Транзистор. Обозначение на схемах и внешний вид транзисторов.
На фото справа вы видите первый работающий транзистор, который был создан в 1947 году тремя учёными – Уолтером Браттейном, Джоном Бардином и Уильямом Шокли.
Несмотря на то, что первый транзистор имел не очень презентабельный вид, это не помешало ему произвести революцию в радиоэлектронике.
Трудно предположить, какой бы была нынешняя цивилизация, если бы транзистор не был изобретён.
Транзистор является первым твёрдотельным устройством, способным усиливать, генерировать и преобразовывать электрический сигнал. Он не имеет подверженных вибрации частей, обладает компактными размерами. Это делает его очень привлекательным для применения в электронике.
Это было маленькое вступление, а теперь давайте разберёмся более подробно в том, что же представляет собой транзистор.
Сперва стоит напомнить о том, что транзисторы делятся на два больших класса. К первому относятся так называемые биполярные, а ко второму – полевые (они же униполярные).
Стоит отметить, что наибольшее распространение получили транзисторы на основе кремния, хотя и этот факт может вскоре пошатнуться, так как развитие технологий идёт непрерывно.
Так уж случилось, но вначале развития полупроводниковой технологии лидирующее место занял биполярный транзистор. Но не многие знают, что первоначально ставка делалась на создание полевого транзистора. Он был доведён до ума уже позднее. О полевых MOSFET-транзисторах читайте здесь.
Не будем вдаваться в подробное описание устройства транзистора на физическом уровне, а сперва узнаем, как же он обозначается на принципиальных схемах. Для новичков в электронике это очень важно.
Для начала, нужно сказать, что биполярные транзисторы могут быть двух разных структур. Это структура P-N-P и N-P-N.
Пока не будем вдаваться в теорию, просто запомните, что биполярный транзистор может иметь либо структуру P-N-P, либо N-P-N.
На принципиальных схемах биполярные транзисторы обозначаются вот так.
Как видим, на рисунке изображены два условных графических обозначения. Если стрелка внутри круга направлена к центральной черте, то это транзистор с P-N-P структурой. Если же стрелка направлена наружу – то он имеет структуру N-P-N.
Маленький совет.
Чтобы не запоминать условное обозначение, и сходу определять тип проводимости (p-n-p или n-p-n) биполярного транзистора, можно применять такую аналогию.
Сначала смотрим, куда указывает стрелка на условном изображении. Далее представляем, что мы идём по направлению стрелки, и, если упираемся в «стенку» – вертикальную черту – то, значит, «Прохода Нет»! «Нет» – значит p-n-p (П-Н-П ).
Ну, а если идём, и не упираемся в «стенку», то на схеме показан транзистор структуры n-p-n.
Обычно, дискретный, то есть отдельный транзистор имеет три вывода. Раньше его даже называли полупроводниковым триодом. Иногда у него может быть и четыре вывода, но четвёртый служит для подключения металлического корпуса к общему проводу. Он является экранирующим и не связан с другими выводами. Также один из выводов, обычно это коллектор (о нём речь пойдёт далее), может иметь форму фланца для крепления к охлаждающему радиатору или быть частью металлического корпуса.
Вот взгляните. На фото показаны различные транзисторы ещё советского производства, а также начала 90-ых.
А вот это уже современный импорт.
Каждый из выводов транзистора имеет своё назначение и название: база, эмиттер и коллектор. Обычно эти названия сокращают и пишут просто Б (База), Э (Эмиттер), К (Коллектор).
На зарубежных схемах вывод коллектора помечают буквой C, это от слова Collector — «сборщик» (глагол Collect
В электронную схему выводы транзисторов нужно впаивать, строго соблюдая цоколёвку. То есть вывод коллектора запаивается именно в ту часть схемы, куда он должен быть подключен. Нельзя вместо вывода базы впаять вывод коллектора или эмиттера. Иначе не будет работать схема.
Как узнать, где на принципиальной схеме у транзистора коллектор, а где эмиттер? Всё просто. Тот вывод, который со стрелкой – это всегда эмиттер. Тот, что нарисован перпендикулярно (под углом в 90°) к центральной черте – это вывод базы.
Также на принципиальных схемах транзистор помечается символом VT или Q. В старых советских книгах по электронике можно встретить обозначение в виде буквы V или T. Далее указывается порядковый номер транзистора в схеме, например, Q505 или VT33. Стоит учитывать, что буквами VT и Q обозначаются не только биполярные транзисторы, но и полевые в том числе.
Далее узнаем, как найти транзисторы на печатной плате электронного прибора.
В реальной электронике транзисторы легко спутать с другими электронными компонентами, например, симисторами, тиристорами, интегральными стабилизаторами, так как те имеют такие же корпуса. Особенно легко запутаться, когда на электронном компоненте нанесена неизвестная маркировка.
В таком случае нужно знать, что на многих печатных платах производится разметка позиционирования и указывается тип элемента. Это так называемая шелкография. Так на печатной плате рядом с деталью может быть написано Q305.
Как уже говорилось, это утверждение справедливо не только для биполярных транзисторов, но и для полевых. Поэтому, после определения типа элемента, необходимо уточнять класс транзистора (биполярный или полевой) по маркировке, нанесённой на его корпус.
Полевой транзистор FR5305 на печатной плате прибора. Рядом указан тип элемента — VT
Любой транзистор имеет свой типономинал или маркировку. Пример маркировки: КТ814. По ней можно узнать все параметры элемента. Как правило, они указаны в даташите (datasheet). Он же справочный лист или техническая документация. Также могут быть транзисторы этой же серии, но чуть с другими электрическими параметрами.
Тогда название содержит дополнительные символы в конце, или, реже, в начале маркировки. (например, букву А или Г).
Зачем так заморачиваться со всякими дополнительными обозначениями? Дело в том, что в процессе производства очень сложно достичь одинаковых характеристик у всех транзисторов. Всегда есть определённое, пусть и, небольшое, но отличие в параметрах. Поэтому их делят на группы (или модификации).
Строго говоря, параметры транзисторов разных партий могут довольно существенно различаться. Особенно это было заметно ранее, когда технология их массового производства только оттачивалась.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Цифровой мультиметр. Какой мультиметр выбрать новичку?
Как выглядит транзистор фото
Внешний вид и обозначение транзистора на схемах
На фото справа вы видите первый работающий транзистор, который был создан в 1947 году тремя учёными – Уолтером Браттейном, Джоном Бардином и Уильямом Шокли.
Несмотря на то, что первый транзистор имел не очень презентабельный вид, это не помешало ему произвести революцию в радиоэлектронике.
Трудно предположить, какой бы была нынешняя цивилизация, если бы транзистор не был изобретён.
Транзистор является первым твёрдотельным устройством, способным усиливать, генерировать и преобразовывать электрический сигнал. Он не имеет подверженных вибрации частей, обладает компактными размерами. Это делает его очень привлекательным для применения в электронике.
Это было маленькое вступление, а теперь давайте разберёмся более подробно в том, что же представляет собой транзистор.
Сперва стоит напомнить о том, что транзисторы делятся на два больших класса. К первому относятся так называемые биполярные, а ко второму – полевые (они же униполярные). Основой как полевых, так и биполярных транзисторов является полупроводник. Основной же материал для производства полупроводников — это германий и кремний, а также соединение галлия и мышьяка — арсенид галлия (GaAs).
Стоит отметить, что наибольшее распространение получили транзисторы на основе кремния, хотя и этот факт может вскоре пошатнуться, так как развитие технологий идёт непрерывно.
Так уж случилось, но вначале развития полупроводниковой технологии лидирующее место занял биполярный транзистор. Но не многие знают, что первоначально ставка делалась на создание полевого транзистора. Он был доведён до ума уже позднее. О полевых MOSFET-транзисторах читайте здесь.
Не будем вдаваться в подробное описание устройства транзистора на физическом уровне, а сперва узнаем, как же он обозначается на принципиальных схемах. Для новичков в электронике это очень важно.
Для начала, нужно сказать, что биполярные транзисторы могут быть двух разных структур. Это структура P-N-P и N-P-N. Пока не будем вдаваться в теорию, просто запомните, что биполярный транзистор может иметь либо структуру P-N-P, либо N-P-N.
На принципиальных схемах биполярные транзисторы обозначаются вот так.
Как видим, на рисунке изображены два условных графических обозначения.
Если стрелка внутри круга направлена к центральной черте, то это транзистор с P-N-P структурой. Если же стрелка направлена наружу – то он имеет структуру N-P-N.
Маленький совет.
Чтобы не запоминать условное обозначение, и сходу определять тип проводимости (p-n-p или n-p-n) биполярного транзистора, можно применять такую аналогию.
Сначала смотрим, куда указывает стрелка на условном изображении. Далее представляем, что мы идём по направлению стрелки, и, если упираемся в «стенку» – вертикальную черту – то, значит, «Прохода Нет»! «Нет» – значит p-n-p (П-Н-П ).
Ну, а если идём, и не упираемся в «стенку», то на схеме показан транзистор структуры n-p-n. Похожую аналогию можно использовать и в отношении полевых транзисторов при определении типа канала (n или p). Про обозначение разных полевых транзисторов на схеме читайте тут.
Обычно, дискретный, то есть отдельный транзистор имеет три вывода.
Раньше его даже называли полупроводниковым триодом. Иногда у него может быть и четыре вывода, но четвёртый служит для подключения металлического корпуса к общему проводу. Он является экранирующим и не связан с другими выводами. Также один из выводов, обычно это коллектор (о нём речь пойдёт далее), может иметь форму фланца для крепления к охлаждающему радиатору или быть частью металлического корпуса.
Вот взгляните. На фото показаны различные транзисторы ещё советского производства, а также начала 90-ых.
А вот это уже современный импорт.
Каждый из выводов транзистора имеет своё назначение и название: база, эмиттер и коллектор. Обычно эти названия сокращают и пишут просто Б (База), Э (Эмиттер), К (Коллектор). На зарубежных схемах вывод коллектора помечают буквой C, это от слова Collector — «сборщик» (глагол Collect — «собирать»). Вывод базы помечают как B, от слова Base (от англ.
Base — «основной»). Это управляющий электрод. Ну, а вывод эмиттера обозначают буквой E, от слова Emitter — «эмитент» или «источник выбросов». В данном случае эмиттер служит источником электронов, так сказать, поставщиком.
В электронную схему выводы транзисторов нужно впаивать, строго соблюдая цоколёвку. То есть вывод коллектора запаивается именно в ту часть схемы, куда он должен быть подключен. Нельзя вместо вывода базы впаять вывод коллектора или эмиттера. Иначе не будет работать схема.
Как узнать, где на принципиальной схеме у транзистора коллектор, а где эмиттер? Всё просто. Тот вывод, который со стрелкой – это всегда эмиттер. Тот, что нарисован перпендикулярно (под углом в 90 0 ) к центральной черте – это вывод базы. А тот, что остался – это коллектор.
Также на принципиальных схемах транзистор помечается символом VT или Q. В старых советских книгах по электронике можно встретить обозначение в виде буквы V или T.
Далее указывается порядковый номер транзистора в схеме, например, Q505 или VT33. Стоит учитывать, что буквами VT и Q обозначаются не только биполярные транзисторы, но и полевые в том числе.
Далее узнаем, как найти транзисторы на печатной плате электронного прибора.
В реальной электронике транзисторы легко спутать с другими электронными компонентами, например, симисторами, тиристорами, интегральными стабилизаторами, так как те имеют такие же корпуса. Особенно легко запутаться, когда на электронном компоненте нанесена неизвестная маркировка.
В таком случае нужно знать, что на многих печатных платах производится разметка позиционирования и указывается тип элемента. Это так называемая шелкография. Так на печатной плате рядом с деталью может быть написано Q305. Это значит, что этот элемент транзистор и его порядковый номер в принципиальной схеме – 305. Также бывает, что рядом с выводами указывается название электрода транзистора. Так, если рядом с выводом есть буква E, то это эмиттерный электрод транзистора.
Таким образом, можно чисто визуально определить, что же установлено на плате – транзистор или совсем другой элемент.
Как уже говорилось, это утверждение справедливо не только для биполярных транзисторов, но и для полевых. Поэтому, после определения типа элемента, необходимо уточнять класс транзистора (биполярный или полевой) по маркировке, нанесённой на его корпус.
Полевой транзистор FR5305 на печатной плате прибора. Рядом указан тип элемента — VT
Любой транзистор имеет свой типономинал или маркировку. Пример маркировки: КТ814. По ней можно узнать все параметры элемента. Как правило, они указаны в даташите (datasheet). Он же справочный лист или техническая документация. Также могут быть транзисторы этой же серии, но чуть с другими электрическими параметрами. Тогда название содержит дополнительные символы в конце, или, реже, в начале маркировки. (например, букву А или Г).
Зачем так заморачиваться со всякими дополнительными обозначениями? Дело в том, что в процессе производства очень сложно достичь одинаковых характеристик у всех транзисторов.
Всегда есть определённое, пусть и, небольшое, но отличие в параметрах. Поэтому их делят на группы (или модификации).
Строго говоря, параметры транзисторов разных партий могут довольно существенно различаться. Особенно это было заметно ранее, когда технология их массового производства только оттачивалась.
Внешний вид и обозначение транзистора на схемах
На фото справа вы видите первый работающий транзистор, который был создан в 1947 году тремя учёными – Уолтером Браттейном, Джоном Бардином и Уильямом Шокли.
Несмотря на то, что первый транзистор имел не очень презентабельный вид, это не помешало ему произвести революцию в радиоэлектронике.
Трудно предположить, какой бы была нынешняя цивилизация, если бы транзистор не был изобретён.
Транзистор является первым твёрдотельным устройством, способным усиливать, генерировать и преобразовывать электрический сигнал. Он не имеет подверженных вибрации частей, обладает компактными размерами. Это делает его очень привлекательным для применения в электронике.
Это было маленькое вступление, а теперь давайте разберёмся более подробно в том, что же представляет собой транзистор.
Сперва стоит напомнить о том, что транзисторы делятся на два больших класса. К первому относятся так называемые биполярные, а ко второму – полевые (они же униполярные). Основой как полевых, так и биполярных транзисторов является полупроводник. Основной же материал для производства полупроводников — это германий и кремний, а также соединение галлия и мышьяка — арсенид галлия (GaAs).
Стоит отметить, что наибольшее распространение получили транзисторы на основе кремния, хотя и этот факт может вскоре пошатнуться, так как развитие технологий идёт непрерывно.
Так уж случилось, но вначале развития полупроводниковой технологии лидирующее место занял биполярный транзистор. Но не многие знают, что первоначально ставка делалась на создание полевого транзистора. Он был доведён до ума уже позднее. О полевых MOSFET-транзисторах читайте здесь.
Не будем вдаваться в подробное описание устройства транзистора на физическом уровне, а сперва узнаем, как же он обозначается на принципиальных схемах. Для новичков в электронике это очень важно.
Для начала, нужно сказать, что биполярные транзисторы могут быть двух разных структур. Это структура P-N-P и N-P-N. Пока не будем вдаваться в теорию, просто запомните, что биполярный транзистор может иметь либо структуру P-N-P, либо N-P-N.
На принципиальных схемах биполярные транзисторы обозначаются вот так.
Как видим, на рисунке изображены два условных графических обозначения. Если стрелка внутри круга направлена к центральной черте, то это транзистор с P-N-P структурой. Если же стрелка направлена наружу – то он имеет структуру N-P-N.
Маленький совет.
Чтобы не запоминать условное обозначение, и сходу определять тип проводимости (p-n-p или n-p-n) биполярного транзистора, можно применять такую аналогию.
Сначала смотрим, куда указывает стрелка на условном изображении.
Далее представляем, что мы идём по направлению стрелки, и, если упираемся в «стенку» – вертикальную черту – то, значит, «Прохода Нет»! «Нет» – значит p-n-p (П-Н-П ).
Ну, а если идём, и не упираемся в «стенку», то на схеме показан транзистор структуры n-p-n. Похожую аналогию можно использовать и в отношении полевых транзисторов при определении типа канала (n или p). Про обозначение разных полевых транзисторов на схеме читайте тут.
Обычно, дискретный, то есть отдельный транзистор имеет три вывода. Раньше его даже называли полупроводниковым триодом. Иногда у него может быть и четыре вывода, но четвёртый служит для подключения металлического корпуса к общему проводу. Он является экранирующим и не связан с другими выводами. Также один из выводов, обычно это коллектор (о нём речь пойдёт далее), может иметь форму фланца для крепления к охлаждающему радиатору или быть частью металлического корпуса.
Вот взгляните.
На фото показаны различные транзисторы ещё советского производства, а также начала 90-ых.
А вот это уже современный импорт.
Каждый из выводов транзистора имеет своё назначение и название: база, эмиттер и коллектор. Обычно эти названия сокращают и пишут просто Б (База), Э (Эмиттер), К (Коллектор). На зарубежных схемах вывод коллектора помечают буквой C, это от слова Collector — «сборщик» (глагол Collect — «собирать»). Вывод базы помечают как B, от слова Base (от англ. Base — «основной»). Это управляющий электрод. Ну, а вывод эмиттера обозначают буквой E, от слова Emitter — «эмитент» или «источник выбросов». В данном случае эмиттер служит источником электронов, так сказать, поставщиком.
В электронную схему выводы транзисторов нужно впаивать, строго соблюдая цоколёвку. То есть вывод коллектора запаивается именно в ту часть схемы, куда он должен быть подключен.
Нельзя вместо вывода базы впаять вывод коллектора или эмиттера. Иначе не будет работать схема.
Как узнать, где на принципиальной схеме у транзистора коллектор, а где эмиттер? Всё просто. Тот вывод, который со стрелкой – это всегда эмиттер. Тот, что нарисован перпендикулярно (под углом в 90 0 ) к центральной черте – это вывод базы. А тот, что остался – это коллектор.
Также на принципиальных схемах транзистор помечается символом VT или Q. В старых советских книгах по электронике можно встретить обозначение в виде буквы V или T. Далее указывается порядковый номер транзистора в схеме, например, Q505 или VT33. Стоит учитывать, что буквами VT и Q обозначаются не только биполярные транзисторы, но и полевые в том числе.
Далее узнаем, как найти транзисторы на печатной плате электронного прибора.
В реальной электронике транзисторы легко спутать с другими электронными компонентами, например, симисторами, тиристорами, интегральными стабилизаторами, так как те имеют такие же корпуса.
Особенно легко запутаться, когда на электронном компоненте нанесена неизвестная маркировка.
В таком случае нужно знать, что на многих печатных платах производится разметка позиционирования и указывается тип элемента. Это так называемая шелкография. Так на печатной плате рядом с деталью может быть написано Q305. Это значит, что этот элемент транзистор и его порядковый номер в принципиальной схеме – 305. Также бывает, что рядом с выводами указывается название электрода транзистора. Так, если рядом с выводом есть буква E, то это эмиттерный электрод транзистора. Таким образом, можно чисто визуально определить, что же установлено на плате – транзистор или совсем другой элемент.
Как уже говорилось, это утверждение справедливо не только для биполярных транзисторов, но и для полевых. Поэтому, после определения типа элемента, необходимо уточнять класс транзистора (биполярный или полевой) по маркировке, нанесённой на его корпус.
Полевой транзистор FR5305 на печатной плате прибора.
Рядом указан тип элемента — VT
Любой транзистор имеет свой типономинал или маркировку. Пример маркировки: КТ814. По ней можно узнать все параметры элемента. Как правило, они указаны в даташите (datasheet). Он же справочный лист или техническая документация. Также могут быть транзисторы этой же серии, но чуть с другими электрическими параметрами. Тогда название содержит дополнительные символы в конце, или, реже, в начале маркировки. (например, букву А или Г).
Зачем так заморачиваться со всякими дополнительными обозначениями? Дело в том, что в процессе производства очень сложно достичь одинаковых характеристик у всех транзисторов. Всегда есть определённое, пусть и, небольшое, но отличие в параметрах. Поэтому их делят на группы (или модификации).
Строго говоря, параметры транзисторов разных партий могут довольно существенно различаться. Особенно это было заметно ранее, когда технология их массового производства только оттачивалась.
В этой статье мы разберем, чем же примечателен этот маленький кусочек кремния, называемый транзистором. Транзисторы, как известно, делятся на 2 вида полевые и биполярные. Изготавливаются они из полупроводниковых материалов, в частности германия и кремния. И полевые и биполярные транзисторы имеют по 3 вывода. На приведенном ниже рисунке мы можем видеть устройство советского биполярного низкочастотного транзистора типа МП39-МП42.Транзистор в разрезе На следующем рисунке изображены транзисторы, также выпущенные в советское время, слева небольшой мощности, в центре и справа рассчитанные на среднюю и большую мощность: Внешний вид советских транзисторов Рассмотрим схематическое изображение биполярного транзистора: Структура биполярных транзисторов Транзисторы по своей структуре делятся на два типа, n-p-n и p-n-p. Как нам известно из предыдущей статьи, диод представляет собой полупроводниковый прибор с p-n переходом способным пропускать ток в прямом включении и не пропускающий в обратном. Транзистор же представляет собой, условно говоря, два диода соединенных либо катодами, либо анодами, что мы и можем видеть на рисунке ниже. Транзистор как два диода Кстати, многие отечественные транзисторы в советское время выпускали с некоторым содержанием золота, так что эту деталь можно назвать драгоценной в прямом смысле слова! Подробнее о содержании драгметаллов смотрите тут. Но для радиолюбителей ценность данного радиоэлемента заключается прежде всего в его функциях. Золото в транзисторах СССР Приведу ещё несколько фотографий распространённых транзисторов: Малой мощности На этих фото изображены выводные транзисторы, которые впаивают в отверстия в печатной плате. Но существуют транзисторы и для поверхностного или SMD монтажа, в таком случае отверстия не сверлятся и детали припаиваются со стороны печати, один из таких транзисторов в корпусе sot-23 изображен на фотографии ниже, рядом на рисунке можно видеть его сравнительные размеры: Фото SMD транзистор Какие существуют схемы включения биполярных транзисторов? Прежде всего это схема (к слову сказать самая распространенная) включения с общим эмиттером. Схема включения с общим коллектором, это дает нам усиление только по току: Схема с общим коллектором И схема включения с общей базой, усиление только по напряжению: Схема с общей базой Далее приведен практический пример схемы усилителя на одном транзисторе собранного по схеме с общим эмиттером. Наушники для этого усилителя нужно брать высокоомные Тон–2 с сопротивлением обмотки приблизительно 2 кОм. Пример усилителя по схеме с общим эмиттером Биполярные транзисторы могут использоваться в ключевом и усилительном режимах. Выше на схеме пример работы транзистора в усилительном режиме. На приведенном ниже рисунке изображена схема включения транзистора в ключевом режиме: Схема транзистора в ключевом режиме Существуют транзисторы, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, называются они фототранзисторы. Схематическое изображение фототранзисторов А так выглядит один из фототранзисторов: Полевые транзисторыСтроение полевого транзистора Привожу первый вариант схематического обозначения полевого транзистора: Схематическое изображение полевого транзистора На следующем рисунке изображено современное схематическое изображение (второй вариант) полевых транзисторов с изолированным затвором, слева с каналом n–типа и справа с каналом p-типа. Изображение на схемах полевых транзисторов с изолированным затвором Определяют какого типа канал следующим образом, если стрелка направлена в сторону канала, то такой транзистор с каналом n–типа, если же стрелка направлена в обратную, то p-типа. Транзисторы MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor) — это английское название полевых транзисторов МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Схематическое изображение мощного полевого транзистора Полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление. Они находят все большее применение в современной технике, особенно приёмо-передатчиках. Полевые транзисторы широко применяются и в аналоговых, и в цифровых схемах. Выпускаются современные полевые транзисторы, как и биполярные, в SMD исполнении: Фото SMD полевой транзистор Устройства, созданные на основе КМОП транзисторов (полевых транзисторов) очень экономичны и имеют незначительное потребление питания. Привожу схемы включения полевых транзисторов: С общим истоком Применяются полевые транзисторы и в усилителях мощности звука, чаще всего в выходных каскадах. Однопереходные транзисторыСхематическое изображение однопереходных транзисторов Применяются однопереходные транзисторы, в устройствах автоматики и импульсной технике. Обсудить статью ТРАНЗИСТОРЫ Простое акустическое реле на пьезоэлементе. |
Такое включение обеспечивает большое усиление по напряжению и току:
Они могут быть в исполнении как с выводом от базы, так и без него. Его схематическое изображение на рисунке:
Дальше на рисунке приведено обозначение и изображен внешний вид мощного полевого Mosfet транзистора:
А также находят применение в измерительных устройствах. Автор статьи — AKV.Простейшая схема радиожучка на одном транзисторе, для работы в паре с ФМ приёмником.
Описание транзисторов. Как работают транзисторы
Узнайте о транзисторах — одном из самых важных устройств, когда-либо изобретенных. Мы собираемся узнать, как они работают подробно в этой статье.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.
Что такое транзистор
Транзисторы Транзисторы бывают разных форм и размеров. Есть два типа сети, биполярная и полевая. В этой статье мы сосредоточимся в основном на биполярной версии. Транзисторы — это небольшие электронные компоненты, выполняющие две основные функции. Он может действовать как переключатель для цепей управления, а также может усиливать сигналы.
Небольшие маломощные транзисторы заключены в полимерный корпус для защиты внутренних частей. Но более мощные транзисторы будут иметь частично металлический корпус, который используется для отвода выделяемого тепла, поскольку со временем это приведет к повреждению компонентов. Обычно мы находим эти транзисторы в металлическом корпусе прикрепленными к радиатору, который помогает отводить нежелательное тепло.
MosfetНапример, внутри этого настольного источника питания постоянного тока у нас есть несколько mosfet-транзисторов, которые прикреплены к большим радиаторам. Без радиатора компоненты быстро достигают 45 градусов Цельсия (или 113 °F) при силе тока всего 1,2 ампера. Они станут намного горячее по мере увеличения тока. Но для электронных схем с небольшими токами мы можем просто использовать транзисторы в полимерном корпусе, которые не требуют радиатора.
Номер детали На корпусе транзистора мы находим какой-то текст, который сообщит нам номер детали, который мы можем использовать, чтобы найти техническое описание производителя.
Каждый транзистор рассчитан на определенное напряжение и ток, поэтому важно проверять эти листы.
Теперь с транзистором у нас есть 3 вывода, помеченные E, B и C. Это обозначает эмиттер, базу и коллектор. Как правило, в этих транзисторах с полимерным корпусом с плоским краем левый контакт является эмиттером, средний — базой, а правая сторона — коллектором. Однако не все транзисторы используют эту конфигурацию, поэтому сверяйтесь с техническими данными производителя.
Почему мы используем транзисторы?
Мы знаем, что если подключить лампочку к батарейке, она загорится. Мы можем установить выключатель в цепь и управлять светом, прерывая подачу питания. Но для этого требуется, чтобы человек вручную управлял переключателем. Итак, как мы можем автоматизировать это? Для этого используем транзистор. Этот транзистор блокирует поток тока, поэтому свет не горит. Но если мы подадим небольшое напряжение на базовый контакт в середине, это заставит транзистор начать пропускать ток в основной цепи, поэтому свет загорится.
Затем мы можем поместить переключатель на управляющий штифт, чтобы управлять им удаленно, или мы можем поместить на него датчик, чтобы автоматизировать управление.
Как правило, нам нужно подать не менее 0,6–0,7 вольта на вывод базы, чтобы транзистор включился. Например, эта простая транзисторная схема имеет красный светодиод с источником питания 9 вольт по основной цепи. Базовый контакт подключен к источнику питания постоянного тока. Схема цепи выглядит так.
Когда напряжение питания на выводе базы составляет 0,5 Вольт, транзистор выключен, поэтому светодиод также не горит. При напряжении 0,6 В транзистор открыт, но не полностью, светодиод тусклый, потому что транзистор еще не пропускает полный ток через основную цепь. Тогда при 0,7 вольта светодиод ярче, потому что транзистор пропускает почти полный ток, а при 0,8 вольта светодиод горит на полную яркость, транзистор полностью открыт.
Итак, мы используем небольшое напряжение и ток для управления большим напряжением и током.
Мы видели, что небольшое изменение напряжения на базовом выводе вызывает большое изменение в основной цепи. Следовательно, если мы вводим сигнал на базовый вывод, транзистор действует как усилитель. Мы могли бы подключить микрофон, который изменяет сигнал напряжения на базовом контакте, и это усилит динамик в основной цепи, чтобы сформировать очень простой усилитель.
Обычно в контакте базы протекает очень небольшой ток, возможно, всего 1 миллиампер или даже меньше. Коллектор имеет гораздо больший ток, например 100 миллиампер. Соотношение между этими двумя значениями известно как текущий коэффициент усиления и обозначается символом бета (β). Мы можем найти соотношение в паспорте производителя.
В этом примере ток коллектора равен 100 миллиампер, а ток базы равен 1 миллиампер, поэтому отношение равно 100, деленному на 1, что дает нам 100. Мы можем изменить эту формулу, чтобы найти и токи.
Транзисторы NPN и PNP
У нас есть два основных типа биполярных транзисторов: NPN и PNP.
Два транзистора выглядят почти одинаково, поэтому нам нужно проверить номер детали, чтобы определить, какой из них.
С транзистором NPN у нас есть основная цепь и цепь управления. Оба подключены к плюсу аккумулятора. Основная цепь выключена, пока мы не нажмем выключатель на цепи управления. Мы видим, что ток течет по обоим проводам к транзистору. Мы можем удалить основную цепь, и светодиод цепи управления все равно будет включаться при нажатии переключателя, когда ток возвращается к батарее через транзистор.
ПримерВ этом упрощенном примере, когда переключатель нажат, на базовый штифт поступает ток 5 мА. Через штырь коллектора проходит 20 мА, а через эмиттер — 25 мА. Таким образом, ток объединяется в транзисторе.
С транзистором PNP у нас снова есть основная цепь и цепь управления. Но теперь эмиттер подключен к плюсу батареи. Основная цепь выключена, пока мы не нажмем выключатель на цепи управления. С этим типом мы можем видеть, что часть тока вытекает из вывода основания и возвращается к батарее, остальная часть тока течет через транзистор и основной светодиод и обратно к батарее.
Если мы удалим основную цепь, светодиод цепи управления все равно будет гореть.
В этом примере, когда переключатель нажат, 25 мА поступает на эмиттер, 20 мА выходит из коллектора и 5 мА выходит из базы. Таким образом, ток в транзисторе делится.
Транзисторы показаны на электрических чертежах с такими символами. Стрелка размещена на выводе излучателя. Стрелка указывает направление обычного тока, чтобы мы знали, как подключить их к нашим цепям.
Как работает транзистор
Чтобы понять, как работает транзистор, мы хотим, чтобы вы сначала представили воду, текущую по трубе. Он свободно течет по трубе, пока мы не перекроем его диском. Теперь, если мы присоединим меньшую трубу к основной и поместим в эту маленькую трубу поворотный затвор, мы сможем перемещать диск с помощью шкива. Чем дальше открываются распашные ворота; тем больше воды может протекать в магистральной трубе. Распашные ворота немного тяжеловаты, поэтому небольшого количества воды будет недостаточно, чтобы их открыть.
Для открывания ворот требуется определенное количество воды. Чем больше воды течет в этой маленькой трубе, тем дальше открывается клапан и позволяет большему количеству воды течь в основную трубу. По сути, так работает NPN-транзистор.
Возможно, вы уже знаете, что при проектировании электронных схем мы используем обычный ток. Таким образом, в этой схеме NPN-транзистора мы предполагаем, что ток течет от положительных батарей к контактам коллектора и базы, а затем выходит из контакта эмиттера. Мы всегда используем это направление для разработки наших схем.
Однако на самом деле это не так. На самом деле электроны текут от минуса к плюсу батареи. Это было доказано Джозефом Томпсоном, который провел несколько экспериментов, чтобы открыть электрон, а также доказать, что они движутся в противоположном направлении. Итак, в действительности электроны текут от отрицательного к эмиттеру, а затем из коллектора и выводов базы. Мы называем это потоком электронов.
Помните, что мы всегда разрабатываем схемы, используя обычный токовый метод.
Но ученые и инженеры знают, что на самом деле работает поток электронов.
Кстати, мы также подробно рассмотрели, как работает батарея, в нашей предыдущей статье, проверьте это ЗДЕСЬ.
Итак, мы знаем, что электричество — это поток электронов по проводу. Медная проволока является проводником, а резина — изолятором. Электроны могут легко проходить через медь, но не могут проходить через резиновый изолятор.
Если мы посмотрим на базовую модель атома для металлического проводника, у нас будет ядро в центре, окруженное рядом орбитальных оболочек, которые удерживают электроны. Каждая оболочка содержит максимальное количество электронов, и электрон должен иметь определенное количество энергии, чтобы попасть в каждую оболочку. Электроны, расположенные дальше всего от ядра, обладают наибольшей энергией. Самая внешняя оболочка известна как валентная оболочка, проводник имеет от 1 до 3 электронов в своей валентной оболочке. Электроны удерживаются на месте ядром, но есть и другая оболочка, известная как зона проводимости.
Если электрон может достичь этого, то он может вырваться из атома и перейти к другим атомам. У атома металла, такого как медь, валентная оболочка и зона проводимости перекрываются, поэтому электронам очень легко двигаться.
С изолятором упакована самая внешняя оболочка. Там очень мало места, чтобы электрон мог присоединиться. Ядро крепко держит электроны, а зона проводимости находится далеко, поэтому электроны не могут добраться до нее, чтобы убежать. Следовательно, электричество не может проходить через этот материал.
Однако есть еще один материал, известный как полупроводник. Кремний является примером полупроводника. В этом материале в валентной оболочке слишком много электронов, чтобы он мог быть проводником, поэтому он действует как изолятор. Но, поскольку зона проводимости находится довольно близко, если мы обеспечим некоторую внешнюю энергию, некоторые электроны получат достаточно энергии, чтобы совершить прыжок в зону проводимости и стать свободными. Следовательно, этот материал может выступать как в качестве изолятора, так и в качестве проводника.
В чистом кремнии почти нет свободных электронов, поэтому инженеры добавляют в кремний небольшое количество другого материала, что изменяет его электрические свойства. Мы называем это легированием P-типа и N-типа. Мы объединяем эти материалы, чтобы сформировать соединение P-N. Мы можем объединить их вместе, чтобы сформировать транзистор NPN или PNP.
Внутри транзистора у нас есть вывод коллектора и вывод эмиттера. Между ними в транзисторе NPN у нас есть два слоя материала N-типа и один слой P-типа. Базовый провод подключен к слою P-типа. В транзисторе PNP это настроено наоборот. Все это заключено в смолу для защиты внутренних материалов.
Давайте представим, что кремний еще не был легирован, так что внутри просто чистый кремний. Каждый атом кремния окружен 4 другими атомами кремния. Каждому атому нужно 8 электронов в его валентной оболочке. Но атомы кремния имеют только 4 электрона в своей валентной оболочке. Таким образом, они тайно делят электрон со своим соседним атомом, чтобы получить желаемую восьмерку.
Это известно как ковалентная связь. Когда мы добавим материал N-типа, такой как фосфор, он займет положение некоторых атомов кремния. Атомы фосфора имеют 5 электронов на валентной оболочке. Итак, поскольку атомы кремния делят электроны, чтобы получить желаемые 8, им не нужен этот дополнительный, а это означает, что теперь в материале есть дополнительные электроны, и они могут свободно перемещаться.
При легировании Р-типа мы добавляем такой материал, как алюминий или алюминий-мин-ум, этот атом имеет только 3 электрона в своей валентной оболочке. Следовательно, он не может предоставить своим четырем соседям общий электрон, поэтому одному из них придется обойтись без него. Это означает, что была создана дыра, где электрон может сидеть и занимать.
Теперь у нас есть два легированных куска кремния, один со слишком большим количеством электронов, а другой с недостаточным количеством электронов. Два материала соединяются, образуя PN-соединение, на этом стыке мы получаем то, что известно как область истощения.
В этой области часть избыточных электронов со стороны n-типа переместится, чтобы занять дырку на стороне p-типа. Эта миграция образует барьер с накоплением электронов и дырок на противоположных сторонах.
Электроны заряжены отрицательно, поэтому дырки считаются положительно заряженными. Таким образом, это накопление вызывает слегка отрицательно заряженную область и слегка положительно заряженную область. Это создает электрическое поле и предотвращает движение большего количества электронов. Разность потенциалов в этой области обычно составляет около 0,7 Вольт.
Когда мы подключаем источник напряжения к двум концам, с плюсом, подключенным к материалу P-типа, это создаст прямое смещение, и электроны начнут течь. Источник напряжения должен быть выше барьера 0,7 В, иначе электроны не смогут совершить прыжок.
Когда мы реверсируем источник питания, так что положительный контакт соединяется с материалом N-типа, электроны, удерживаемые в барьере, будут притягиваться к положительному выводу, а дырки будут притягиваться к отрицательному выводу.
Это вызвало обратное смещение.
В транзисторе NPN у нас есть два слоя материала N-типа, поэтому у нас есть два перехода и, следовательно, два барьера. Таким образом, через него обычно не может течь ток.
Материал эмиттера N-типа сильно легирован, поэтому здесь много лишних электронов. Базовый P-тип слегка легирован, поэтому здесь есть несколько отверстий. Коллектор N-типа умеренно легирован, поэтому избыточных электронов здесь немного.
Если мы соединим батарею между базой и эмиттером, с плюсом, подключенным к слою P-типа, это создаст прямое смещение. Прямое смещение вызывает разрушение барьера, пока напряжение составляет не менее 0,7 вольт. Таким образом, барьер уменьшается, и электроны устремляются, чтобы заполнить пространство внутри материала P-типа. Некоторые из этих электронов займут дырку и будут притягиваться к положительному полюсу батареи. Слой P-типа тонкий и был намеренно слегка легирован, так что вероятность попадания электронов в дырку мала. Остальные останутся свободно перемещаться по материалу.
Следовательно, только небольшой ток будет течь из базового стержня, оставляя избыток электронов теперь в материале P-типа.
Если мы затем подключим другую батарею между эмиттером и коллектором, с плюсом, подключенным к коллектору. Отрицательно заряженные электроны внутри коллектора будут притягиваться к положительной клемме, что вызывает обратное смещение. Если вы помните, при обратном смещении электроны и дырки барьера отталкиваются друг от друга.
Итак, электроны на стороне P-типа барьера притягиваются к стороне N-типа, а дырки на стороне N-типа притягиваются обратно к P-типу. В материале P-типа уже имеется избыточное количество электронов, поэтому они будут двигаться, чтобы занять эти отверстия, и некоторые из них будут притягиваться, потому что напряжение этой батареи больше, поэтому притяжение намного выше. Когда эти электроны притягиваются, они текут в батарею, поэтому через переход обратного смещения возникает ток.
Более высокое напряжение на базовом выводе полностью открывает транзистор, что означает больший ток и большее количество электронов, перемещающихся в слой P-типа, и, следовательно, больше электронов притягивается через обратное смещение.
Мы также видим, что на стороне эмиттера транзистора течет больше электронов, чем на стороне коллектора.
Как это работает » Примечания по электронике
Описание того, что такое транзистор, как работает биполярный транзистор, а также сведения о транзисторах NPN и PNP.
Учебное пособие по транзисторам Включает:
Основы транзисторов
Усиление: Hfe, hfe и бета
Характеристики транзистора
Коды нумерации транзисторов и диодов
Выбор транзисторов на замену
Транзисторы лежат в основе современной электронной техники. Разработка биполярного транзистора или транзистора с биполярным переходом, BJT, привела к многим изменениям в мире.
Внедрение биполярного транзистора сделало возможным использование многих технологий, которые сегодня считаются само собой разумеющимися: от портативных транзисторных радиоприемников до мобильных телефонов и компьютеров, дистанционного управления, функций, которые мы считаем само собой разумеющимися в современных автомобилях, и т.
д. . . . Все это и многое другое стало возможным благодаря изобретению транзистора.
Сегодня биполярные транзисторы доступны во многих формах. Существует базовый транзистор в виде выводов или он доступен в виде транзистора для поверхностного монтажа. Но транзисторы также широко используются в интегральных схемах. Большинство цифровых ИС используют технологию полевого эффекта, но многие аналоговые ИС используют биполярную технологию для обеспечения требуемой производительности.
Вместе со своими полевыми транзисторами, FET, родственниками, которые используют совершенно другой принцип, биполярные транзисторы составляют основу большей части современного электронного оборудования, либо в виде дискретных устройств, либо в составе интегральных схем.
Выбор транзистора с пластиковыми выводамиРазработка транзистора
Полупроводниковая технология в настоящее время хорошо зарекомендовала себя, но она используется уже более ста лет. Первые полупроводниковые эффекты были замечены еще в начале 1900-х годов, когда использовались первые беспроводные или радиоприемники.
В качестве детекторов исследовались различные идеи.
Технология термоэмиссионного клапана или вакуумной трубки была представлена в 1904 году, но эти устройства были дорогими, а также требовали питания от батареи. Вскоре после этого был обнаружен детектор Cat’s Whisker. Он состоял из тонкой проволоки, помещенной на один из нескольких типов материалов. Эти материалы сегодня известны как полупроводники и составляют основу современной электронной техники.
Заметка об истории транзисторов:
Биполярный транзистор был изобретен тремя исследователями, работающими в Bell Laboratories: Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли. Они работали над идеей использования эффекта поля для управления током в полупроводнике, но не смогли воплотить эту идею в жизнь. Они обратили внимание на другую возможность и сделали трехконтактное устройство, используя два близко расположенных точечных контакта на германиевой пластине. Эта идея сработала, и они смогли продемонстрировать, что в конце 1949.
Подробнее о Биполярный транзистор История
Старый биполярный транзистор OC71После того, как основная идея была разработана, потребовалось некоторое время, прежде чем полупроводниковая технология была принята, но как только это произошло, она получила широкое распространение, как мы знаем сегодня.
Что такое биполярный транзистор
стоит в нескольких словах определить, что такое биполярный транзистор:
Определение биполярного транзистора:
Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей P-типа или N-типа — область одного типа расположена между областями другого. Транзистор в основном усиливает ток, но его можно включать в схемы, предназначенные для усиления напряжения или мощности.
Биполярный транзистор необходимо отличать от полевого транзистора. Биполярный переходной транзистор, BJT, получил свое название из-за того, что в своей работе он использует как дырки, так и электроны.
Полевые транзисторы представляют собой униполярные устройства, использующие один или любой тип носителей заряда.
Биполярный транзистор или, точнее, транзистор с биполярным переходом, BJT, имеет два диодных перехода PN, которые расположены спиной к спине. Биполярный транзистор имеет три вывода: эмиттер, базу и коллектор.
Транзистор усиливает ток — биполярные транзисторы являются токовыми устройствами, в отличие от электронных ламп с термоэмиссионными клапанами и полевыми транзисторами, которые являются устройствами напряжения. Ток, протекающий в базовой цепи, влияет на ток, протекающий между коллектором и эмиттером.
Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.
Примечание по конструкции схемы транзистора:
Транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, обеспечивающее усиление по току. Есть три конфигурации, которые могут быть использованы для транзистора: с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой.
Каждый из них имеет различные характеристики сети, и, разрабатывая схему вокруг одной из этих конфигураций, можно достичь требуемых характеристик.
Подробнее о Схема биполярного транзистора
Базовая структура транзистора
Транзистор представляет собой трехвыводное устройство и состоит из трех отдельных слоев. Два из них легированы для получения полупроводника одного типа, а два — противоположного типа, то есть два могут быть n-типа и один p-типа, или два могут быть p-типа и один может быть n-типа. устроен так, что два одинаковых слоя транзистора находятся между слоями противоположного типа. В результате эти полупроводниковые устройства обозначаются как PNP-транзисторы или NPN-транзисторы в зависимости от способа их изготовления.
Базовая структура и символы схемы для транзисторов NPN и PNPНазвания трех электродов широко используются, но их значения не всегда понятны:
- База: База транзистора получила свое название из-за того, что в ранних транзисторах этот электрод служил базой для всего устройства.
Самые ранние транзисторы с точечным контактом имели два точечных контакта, размещенных на основном материале. Этот базовый материал сформировал базовое соединение. . . и название прижилось. - Излучатель: Излучатель получил свое название из-за того, что он излучает носители заряда.
- Коллектор: Коллектор получил свое название из-за того, что он собирает носители заряда.
Самые ранние транзисторы с точечным контактом имели два точечных контакта, размещенных на основном материале. Этот базовый материал сформировал базовое соединение. . . и название прижилось.Для работы транзистора необходимо, чтобы базовая область была очень тонкой. В современных транзисторах база обычно может быть всего около 1 мкм в поперечнике. Именно то, что базовая область транзистора тонкая, является залогом работы устройства
Чтение . . . . более подробные сведения о структуре и изготовлении транзисторов.
Как работает транзистор: основы
Транзистор можно рассматривать как два PN-перехода, расположенных спина к спине. Один из них, а именно переход базы-эмиттера, смещен в прямом направлении, а другой, переход базы-коллектора, смещен в обратном направлении.
Обнаружено, что при протекании тока в переходе база-эмиттер больший ток протекает в цепи коллектора, даже если переход база-коллектор смещен в обратном направлении.
Для наглядности взят пример транзистора NPN. Те же рассуждения можно использовать для устройства PNP, за исключением того, что дырки являются основными носителями вместо электронов.
Когда ток протекает через переход база-эмиттер, электроны покидают эмиттер и перетекают в базу. Однако легирование в этой области остается низким, и для рекомбинации доступно сравнительно немного дырок. В результате большая часть электронов может течь прямо через базовую область в коллекторную область, притягиваемые положительным потенциалом.
Базовая работа транзистораРабота показана для транзистора NPN
Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.
Только небольшая часть электронов из эмиттера соединяется с дырками в области базы, вызывая ток в цепи база-эмиттер.
Это означает, что ток коллектора намного выше.
Отношение между током коллектора и током базы обозначено греческим символом В. Для большинства маломощных транзисторов это значение может быть в пределах от 50 до 500. В некоторых случаях оно может быть даже выше. Это означает, что ток коллектора обычно в 50-500 раз превышает ток базы. Для транзистора большой мощности значение В несколько меньше: 20 — довольно типичное значение.
Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.
Почему транзисторы NPN используются чаще, чем транзисторы PNP
При просмотре схем, а также в таблицах данных и т. д. видно, что NPN-транзисторы гораздо более популярны, чем PNP-транзисторы.
На это есть несколько причин:
- Мобильность носителей: NPN-транзисторы используют электроны в качестве основных носителей, а не дырки, которые являются основными носителями в PNP-транзисторах. Поскольку дырки гораздо легче перемещаются в кристаллической решетке, чем электроны, т. е. они обладают более высокой подвижностью, они могут работать быстрее и обеспечивать гораздо более высокий уровень производительности.
- Отрицательное заземление: С годами отрицательное заземление стало стандартом, т.е. в автомобильных транспортных средствах и т. д., а полярность NPN-транзисторов означает, что базовые конфигурации транзисторов работают с отрицательным заземлением.
- Затраты на производство: Производство полупроводниковых компонентов на основе кремния наиболее экономично с использованием больших кремниевых пластин N-типа. В то время как изготовление PNP-транзисторов возможно, требуется в 3 раза большая площадь поверхности пластины, а это значительно увеличивает затраты. Поскольку стоимость пластин составляет основную часть общей стоимости компонентов, это значительно увеличило производственные затраты на PNP-транзисторы.
е. они обладают более высокой подвижностью, они могут работать быстрее и обеспечивать гораздо более высокий уровень производительности. Биполярные транзисторы, BJT, были первой формой транзистора, который был изобретен, и они до сих пор очень широко используются во многих областях.