнала Т. Мисава показал, что отрицательное сопротивление может возникать в смещенном в обратном направлении p-n-переходе любого произвольного профиля легирования.С тех пор был достигнут быстрый прогресс в направлении дальнейшего развития различных структур IMPATT, технологий изготовления, а также оптимальной схемы для генераторов и усилителей IMPATT. Частотный диапазон устройств IMPATT может быть легко увеличен до ММ- и суб-ММ диапазонов волн, в которых сравнимое количество ВЧ-мощности вряд ли возможно с помощью других двух оконечных твердотельных устройств.

Семейство диодов IMPATT включает в себя множество различных переходов и металлических полупроводниковых устройств.Первое колебание IMPATT было получено из простого кремниевого диода на p-n-переходе, смещенного в обратный лавинный пробой и установленного в микроволновом резонаторе. Большинство электронно-дырочных пар генерируется в области сильного поля из-за сильной зависимости коэффициента ионизации от электрического поля. Сгенерированные дырки дрейфуют через P-область, тогда как сгенерированный электрон сразу же перемещается в N-область, а Время, необходимое для того, чтобы отверстие достигло контакта, составляет задержку времени прохождения.

Эксплуатация

В диоде Impatt применяется чрезвычайно высокий градиент напряжения (400 кВ / см), который не может выдержать нормальный pn переход.

Такой высокий градиент потенциала, смещающий диод в обратном направлении, вызывает поток неосновных носителей через переход.

Переменный ток примерно на 180 градусов не совпадает по фазе с приложенным напряжением, что приводит к отрицательной проводимости и колебаниям в резонансном контуре.

рабочая

При высоком пороговом постоянном напряжении смещения, когда приложенное переменное напряжение становится положительным, скорость электронных дырок становится настолько высокой, что эти носители образуют дополнительные дырки и электроны, выбивая их из кристаллической структуры посредством ионизации импаттом.

Исходное поле постоянного тока находится прямо на пороге, но это напряжение превышается только в течение положительного полупериода напряжения переменного тока. Это кумулятивный процесс, который требует времени. Произошла разность фаз 90 градусов или задержка.

Дырки, образовавшиеся в лавине, быстро достигают p + -контакта, не участвуя в процессе, но электроны выпускаются в n-область, где они не соединяются ни с донором, ни с дырками.

Электроны дрейфуют с максимальной скоростью в области n, и ток продолжает течь во внешней цепи, по которой они проходят.

Когда этот импульс тока действительно достигает катодного вывода, напряжение переменного тока достигает своего отрицательного пика, и имеет место вторая задержка в 90 градусов. Это время зависит от скорости и толщины высоколегированного слоя n +.

В чем разница между MOSFET и BJT?

ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ — MOSFET VS. BJT В чем разница между MOSFET и BJT?

27.02.2020 Автор / Редактор: Люк Джеймс / Erika Granath

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) и биполярный переходный транзистор (BJT) — это два типа транзисторов, которые выпускаются в различных корпусах, и тем, кто не знаком с электроникой, часто сложно решить, какой из них следует использовать. в своих проектах.

Связанные компании

Хотя и MOSFET, и BJT являются транзисторами, они работают по-разному и ведут себя по-разному.

(Источник: Юрий Захачевский)

Хотя и MOSFET, и BJT являются транзисторами, они работают по-разному и ведут себя по-разному, поэтому используются по-разному.

Что такое полевой МОП-транзистор?

Рисунок 1: Структура полевого МОП-транзистора.

(Источник: Electronic Tutorials)

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) представляет собой разновидность полевого транзистора (FET) , который состоит из трех выводов — затвора, истока и стока. В полевом МОП-транзисторе сток управляется напряжением на выводе затвора, поэтому полевой МОП-транзистор является устройством, управляемым напряжением. Напряжение, приложенное к затвору, определяет, сколько тока течет в сток. MOSFET доступны двух типов: « p-channel » и « n-channel ».Оба эти типа могут находиться в режиме увеличения или истощения (см. Рисунок 1). Это означает, что всего существует четыре различных типа полевых МОП-транзисторов.

В полевых МОП-транзисторах с каналом p-типа выводы истока и стока выполнены из полупроводника p-типа. Аналогичным образом, в n-канальных полевых МОП-транзисторах выводы истока и стока сделаны из полупроводника n-типа. Сам вывод затвора сделан из металла и отделяется от выводов истока и стока с помощью оксида металла. Такой уровень изоляции обеспечивает низкое энергопотребление и является основным преимуществом транзисторов этого типа.Часто полевые МОП-транзисторы используются в маломощных устройствах или в качестве строительных блоков для снижения энергопотребления.

Режим истощения: Когда напряжение на клемме затвора низкое, канал демонстрирует максимальную проводимость. Поскольку напряжение на зажимах затвора является положительным или отрицательным, проводимость канала снижается.

Режим улучшения: , когда напряжение на клемме затвора низкое, устройство не проводит ток, если на клемму затвора не подается большее напряжение.

Что такое BJT?

Биполярный переходной транзистор (BJT) — это устройство, управляемое током (в отличие от MOSFET, управляемое напряжением), которое, среди прочего, широко используется в качестве усилителя, генератора или переключателя.Биполярный транзистор имеет три контакта — базу, коллектор и эмиттер — и два перехода: p-переход и n-переход.

Существует два типа BJT — PNP и NPN . Каждый тип имеет большой коллекторный элемент и большой эмиттерный элемент, которые легированы одинаковым образом. Между этими структурами находится небольшой слой другого легирующего агента, называемого «основой». Ток течет в коллекторе PNP и выходит из эмиттера. В NPN полярность противоположная, и ток течет в эмиттере и выходит из коллектора.В любом случае направление тока в базе такое же, как и на коллекторе.

Рисунок 2: Принцип работы BJT.

(Источник: Electronic Tutorials)

По сути, работа BJT-транзистора определяется током на его базовом выводе. Например, небольшой базовый ток равен небольшому току коллектора. Выходной ток BJT всегда равен входному току, умноженному на коэффициент, известный как «усиление», обычно в 10-20 раз превышающий базовый ток.

MOSFET vs BJT: в чем разница?

Рисунок 3: Разница между BJT и MOSFET.

(Источник: Electronic Tutorials)

Между MOSFET и BJT есть много различий.

• MOSFET (управляемый напряжением) представляет собой металлооксидный полупроводник, тогда как BJT (управляемый током) представляет собой транзистор с биполярным переходом.

• Хотя у обоих есть три терминала, они различаются.MOSFET имеет исток, сток и затвор, тогда как BJT имеет базу, эмиттер и коллектор.

• MOSFET идеально подходят для приложений большой мощности, тогда как BJT чаще используются в приложениях с низким током.

• BJT зависит от тока на его базовом выводе, тогда как MOSFET зависит от напряжения на электроде затвора с оксидной изоляцией.

• Структура MOSFET по своей сути более сложна, чем структура BJT.

Что лучше?

И MOSFET, и BJT имеют уникальные характеристики, а также свои плюсы и минусы.К сожалению, мы не можем сказать, что «лучше», потому что вопрос очень субъективен. На этот вопрос нет однозначного и однозначного ответа.

При выборе того, что использовать в проекте, необходимо учитывать множество различных факторов, чтобы прийти к решению. К ним относятся уровень мощности , напряжение привода, эффективность, стоимость и скорость переключения, среди прочего — вот где действительно полезно знать ваш проект!

Как правило, полевой МОП-транзистор более эффективен в источниках питания.

No related posts.