Транзистор в: простым языком для чайников, схемы

MOSFET транзисторы. Устройство, принцип работы и разновидности.

Полевой транзистор с изолированным затвором

На сегодняшний день, среди достаточного количества разновидностей транзисторов выделяют два класса: p-n — переходные транзисторы (биполярные) и транзисторы с изолированным полупроводниковым затвором (полевые).

Другое название, которое можно встретить при описании полевых транзисторов – МОП (металл – окисел — полупроводник). Обусловлено это тем, что в качестве диэлектрического материала в основном используется окись кремния (SiO₂).

Еще одно, довольно распространенное название – МДП (металл – диэлектрик — полупроводник).

Немного пояснений. Очень часто можно услышать термины MOSFET, мосфет, MOS-транзистор. Данный термин порой вводит в заблуждение новичков в электронике.

Что же это такое MOSFET ?

MOSFET – это сокращение от двух английских словосочетаний: Metal-Oxide-Semiconductor (металл – окисел – полупроводник) и Field-Effect-Transistors (транзистор, управляемый электрическим полем).

Поэтому MOSFET – это не что иное, как обычный МОП-транзистор.

Думаю, теперь понятно, что термины мосфет, MOSFET, MOS, МДП, МОП обозначают одно и тоже, а именно полевой транзистор с изолированным затвором.

Внешний вид одного из широко распространённых мосфетов — IRFZ44N.

Стоит помнить, что наравне с аббревиатурой MOSFET применяется сокращение J-FET (Junction – переход). Транзистор J-FET также является полевым, но управление им осуществляется за счёт применения в нём управляющего p-n перехода. В отличие от MOSFET’а, J-FET имеет немного иную структуру.

Принцип работы полевого транзистора.

Суть работы полевого транзистора заключается в возможности управления протекающим через него током с помощью электрического поля (напряжения). Этим он выгодно отличается от транзисторов биполярного типа, где управление большим выходным током осуществляется с помощью малого входного тока.

Упрощённая модель полевого транзистора с изолированным затвором.

Взглянем на упрощённую модель полевого транзистора с изолированным затвором (см. рис.). Поскольку мосфеты бывают с разным типом проводимости (n или p), то на рисунке изображён полевой транзистор с изолированным затвором и каналом n-типа.

Упрощённая модель полевого транзистора с изолированным затвором

Основу МДП-транзистора составляет:

• Подложка из кремния. Подложка может быть как из полупроводника p-типа, так и n-типа. Если подложка p-типа, то в полупроводнике в большей степени присутствуют положительно заряженные атомы в узлах кристаллической решётки кремния. Если подложка имеет тип n, то в полупроводнике в большей степени присутствуют отрицательно заряженные атомы и свободные электроны. В обоих случаях формирование полупроводника p или n типа достигается за счёт введения примесей.

• Области полупроводника n+. Данные области сильно обогащены свободными электронами (поэтому «+»), что достигается введением примеси в полупроводник. К данным областям подключаются электроды истока и стока.

• Диэлектрик. Он изолирует электрод затвора от кремниевой подложки. Сам диэлектрик выполняют из оксида кремния (SiO₂). К поверхности диэлектрика подключен электрод затвора – управляющего электрода.

Теперь в двух словах опишем, как это всё работает.

Если между затвором и истоком приложить напряжение плюсом (+) к выводу затвора, то между металлическим выводом затвора и подложкой образуется поперечное электрическое поле. Оно в свою очередь начинает притягивать к приповерхностному слою у диэлектрика отрицательно заряженные свободные электроны, которые в небольшом количестве рассредоточены в кремниевой подложке.

В результате в приповерхностном слое скапливается достаточно большое количество электронов и формируется так называемый канал – область проводимости. На рисунке канал показан синим цветом. То, что канал типа n – это значит, что он состоит из электронов. Как видим между выводами истока и стока, и собственно, их областями n+ образуется своеобразный «мостик», который проводит электрический ток.

Между истоком и стоком начинает протекать ток. Таким образом, за счёт внешнего управляющего напряжения контролируется проводимость полевого транзистора. Если снять управляющее напряжение с затвора, то проводящий канал в приповерхностном слое исчезнет и транзистор закроется – перестанет пропускать ток. Следует отметить, что на рисунке упрощённой модели показан полевой транзистор с каналом n-типа. Также существуют полевые транзисторы с каналом p-типа.

Показанная модель является сильно упрощённой. В реальности устройство современного MOS-транзистора гораздо сложнее. Но, несмотря на это, упрощённая модель наглядно и просто показывает идею, которая была заложена в его устройство.

Кроме всего прочего полевые транзисторы с изолированным затвором бывают обеднённого и обогащённого типа. На рисунке показан как раз полевой транзистор обогащённого типа – в нём канал «обогащается» электронами. В мосфете обеднённого типа в области канала уже присутствуют электроны, поэтому он пропускает ток уже без управляющего напряжения на затворе.

Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов обеднённого и обогащённого типа существенно различаются.

О различии MOSFET’ов обогащённого и обеднённого типа можно прочесть тут. Там же показано, как различные МОП-транзисторы обозначаются на принципиальных схемах.

Нетрудно заметить, что электрод затвора и подложка вместе с диэлектриком, который находится между ними, формирует своеобразный электрический конденсатор. Обкладками служат металлический вывод затвора и область подложки, а изолятором между этими электродами – диэлектрик из оксида кремния (SiO

2). Поэтому у полевого транзистора есть существенный параметр, который называется ёмкостью затвора.

Об остальных важных параметрах мосфетов я уже рассказывал на страницах сайта.

Полевые транзисторы в отличие от биполярных обладают меньшими собственными шумами на низких частотах. Поэтому их активно применяют в звукоусилительной технике. Так, например, современные микросхемы усилителей мощности низкой частоты для автомобильных CD/MP3-проигрывателей имеют в составе MOSFET’ы.

На приборной панели автомобильного ресивера можно встретить надпись “Power MOSFET” или что-то похожее. Так производитель хвастается, давая понять, что он заботится не только о мощности, но и о качестве звука.

Полевой транзистор, в сравнении с транзисторами биполярного типа, обладает более высоким входным сопротивлением, которое может достигать 10 в 9-й степени Ом и более. Эта особенность позволяет рассматривать данные приборы как управляемые потенциалом или по-другому — напряжением. На сегодня это лучший вариант создания схем с достаточно низким потреблением электроэнергии в режиме статического покоя. Данное условие особенно актуально для статических схем памяти имеющих большое количество запоминающих ячеек.

Если говорить о ключевом режиме работы транзисторов, то в данном случае биполярные показывают лучшую производительность, так как падение напряжений на полевых вариантах очень значительно, что снижает общую эффективность работы всей схемы. Несмотря на это, в результате развития технологии изготовления полупроводниковых элементов, удалось избавиться и от этой проблемы. Современные образцы обладают малым сопротивлением канала и прекрасно работают на высоких частотах.

В результате поисков по улучшению характеристик мощных полевых транзисторов был изобретён гибридный электронный прибор – IGBT-транзистор, который представляет собой гибрид полевого и биполярного. Подробнее о IGBT-транзисторе можно прочесть здесь.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Биполярные транзисторы. Назначение, виды, характеристики

Транзисторы предназначены  для решения задач усиления  и переключения электрических сигналов. Время бурного развития транзисторов –  50 –  80 годы прошлого столетия. В настоящее время следует признать, что транзисторы как отдельные компоненты используются в схемах не так часто. Массово они применяются только внутри интегральных схем.

Различают  транзисторы  двух  видов:  биполярные  и  униполярные  (полевые).

В  биполярных транзисторах  в создании токов участвуют как электроны (отрицательно  заряженные  частицы),  так  и  дырки  (положительно  заряженные частицы). Отсюда название вида транзисторов.

Биполярные транзисторы устроены сложнее полупроводниковых диодов, они имеют два pn-перехода и три вывода,  называемых  база,  эмиттер  и  коллектор.  Различают  два  вида  БТ:  NPN и PNP.

Устройство, особенности и схемотехнику  будем рассматривать на при-мере  NPN-транзисторов  –  наиболее  используемых  в  современной  практике, для  PNP-транзисторов рассуждения аналогичны и различия заключаются толь-ко в подключении питающих напряжений.

Устройство и принцип действия биполярных транзисторов

Устройство и принцип действия  NPN-транзисторов  показаны  на  рисунке 2.19.

NPN-транзистор  имеет  три  микроэлектронные  области:  две  –  с  N-проводимостью и одну  –  с  P  –  проводимостью. Каждая область имеет вывод с указанными на рисунке названиями.

Структуру  NPN-БТ можно также представить в уже более понятных обозначениях: как два диода, соединённых анодами в области базы.

На рисунке  2.20   показан наиболее распространённый способ использования биполярных транзисторов, когда на базу и коллектор подаются положительные (+) потенциалы  по отношению  к  эмиттеру.  При  этом  положительный  потенциал  коллектора выше потенциала базы!  Другими словами, коллекторный  pn-переход  смещён в обратном направлении  (смотрите,  коллекторный диод формально  закрыт), а базовый – в прямом.

При этом если в базу задать ток, то в силу структурной особенности кристалла  биполярного транзистора,  этот  базовый  ток  Iб будет  «подсасывать»  из  коллекторной  области электроны и формировать коллекторный ток

Iк= β_*I_б ,  (2.7)

где β> 1 называется коэффициентом усиления тока базы.

Типовые паспортные значения β = 20÷500. Ток эмиттера, таким образом, в соответствии с первым законом Кирхгофа

Iэ = (β +1)_*Iб   (2.8)

Линейный режим работы биполярных транзисторов

В линейном режиме работы биполярный транзистор усиливает входные сигналы.

Простейшие транзисторные схемы, с помощью которых можно усиливать малые напряжения  показаны на рисунке 2.21.  Схемы  такой конфигурации  принято называть схемами (каскадами) с общим эмиттером (схемы ОЭ), т.к. один из выводов БТ  –  эмиттер,  используется для  формирования как входного, так и выходного сигнала  –  является общим для них.  Поясним работу такого усилителя.

Пусть  усиливаемый  сигнал  –  переменное  синусоидальное  напряжение, которое  подаётся  на  вход  схемы  общего эмиттера.  Усиленный  сигнал  снимается  с  выхода схемы ОЭ.  Усиленный сигнал имеет ту же форму синусоиды, но следует в противофазе с входным: когда входная синусоида возрастает, выходная синусоида спадает.

Основная  характеристика  усилителя  –  коэффициент  усиления  входного напряжения, который рассчитывается как

К_ус=ΔU_вых/ΔU_вх ≈ R₂/r_э,   (2.9)

где  r_э  –  сопротивление  эмиттера.  Сопротивление  эмиттера  можно  подсчитать по формуле:

r_э= ϕ_т/I_э = k_*T/q_*I_э ≈ k_*T/q_*I_к,    (2. 10)

где  k — постоянная Больцмана,

Т – температура в кельвинах,

q – заряд электрона.

При температуре +25ºС (300 К) ϕт = 26 мВ.

Примечания

1. Существует графический  способ  оценки  r_э.  Для  этого  требуется  знание  входной вольт-амперной характеристики выбранного биполярного транзистора;
2. Коэффициент усиления сигнала по напряжению, как видно из формулы, зависит от температуры. В том случае, когда диапазон работы усилительной схемы широк, применяют чуть более сложные модификации схемы объединенных эмиттеров, более устойчивые к изменению температуры.

Следует иметь в виду, что выражение для  К_ус приблизительное и оно будет тем более справедливо, чем больше β, хорошо, если β >100.

Расчёт схемы ОЭ по постоянному току

На этом этапе нам необходимо рассчитать значения  R1и  R2, которые  задают  режим по постоянному току, а  R2кроме  того входит в выражение для К_ус.

Работа биполярного транзистора описывается входными и выходными характеристиками (показано  на  рисунке  2.22).  Входная  характеристика  I_б=ʄ(U_э),  как  и  следовало  ожидать,  аналогична  характеристике  п/п  диода.  Однако  у  транзистора  поведение этой  характеристики  зависит  (несильно)  ещё  и  от  напряжения  U_кэ.  Поэтому  в технических  описаниях  на  выбранный  транзистор  даются  семейства  входных характеристик, где параметром является  U_кэ. Выходная характеристика ‒ также семейство зависимостей типа I_к= ʄ (U_кэ), параметром для которых является базовый ток I_б.

Оба семейства имеют принципиально нелинейное поведение, однако, это не мешает их использовать для режима линейного усиления. Для этого надо построить  нагрузочную прямую  на выходном семействе,  рассчитать положение на ней рабочей точки (РТ) и определить из графика начальный ток базы.

Нагрузочная прямая строится, как и раньше для диода, между двумя аналогичными точками: 

I_к=  E_пит/R₂  и  U_кэ=Е_пит. В нашем расчёте  мы задались  значениями  Епит=15 В и  I_к =  E_пит/R₂  =30 мА. Тогда  R2=15/0,03 = 500 Ом. Строим прямую и выбираем положение РТ  –  это середина  линейного участка    (показано  на  рисунке  2.22). Линейным участком  будем называть участок нагрузочной прямой  между  напряжением  насыщения  и  напряжением  отсечки.  Параметры РТ в нашем примере соответствуют следующим значениям (показано  на рисунке 2.23): 

U_кэ.рт  ≈ 7 В,  I_к.рт  ≈ 16 мА,  I_б.рт ≈ 0,3 мА.

Далее: выбираем из семейства входных ту характеристику, которая соответствует найденному значению U_кэ≈ 7,0 В, задаём I_б = 0,3 мА, и определяем U_бэ≈ 0,65 В. Строим актуальный участок входной нагрузочной прямой и рассчитываем R₁= (15-0,65) В/ 0,3 мА = 45 кОм.

Примечание   –  На практике расчёт проводиться несколько сложнее.

Рассчитаем коэффициент усиления каскада при t°=25 °С.

К_ус = I_э R₂/ ϕ_т = 16 мА × 500 Ом/ 26 мВ ≈ 308.

Важно  теперь  проверить:  не  превышает  ли  мощность,  рассеиваемая  на коллекторе, номинальное паспортное значение выбранного биполярного транзистора.

Расчёт ведётся в рабочей точке:  U_кэ.рт  ×I_к.рт  = 7 В×16 мА=112 мВт. Это значение постоянно и не меняется в режиме усиления входного сигнала, когда напряжения и токи коллектора меняются в широком диапазоне. Это объясняется тем, что напряжение и ток коллектора меняются в этой схеме в  противофазе: когда ток увеличивается, напряжения уменьшается, и наоборот.

Расчёт схемы ОЭ по переменному току

Пример формирования выходных сигналов схемы с ОЭ под воздействием изменения тока базы показан на рисунке 2.23. Под воздействием синусоидально изменяющегося тока базы (синусоида, изображённая пунктиром)  РТ смещается вдоль нагрузочной прямой  сначала вверх до своего максимума, а затем вниз до своего минимума.

По рисунку видим, что при изменении тока базы в диапазоне  от  0,05  до 0,55  мА  с  амплитудой  (0,55-0,05)/2  =  250  мкА,  ток  коллектора  изменяется  в диапазоне примерно от 3 мА до 29 мА с амплитудой (29-3)/2 =  13 мА. Имеем отсюда следующее значение коэффициента усиления по току:

К_i= 13 000/250 = 52

Напряжение коллектора изменяется в диапазоне примерно от 0,5 В до 13 В с амплитудой (13-0,5)/2 = 6,25 В. Ещё раз подчеркнём, что изменение напряжения коллектора осуществляется в противофазе  с изменением входного (усиливаемого) тока: при увеличении тока базы увеличивается коллекторный ток и уменьшается коллекторное напряжение!

Пока мы ничего не говорили о конденсаторах  С1и  С2.  Это  так называемые    разделительные конденсаторы. Они не пропускают  постоянные составляющие усиливаемых напряжений  и пропускают только переменные. Их значения  должны  быть  достаточно  большими:  чем  больше  значения  ёмкостей,  тем меньше  ʄ_н –  минимальная  усиливаемая  частота.  Обычно  эти  конденсаторы имеют значения от 1 до 100 мкФ.

Ключевой режим работы биполярных транзисторов

Смотрим на выходные характеристики БТ.  При  подаче большого тока  в базу (>0,3 мА) напряжение  U_кэ уменьшается до своего минимального значения (типовое  значение  0,2  В).   Говорят  «транзистор  переходит  в  режим  насыщения».

С  другой  стороны,  если  в  базу  ток  не  подавать  (I_{б ~} 0),  то  коллекторный ток прерывается и напряжение на выходе каскада будет равно напряжению питания Е_пит ‒ биполярный транзистор будет находится в «режиме отсечки».

Собственно эти два состояния БТ и описывают  ключевой режим его работы:  ключ (транзистор) включён или выключен, нагрузка подключена к питанию или отключена. Простейшие  ключевые схемы  на БТ показаны на рисунке 2.24.  На  представленных  принципиальных  схемах  показано,  что  управление схемами осуществляется с помощью цифровых сигналов: логического нуля  («0»)и  логической единицы  («1»). В современной практике такие сигналы формируются чаще всего микроконтроллерами.

Обращаем внимание, что оба вида БТ используется в схемах с плюсовым (положительным) питанием (+Е_пит) и нагрузка  в обоих случаях расположена в коллекторной  цепи  БТ.  При  этом:  логическая  единица  в  одном  из  случаев (NPN-транзистор) замыкает ключ, а в другом (PNP-транзистор) – размыкает.

Условие замыкания ключа: I_{б  *}  β  >I_к.нас  ≈  Е_пит/R_нагр. Ток базы приближённо можно рассчитать для обоих случаев так: I_б= (Е_пит-0,6)/R₁.

Зная  напряжение  питания,  сопротивление  нагрузки  и  коэффициент  усиления тока базы β, можно рассчитать по указанным формулам R_1.

Конструктивные разновидности биполярных транзисторов

Конструктивные разновидности биполярных транзисторов показаны на рисунке 2.25.

Проверка работоспособности биполярных транзисторов

Многие  мультиметры  позволяют  измерять  коэффициент  усиления  тока базы (β; h₂₁) транзисторов  с гибкими выводами.  На рисунке  2.26    показано типовое решение этой задачи. В специальный разъём, соблюдая указанный на лицевой панели порядок, подключается транзистор.  Значение  β  высвечивается на дисплее.

Примечания 

1. NPN- и PNP-транзисторы имеют раздельные гнёзда для подключения.
2. Для обоих типов транзисторов предусмотрено по два гнезда для подключения эмиттера. Это связано с возможными конструктивными различиями в цоколёвках транзисторов.

Устройство и принцип работы биполярного транзистора.

Всем доброго времени суток! В сегодняшней статье мы положим начало обсуждению очень важной и обширной темы, а именно транзисторам 🙂 Разберем теоретические аспекты работы, устройство, виды, рассмотрим принцип работы на практических примерах, методику расчета схем, в общем, постараемся затронуть абсолютно все!

Чтобы обсуждение было максимально структурированным и понятным, материал будет разбит на четкие разделы и разные статьи. А, поскольку транзисторы сразу же можно разделить на два крупных класса, а именно – биполярные и полевые, то так и поступим – начнем с подробного разбора биполярных и, изучив их полностью, перейдем к полевым.

Устройство биполярного транзистора.

И, первым делом, мы рассмотрим устройство биполярного транзистора и химические процессы, протекающие в нем. И в этом нам очень поможет статья о p-n переходе (ссылка), поскольку ключевые понятия мы будем использовать те же самые. Ведь транзистор есть ни что иное как три полупроводниковые области, которые формируют между собой два p-n перехода.

Кстати транзистор называется биполярным, потому что в переносе заряда участвуют и дырки, и электроны.

Итак, биполярный транзистор состоит из 3-х полупроводниковых областей. Причем тип примесной проводимости у этих областей чередуется:

То есть мы получаем два вида биполярных транзисторов – n-p-n и p-n-p. Давайте дальше все обсуждение строить на примере n-p-n транзисторов, суть для p-n-p будет такой же:

Называются эти три полупроводниковые области:

• эмиттер
• база
• коллектор

Тип проводимости эмиттера и коллектора одинаковый, но технологически они отличаются довольно значительно. Во-первых, общая область перехода база-эмиттер намного меньше общей области перехода база-коллектор. Зачем так сделано мы разберемся чуть позже. И, во-вторых, область коллектора содержит намного меньше примесей, чем область эмиттера.

Принцип работы биполярного транзистора.

Итак, транзистор содержит два p-n перехода (эмиттер-база и база-коллектор). Если не прикладывать к выводам транзистора никаких внешних напряжений, то на каждом из p-n переходов формируются области, обедненные свободными носителями заряда. Все в точности так же как здесь 🙂

В активном же режиме переход эмиттер-база (эмиттерный переход) имеет прямое смещение, а коллекторный переход – обратное.

Так как переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, то внешнее электрическое поле будет перемещать электроны из области эмиттера в область базы. Там они частично будут вступать во взаимодействие с дырками и рекомбинировать.

Но большая часть электронов доберется до перехода база-коллектор (это связано с тем, что область базы конструктивно выполняется очень тонкой и содержит небольшой количество примесей), который смещен уже в обратном направлении. И в этом случае внешнее электрическое поле снова будет содействовать электронам, а именно помогать им проскочить в область коллектора.

В результате получается, что ток коллектора приблизительно равен току эмиттера:

I_к = \alpha I_э

Коэффициент \alpha численно равен 0.9…0.99. В то же время:

I_э = I_б + I_к

А что произойдет, если мы увеличим ток базы? Это приведет к тому, что переход эмиттер-база откроется еще сильнее, и большее количество электронов смогут попасть в область коллектора (все по тому же маршруту, который мы обсудили 🙂 ). Давайте выразим ток эмиттера из первой формулы, подставим во вторую и получим:

I_э = \frac{I_к}{\alpha}

\frac{I_к}{\alpha} = I_б + I_к

Выражаем ток коллектора через ток базы:

I_к = \frac{\alpha}{1 – \alpha} I_б = \beta I_б

Коэффициент \beta обычно составляет 100-500. Таким образом, незначительный ток базы управляет гораздо большим током коллектора. В этом и заключается принцип работы биполярного транзистора!

Коэффициент, связывающий величину тока коллектора с величиной тока базы называют коэффициентом увеличения по току и обозначают h_{21}. Этот коэффициент является одной из основных характеристик биполярного транзистора. В следующих статьях мы будем рассматривать схемы включения транзисторов и подробнее разберем этот параметр и его зависимость от условий эксплуатации.

Режимы работы биполярного транзистора.

Итак, мы рассмотрели активный режим работы транзистора (переход эмиттер-база открыт, переход коллектор-база закрыт), не обойдем вниманием и другие 🙂

Режим отсечки. Оба p-n перехода закрыты. Причем важно отметить, что переход эмиттер-база открывается начиная с некоторого значения приложенного прямого напряжения (не с нуля). Это напряжение обычно составляет около 0.6 В. То есть в режиме отсечки либо оба перехода смещены в обратном направлении, либо коллекторный переход – в обратном, а эмиттерный – в прямом, но величина напряжения не превышает 0.6 В.

В данном режиме переходы сильно обеднены свободными носителями заряда и протекание тока практически полностью прекращается. Исключение составляют только малые побочные токи переходов. В идеальном случае (без токов утечки) транзистор в режиме отсечки эквивалентен обрыву цепи.

Режим насыщения. Оба перехода открыты, и в результате основные носители заряда активно перемещаются из коллектора и эмиттера в базу. В базе возникает избыток носителей заряда, ее сопротивление и сопротивление p-n переходов уменьшается и между эмиттером и коллектором начинает течь ток. В идеальном случае транзистор в таком режиме эквивалентен замыканию цепи.

Барьерный режим. Его мы обязательно еще разберем подробнее, вкратце, идея заключается в том, что база напрямую или через небольшое сопротивление соединена с коллектором. Это эквивалентно использованию диода с последовательно подключенным сопротивлением.

Вот и все самые основные режимы работы биполярного транзистора!

Еще очень многое нам предстоит обсудить в рамках изучения транзисторов, а на сегодня, заканчиваем статью! Спасибо за внимание и ждем вас на нашем сайте снова!

Импортные и отечественные мощные биполярные транзисторы. Справочник.

Наименование составных транзисторов выделено цветом. Особенностью справочника является то, что импортные транзисторы взяты не из справочников, а из прайсов интернет-магазинов (т.е., с большой вероятностью доставаемые)							Справочник предназначен для подбора компонентов по электрическим параметрам, для выбора замены (аналога) транзистору с известными характеристиками, подбора комплементарной пары. За основу справочника взяты отечественные транзисторы, расположенные в порядке возрастания напряжения и тока. Импортные современные транзисторы в справочник взяты из прайс-листов магазинов. Импортные и отечественные транзисторы, расположенные в одной колонке, имеют близкие параметры, хотя и не обязательно являются полными аналогами. Справочник предназначен для разработчиков и тех, кто занимается ремонтом. Для ходовых импортных транзисторов дана ссылка на магазин, где их можно купить. Справочник по отечественным мощным транзисторам. Полевые транзисторы. Справочник. Маломощные транзисторы. Справочник. Транзисторы средней мощности. Справочник. Отечественные smd транзисторы. Справочник. Главная страница.
Показать только: 40В 60В 70В 80В 100В 160В 200В 250В 300В 400В 500В 600В 700В 800В 900В 1500В 2000В ВСЕ
Отечеств.	Корпус	PDF	Тип	Imax, A	Импортный	Корпус
Внешний вид корпусов ТО:
Транзисторы на напряжение до 40В:
КТ668 (А-В)	ТО-92		pnp	0. 1	BC557 BC857	TO-92 smd	современный pnp транзистор 40В 0.1А
КТ6111 (А-Г)	ТО-92		npn	0.1	BC547 BC847	TO-92 smd	npn транзистор 40В 0.1А
КТ6112 (А-В)	ТО-92		pnp	0.1 (0.15)	2SA1266 2SA1048	TO-92 TO-92	pnp транзистор 40В 0.1А
КТ503 А,Б	ТО-92		npn	0.15	2SC1815	TO-92	описание npn транзистора КТ503 на 40В 0.15А
2Т3133А	ТО-126		npn	0.3			npn транзистор 40В 0.3А
КТ501 Ж,И,К	ТО-92		pnp	0. 3 (0.2)	2N3906	TO-92	описание транзистора биполярного кт501, характеристики и графики
КТ645Б	ТО-92		npn	0.3 (0.2)	2N3904	TO-92	npn транзистор 40В 0.3А
КТ646Б	ТО-126		npn	0.5 (0.6)	2N4401 MMBT2222	TO-92 smd	описание и характеристики npn транзистора КТ646 на 40В 0.5А
КТ626А	ТО-126		pnp	0.5	2N4403 BC807	TO-92 smd	транзистор биполярный кт626, характеристики
КТ685 А,В	ТО-92		pnp	0.6			транзистор биполярный кт685, характеристики
КТ686 А,Б,В	ТО-92		pnp	0. 8	BC327	ТО-92	характеристики транзистора кт686
КТ660А	ТО-92		npn	0.8	BC337 BC817	ТО-92 smd	npn транзистор 40В 0.8А
КТ684А	ТО-92		npn	1	BC635	TO-92	npn транзистор 40В 1А
КТ692А	ТО-39		pnp	1	BC636	TO-92	pnp транзистор 40В 1А
КТ815А	ТО-126		npn	1.5	BD135	TO-126	npn транзистор КТ815 на 40В 1.5А
КТ639А,Б,В	ТО-126		pnp	1.5	BD136	TO-126	npn транзистор КТ639 на 40В 1. 5А
КТ814А	ТО-126		pnp	1.5			pnp транзистор КТ814А на 40В 1.5А
2Т860В	ТО-39		pnp	2	2SA1020	TO-92L	транзистор биполярный 2т860
КТ852Г	ТО-220		pnp	2	FMMT717	sot23	транзистор биполярный кт852 на 40В 2А
КТ943А	ТО-126		npn	2			транзистор биполярный кт943
КТ817А,Б	ТО-126		npn	3			описание транзистора кт817 на 40В 3А
КТ816Б	ТО-126		pnp	3	2SB856	TO-220	транзистор биполярный кт816
КТ972Б КТ8131А	ТО-126		npn	4			описание составного транзистора кт972 на 40В 4А
КТ973Б КТ8130А	ТО-126		pnp	4	2SB857	TO-220	описание транзистора кт973
КТ835Б	ТО-220		pnp	7. 5			описание транзистора кт835 на 40В 7А
2Т837В,Е	ТО-220		pnp	8			транзистор биполярный 2т837
КТ829Г	ТО-220		npn	8			описание составного транзистора кт829 на 40В 8А
КТ853Г	ТО-220		pnp	8			характеристики транзистора кт853
КТ819А,Б	ТО-220, ТО-3		npn

Транзисторы | Автомобильное

Общепринятое условное обозначение и внешний вид некоторых образцов транзисторов показаны на рисунке. Из рисунка видно, что этот элемент имеет три вывода: эмиттер (Е), базу (В) и коллектор (С) и что существуют транзисторы двух типов структуры: прп и рпр. Стрелка в обозначении транзисторов указывает направление протекания тока. В схеме подключения транзистора из трех выводов два обычно используются в качестве входных, а третий и один из двух первых являются выходными.

Рис. Транзисторы и их условные обозначения

На рисунке показан прп-транзистор, включенный по схеме с заземленным (общим) эмиттером. Зависимость между током базы Iв и током коллектора Iс для данной схемы выражается следующей формулой:

Ic = hFE*Iв

,где hFE — коэффициент усиления тока транзистора.

Если напряжение, приложенное между базой и эмиттером, обозначить как VBe, то ток базы Iв = (Vi—VBe)/R. Напряжение Vce, приложенное между коллектором и эмиттером, определяется из соотношения Vce = Vc—IcRc. Кроме того, ток эмиттера Ie = Iв+Iс.

Транзисторные схемы по своему назначению разделяются на переключающие и усилительные. В переключающих схемах, управляя током базы, можно, подобно ключу, отпирать и запирать коллекторный выход. В открытом состоянии транзистора ток коллектора большой и транзистор работает в режиме насыщения; в закрытом состоянии ток коллектора практически отсутствует — при этом говорят, что транзистор работает в режиме отсечки. В усилительных же схемах используется активная область характеристики транзистора. При этом с коллекторного выхода снимается усиленный входной сигнал.

Рис. Схема с заземленным (общим) эмиттером

Рис. Семейство выходных статических характеристик транзистора

Пример схемы усилителя на транзисторе показан на рисунке. Когда между базой и эмиттером транзистора прикладывается входное напряжение, начинают протекать небольшой ток базы и ток коллектора. Но, если приложенное напряжение не превышает некоторой величины Е0, коллекторный ток отсутствует. В схемах усиления ток базы определенной величины, называемый током смещения, вызывает протекание начального коллекторного тока. Режим подбирается так, чтобы форма усиленного коллекторного тока была идентична форме тока входного сигнала. В схеме, показанной на рисунке, напряжение смещения задается резистором R1.

Рис. Схема транзисторного усилителя

Рис. Принцип усиления сигнала транзистором: Iс — ток коллектора; Vвe — напряжение эмиттер—база.

В электронных схемах современных автомобилей транзисторные усилители практически не используются (за исключением аппаратуры связи), но широко применяются переключающие схемы на транзисторах.

Транзистор — Википедия

Дискретные транзисторы в различном конструктивном оформлении

Транзи́стор (англ. transistor), полупроводнико́вый трио́д — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами^[1], 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 схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

Транзисторами также называются дискретные электронные приборы, которые, выполняя функцию одиночного транзистора, имеют в своем составе много элементов, конструктивно являясь интегральной схемой, например составной транзистор или многие транзисторы большой мощности^[2].

Транзисторы по структуре, принципу действия и параметрам делятся на два класса — биполярные и полевые (униполярные). В биполярном транзисторе используются полупроводники с обоими типами проводимости, он работает за счет взаимодействия двух, близко расположенных на кристалле, p-n переходов и управляется изменением тока через база-эмиттерный переход, при этом вывод эмиттера всегда является общим для управляющего и выходного токов. В полевом транзисторе используется полупроводник только одного типа проводимости, расположенный в виде тонкого канала, на который воздействует электрическое поле изолированного от канала затвора^[3], управление осуществляется изменением напряжения между затвором и истоком. Полевой транзистор, в отличие от биполярного, управляется напряжением, а не током. В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). В цифровой технике, в составе микросхем (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т.  п.), напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми. В 1990-е годы был разработан новый тип гибридных биполярно-полевых транзисторов — IGBT которые сейчас широко применяются в силовой электронике.

В 1956 году за изобретение биполярного транзистора Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию по физике.

К 1980-м годам транзисторы, благодаря своей миниатюрности, экономичности, устойчивости к механическим воздействиям и невысокой стоимости практически полностью вытеснили электронные лампы из малосигнальной электроники. Благодаря своей способности работать при низких напряжениях и значительных токах, транзисторы позволили уменьшить потребность в электромагнитных реле и механических переключателях в оборудовании, а благодаря способности к миниатюризации и интеграции позволили создать интегральные схемы, заложив основы микроэлектроники. С 1990-х в связи с появлением новых мощных транзисторов, стали активно вытесняться электронными устройствами трансформаторы, электромеханические и тиристорные ключи в силовой электротехнике, начал активно развиваться Частотно-регулируемый привод и инверторные преобразователи напряжения.

На принципиальных схемах транзистор обычно обозначается «VT» или «Q» с добавленим позиционного индекса, например, VT12. До 1970-х гг. в русскоязычной литературе и документации также применялись обозначения «Т», «ПП» (полупроводниковый прибор) или «ПТ» (полупроводниковый триод).

История

Изобретение транзистора, являющееся одним из важнейших достижений XX века^[4], стало следствием длительного развития полупроводниковой электроники, которое началось в 1833 году, когда Майкл Фарадей провёл первые эксперименты с полупроводниковым материалом — сульфидом серебра.

В 1874 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун впервые обнаружил явление односторонней проводимости контакта металл—полупроводник.

В 1906 году инженер Гринлиф Виттер Пиккард изобретает точечный полупроводниковый диод-детектор.

В 1910 году английский физик Уильям Икклз (англ.)русск. обнаружил у некоторых полупроводниковых диодов способность генерировать электрические колебания, а инженер Олег Лосев в 1922 году самостоятельно разработал диоды, обладающие при некоторых напряжениях смещения отрицательным дифференциальным сопротивлением, с помощью которых впервые успешно использовал усилительные и генераторные свойства полупроводников (Кристадинный эффект), в детекторных и гетеродинных радиоприёмниках собственной конструкции.

Особенностью этого периода развития было то, что физика полупроводников была ещё плохо изучена, все достижения являлись следствием экспериментов, учёные затруднялись объяснить, что происходит внутри кристалла, часто выдвигая ошибочные гипотезы.

В то же время на рубеже 1920—1930 годов в радиотехнике началась эпоха бурного индустриального развития электронных ламп, физика которых была изучена, и в этом направлении работала основная масса учёных-радиотехников, в то время как хрупкие и капризные полупроводниковые детекторы открытой конструкции, в которых нужно было при помощи металлической иглы вручную искать на кристалле «активные точки», стали уделом кустарей-одиночек и радиолюбителей, строивших на них простейшие радиоприемники. Потенциальных перспектив полупроводников никто не видел.

Создание биполярного и полевого транзисторов произошло разными путями.

Полевой транзистор

Первый шаг в создании полевого транзистора сделал австро-венгерский физик Юлий Эдгар Лилиенфельд, который предложил метод управления током в образце путём подачи на него поперечного электрического поля, которое, воздействуя на носители заряда, будет управлять проводимостью. Патенты были получены в Канаде (22 октября 1925 года) и Германии (1928 год)^[5][6].

В 1934 году немецкий физик Оскар Хайл (англ.)русск. в Великобритании также запатентовал «бесконтактное реле», основанное на аналогичном принципе. Однако несмотря на то, что полевые транзисторы основаны на простом электростатическом эффекте поля и по протекающим в них физическим процессам проще биполярных, создать работоспособный образец полевого транзистора долго не удавалось.

Разработчики не могли обойти неизвестные на тот момент явления в поверхностном слое полупроводника, которые не позволяли управлять электрическим полем внутри кристалла у транзисторов такого типа (МДП-транзистор — металл, диэлектрик, полупроводник). Работоспособный полевой транзистор был создан уже после открытия биполярного транзистора. В 1952 году Уильям Шокли теоретически описал модель полевого транзистора другого типа, модуляция тока в котором, в отличие от ранее предложенных МДП^[7] структур, осуществлялась изменением толщины проводящего канала за счёт расширения или сужения обеднённой области, прилегающего к каналу р-n-перехода. Это происходило при подаче на переход управляющего напряжения запирающей полярности затворного диода. Транзистор получил название «полевой транзистор с управляющим р-n-переходом» (мешающие работе поверхностные явления устранялись, так как проводящий канал находился внутри кристалла).

Первый полевой МДП-транзистор, запатентованный ещё в 1920-е годы и сейчас составляющий основу компьютерной индустрии, впервые был создан в 1960 году после работ американцев Канга и Аталлы, предложивших в качестве слоя затворного диэлектрика формировать на поверхности кремниевого кристалла с помощью окисления поверхности кремния тончайший слой диоксида кремния, изолирующий металлический затвор от проводящего канала, такая структура получила название МОП-структура (Металл-Окисел-Полупроводник).

В 90-х годах XX века МОП-технология стала доминировать над биполярной^[8]

Биполярный транзистор

Транзистор — BJT

Транзистор

Il транзистор или BJT (биполярный транзистор) без компонента elettronico che viene prodotto in forma discreta, Come Component Singolo o in forma integrationta, cio all’interno di circuiti integrationti utilizzando per la sua costruzione il silicio, noto come materiale semiconduttore. Viene anche chiamato transistor bipolare perch in esso, il processo di Conduzione Coinvolge Portatori di Carica di Entrambe le Polarit, positiva e negativa; questo lo distingue da un altro transistore: il JFET: транзистор ad effetto campo (переходный полевой транзистор) голубь ла проводионе веде коинволти портаторы ди карика ди ун соло типо, elettroni o lacune.

Транзистор используется в независимой электронике с компонентами аналогико (амплификатор коррента или напряжение) о логико (приходят interruttore) ha come caratteristica Principale Quella di essere pilotato в корренте, дифференциация JFET Che, invece, comandato в напряжении.

E ‘stato realizzato per la prima volta nel laboratori Bell 1948, начальное использование как materiale di costruzione un altro materiale semiconduttore: il germanio.Da quel momento e per i successivi decenni il suo utilizzo ha subito incrementi impressionanti giustificato anche Далла Месса — это миниатюрная технология, применяемая для sua produzione.

Структура двухполюсного транзистора si riconosce perch costituita da tre regioni adiacenti (contigue) di materiale semiconduttore drogate alternativamente n e p. В этом дизайне звучит отчетливый доклад Типология BJT, которая дает возможность получить: il modello npn ed il modello pnp dove sono Evidenziate le giunzioni di collettore J _c e Di emettitore J _и .

Модель npn pi diffuso ma quando si illustra il funzionamento del dispositivo lo si fa normalmente col modello pnp perch in esso l’andamento delle correnti совпадает с il flusso dei portatori di carica positiva, cio le lacune.

Chi comanda il funzionamento semper la giunzione fra base-emettitore J _e che in questo caso viene polarizzata direttamente, mentre la giunzione J _c fra base e collettore viene polarizzata inversamente.Teoricamente come avere due diodi contrapposti, uno polarizzato direttamente percorso da una corrente diretta e l’altro polarizzato inversamente e ovviamente percorso da una corrente inversa, piccola ma non trascurabile. Complessivamente la situazione quella rappresentata nel disgno.

In virt della polarizzazione diretta J _e viene Atttleversata da una corrente di diffusione I _E costituita prevalentemente da lacune; giunte nella base le lacune si elidono solo parzialmente con gli elettroni liberi.
La ricombinazione d luogo alla corrente di base I _B che risulta Essere molto pi piccola di I _E .
Dal punto di vista geometryo lo spessore della base di tipo n pi мягкая зона коллетторе и диэметтиторе типа; ла-гран parte delle lacune proseguono verso il terminale di collettore в количественном выражении αI _E ; un valore di α = 0,99 достоверно в условиях обыкновенный. Una seconda corrente I _CBO viene convogliata verso Конечная коллетторе, ma questa la corrente inversa di saturazione della giunzione J _c polarizzata inversamente.Assieme ad αI _E la I _CBO и его стоимость для коррент-коллеттора I _C .

на транзистор типа npn для устройства с идентичной маркой обратная сторона корренти сар инверто, окунь довуто аль движения дельи elettroni e dunque sar contrario a quello descritto per il pnp.

Коллегия для работы транзистора npn, quello оформить жениха.

Essendo в полной аналогии col caso pnp suddetto количественный показатель:

ricordando che α≅0,9 ÷ 0,99 si trascura I _CBO e si pone:

да cui pi propriamente si corressima

ч _FE = guadagno di correntecontina (усиление постоянного тока) con h _FE = 100 ÷ 1000.
Nella pratica considerata lecita l’approssimazione β = h _FE .

Dal punto di vista circuitale, il dispositivo pu essere diviso in due zone:
• la maglia di ingresso (зона верде): caratterizzata dalle variabili V _BE ed I _B .
• la maglia di uscita (zona gialla): caratterizzata dalle variabili V _CE изд. I _C .

Характеристики входа

Rappresentano l’andamento della corrente I _B in Funzione della V _BE quindi ci si riferisce alla giunzione J _e fra base ed emettitore, polarizzata direttamente; la caratteristica inevitabilmente quella di un diodo contentione di soglia V _γ = 0,5 В, для нормального функционирования и предполагается, что оно является нормальным В _ВЕ = 0,7 В

Характеристики

Rappresentano l’andamento della corrente I _C in Funzione della V _CE для стоимости I _B .
Si tratta dunque, di una famiglia di curve. L’intersezione fra la retta di carico e la caratteristica di uscita (per un Assegnato Valore di I _B ) отдельные элементы транзистора Che raggiunto quello stato si dice polarizzato.

Polarizzazione

La polarizzazione del transistor, di fatto, viene ottenuta dal circuito Predente andando ad Individual sulle caratteristiche di uscita l’intersezione фра ла ретта ди каико е ла курва ди uscita corrispondente allo specifico valore di V _BE в атт.

• zona attiva: la zona Centrale delle caratteristiche di uscita, detta anche di funzionamento lineare
• зона насыщения: con bassi valori di V _CE in cui l’insieme delle curve di uscita тендоно конфондерси в единственном тратто квазивертикальном.
• zona di interdizione: прессошвейное совпадение с л’ассе делле асцисс в Китае I _B Che I _C hanno valori trascurabili.

Вы можете использовать BJT в качестве усилителя в линейном режиме, il punto di lavoro deve essere scelto prosport all’interno della zona attiva.
Если вы используете BJT, чтобы использовать его соло Commutare fra la zona di interdizione e la zona di saturazione.

Polarizzazione с основанием

Nel circuito di polarizzazione priordente si nota la presenza di due batterie di alimentazione (E _B , E _C ).

Volendo realizzare un circuito di polarizzazione con un solo terminale di alimentazione si pu ricorrere allo schema di figura.

Эта схема позволяет анализировать эквивалентную схему Thevenin ai morsetti B-O

Il circuito a monte della coppia di nodi B-O pu essere visto иди на фигуру; напряжение V _BO calcolata и vuoto ci Fornisce il valore del generatore Equivalent Che in questo caso Чиамеремо Е _В .

La resistenza Equivalente deve essere ottenuta cortocircuitando Генератор напряжения без схемы, чем усиливается; in tal caso la resistenza vista alla coppia di nodi B-O che chiameremo R _B или параллельно R ₁ ed R ₂ :

Il circuito risultante identityico a quello indicato per la prima polarizzazione che si visto.
La maglia interna interessa il circuito B-E (giunzione J _e ) )

( maglia di ingresso)

La maglia esterna interessa il circuito C-E (giunzione J _c) )

( maglia di uscita)

Nei circuiti di polarizzazione, al fine di ottenere una стабилизация дель пунто ди lavoro viene introdotta una resistenza sull’emettitore.

Ricordandoci che: е че sar
sulla maglia di ingresso:

состоит из I _E avremo

sulla maglia di uscita la legge di Kirchoff sar:

sostituendo la I _E . Дата че

сапендо че β >> 1

относится к I _C в функции V _CE .

в таль касо ла ретта ди карико avr pendenza proporzionale a ( _C + _E ).

Транзистор промежуточный

Osservando le caratteristiche di uscita di un transistor si riconoscono, Dunque, Tre Zone di Funzionamento

-la zona di attiva, dove il transistor viene usato come ampificatore
-la zona di saturazione dove il valore della V _CE molto basso
-la zona di interdizione, prossimo all’asse delle ascisse, in cui sia I _B che I _C sono trascurabili

A seconda del tipo di application che si vuole costruire Возможный порт или транзистор в зоне, в которой используется, семплцементная модификация di I _B .
Dallo schema di figura: si ottiene l’equazione alla maglia di uscita del транзистор:

da cui si ottiene

Questa relazione pu essere rappresentata sul piano delle caratteristiche di uscita con una retta, avente coefficiente angolare negativo (-1 / R _C ) Он находится на пересечении улиц V _CC / R _C .
Questa la retta di carico statica. Le Intersezioni saranno dunque

По данным I _B i valori della V _CE e della I _C del punto P, ottenuto dall’intersezione fra la retta di carico e la caratteristica di uscita, Definiscono il punto di funzionamento del dispositivo.

Зона аттива

In questa zona, la giunzione base-emettitore, risulta polarizzata direttamente с типом натяжения 0,7 В, с цанговым зажимом для крепления к основанию polarizzata inversamente.
В questo caso vale ) La relazione fondamentale.

Зона насыщения

Aumentando il valore di I _B si vede come il punto P si sposta верхняя часть альто, il valore di I _C aumenta, mentre V _CE diminuisce fino a raggiungere la zona di saturazione indicata.

Zona di interdizione

Уменьшение значения I _B Punto di Funzionamento P si sposta verso valori di I _C semper pi bassi, зяблик non giunge Nella zona di interdizione. Per ottenere ci si deve avere I _B ≅ 0. In pratica V _BE γ la giunzione base-emettitore deve essere polarizzata negativamente. Quindi per interdire Транзистор, порт V _BE и 0 или более легкие negativo.

Quando il transistor viene usato interruttore, il dispositivo viene Usato facendolo commutare fra la zona di saturazione e la zona di interdizione. Это функциональное средство, указанное выше, после этого фигурка:

Stato ON

Quando viene portato in zona di saturazione, il transistor presenta una VCE molto bassa: esso viene considerato un interruttore chiuso (ON).

Deve essere

in Prima Approssimazione si ha

Stato OFF

Lo stato aperto OFF si ottiene portando il transistor in interdizione , в questo caso infatti I _C приходит чистый I _B , sono внимательный nulle.При необходимости V _BE γ o p semplicemente:

Deve essere soddisfatta la:

In Prima Approssimazione si ha

Эксперимент: Схема транзистора

---

Процедура

Примечание: Эта схема была разработана, когда мы только учились обучать работе транзисторов.Теперь мудрее, мы знаем, что ниже есть некоторые ошибки в математике с вычислениями фильтра. Мы перепроектируем эту схему, когда позволят время и ресурсы, но обратите внимание, что схема все еще работает (может усиливать всплески).

Все, что вам нужно, чтобы построить усилитель, — это транзистор, источник питания, резисторы и конденсаторы. Есть много способов смешать их вместе, что является искусством (Стив Джобс часто называл компоновку схем «цифровым искусством»), но мы дадим вам некоторые основные условия и предположения, с которыми можно работать, а затем проведем вас через дизайн вашего самого первый простой био-усилитель!

Существует несколько конфигураций, использующих NPN-транзисторы, но мы будем использовать «конфигурацию с общим эмиттером», поскольку она позволяет получить высокий коэффициент усиления по напряжению.Почему его называют «усилителем с общим эмиттером»? — поскольку база — это вход, коллектор — это выход, а «общий» или земля — ​​это эмиттер.

Как любой прилежный инженер, давайте начнем с «требований», что является скучным способом сказать: «что мы хотим, чтобы эта машина действительно выполняла». В нашем биоусилителе мы хотим «усилить» очень слабые электрические сигналы в нервах тараканов. Давайте стремимся к «усилению» 150 или увеличению амплитуды сигнала в 150 раз. Мы также хотим ограничить то, что мы усиливаем, чтобы гарантировать, что мы обращаем внимание только на всплески (потенциалы действия), а не на другие электрические сигналы, такие как электрический шум от вашего дома.Итак, как и в реальном SpikerBox, мы хотим измерять только сигналы с компонентами выше 300 Гц (циклов в секунду). Это также называется «высокочастотным» сигналом.

Таким образом, у нас есть два требования

1. Усиление 150.
2. Настройка фильтра: фильтр высоких частот 300 Гц.

А теперь вернемся к искусству дизайна электроники. В основе нашего усилителя лежит превосходная книга Пола Шерца «Практическая электроника для изобретателей».

Детали

Помимо упомянутых выше тараканов, кабеля и электрода, вам необходимо посетить местный дружественный RadioShack, чтобы получить:

1. два NPN транзистора (2N4401) — из набора образцов транзисторов
2. четыре 4.Резисторы 7 кОм — из набора образцов резисторов
3. четыре резистора 1 кОм из того же набора образцов
4. один резистор 50 Ом из того же набора образцов
5. два конденсатора по 1 мкФ
6. четыре конденсатора по 10 мкФ
7. немного перемычки
8. макетная плата без пайки
9. Разъем аккумулятора 9В
10. батарея 9В
11. разъем RCA
12. спикер RadioShack (мы любим эти вещи)

Также вам понадобится небольшой кусок пробки или пенопласта, на который можно положить ногу таракана.

Разработка схемы

Эмиттерные и коллекторные резисторы

Поскольку мы будем использовать аккумулятор на 9 В, а наши шипы имеют как положительный, так и отрицательный компонент:

Мы хотим, чтобы нейронный сигнал превышал +4,5 В, чтобы у нас было достаточно «места» напряжения для усиления как отрицательной, так и положительной части сигнала. Таким образом, необходимо, чтобы V _c , или напряжение на коллекторе, было 1/2 V _cc (это сбивает с толку, но Vcc означает «общий ток» или, в более общем смысле, наш источник питания 9 В).Таким образом, нам нужно поставить резистор на V _c , чтобы установить V _c = 1/2 V _cc , и мы используем закон Ома V = IR, который мы можем переписать как:

I _c — это ток через коллектор и функция транзистора (для его расчета вы используете лист данных транзистора). Мы будем использовать значение 1 мА для I _c .

4,7 кОм — стандартное значение для комплекта резисторов, поэтому мы будем использовать 4,7 кОм для R _c

.

Коэффициент усиления нашей схемы, как он есть, составляет ΔV _c / ΔV _e , что равно отношению R _c / R _e .

Мы уже установили R _c = 4,7 кОм, а R _e уже встроен в транзистор. Его R _e называется транссопротивлением, которое рассчитывается как:

I _e примерно такое же, как I _c , поэтому сопротивление составляет 26 Ом.

Мы можем рассчитать выигрыш следующим образом:

Однако сопротивление транзистора может быть нестабильным, поэтому нам нужно добавить собственное сопротивление R в дополнение к сопротивлению.Шерц рекомендует V _e с напряжением 1 В для стабилизации нестабильности сопротивления, поэтому согласно закону Ома:

Но обратите внимание, что добавление этого R к схеме:

У нас будет изменение в прибыли. Новое усиление:

о нет! Наше первоначальное усиление 180 исчезло! И наш выигрыш теперь намного меньше, чем нам нужно! Но, не бойтесь, мы можем добавить конденсатор параллельно с резистором 1 кОм, который эффективно заставит 1 кОм исчезнуть для нашего пикового сигнала.Мы все равно хотим добавить конденсатор, так как нам нужно сделать:

Фильтр высоких частот

Параллельно подключенные резистор и конденсатор действуют как фильтры верхних частот, и, как указано выше, мы хотим, чтобы наш фильтр высоких частот составлял 300 Гц. Это легко подсчитать.

У нас уже есть R = 1 кОм, и f должно быть 300 Гц, поэтому емкость конденсатора составляет 20 мкФ.

Все, что остается, — это входной конденсатор для устранения любого смещения постоянного тока на входном сигнале и поддержания стабильности нашей схемы. Давайте просто установим его на 1 мкФ.

Установка напряжений смещения

Помните из нашей теории транзисторов, что транзистор не включится без нажатия нижнего предела напряжения, а это примерно 0,6 В для схем на основе кремния. Нам нужно добавить резисторы смещения.

Мы хотим, чтобы напряжение на базе V _b было на 0,6 В выше, чем напряжение на уровне V _e , поэтому

Мы знаем, что V _e равно 1 В из-за падения напряжения, рассчитанного выше, поэтому V _b должно быть 1.6В. Сделаем делитель напряжения!

Наш V _в имеет курс 9 В, а наш V _out равен 1,6 В, и мы используем классическое уравнение делителя напряжения:

Мы можем переставить уравнение и вычислить …

Таким образом, R1 должен быть в ~ 4,6 раза больше, чем R2. Звучит достаточно просто, но, как показывает опыт для этой конструкции транзистора:

Итак, мы просто выберем R2 = 1 кОм и R1 = 4,7 кОм в качестве значений, поскольку мы уже используем эти значения резисторов и имеем их под рукой.

Вот и все! Пришло время …

Построить схему

Вы посчитали, и теперь пришло время физически построить свою схему. Поместите батарею, транзистор, резисторы, конденсаторы и компоненты ввода / вывода на макетную плату, как показано ниже:

Присмотритесь к схеме на макетной плате:

Вставьте электроды в лапу таракана, как вы делали в предыдущих экспериментах, и подключите динамик к цепи.Полностью поверните динамик и почистите ножку таракана зубочисткой. Вы можете услышать очень слабый ответ, но он будет скрыт в шуме. Давайте еще немного усилим шипы. Вы можете создать «вторую стадию» усиления, как мы это делаем с нашим обычным SpikerBox, где у вас есть выход схемы, переходящий во вход другой копии схемы, как показано ниже:

Однако вы обнаружите, что это «удвоение» делает схему немного нестабильной, поэтому давайте немного снизим усиление на втором этапе.Мы добавили резистор 50 Ом параллельно с R _и , чтобы немного снизить усиление второй ступени, но все равно сделают более громкие всплески, когда вы подключите эту схему к ноге таракана. Смотрите видео ниже.

Теперь вы построили свой собственный усилитель на транзисторах! Поздравляю! Дайте нам знать, если вы нашли способ сделать схему проще, чище и с большим усилением.

Обсуждение

Вы находитесь на пути к изобретению еще многих чудесных вещей.История науки определяется изобретением нового оборудования в руках творческих умов. Телескоп позволяет видеть вещи очень далеко. Микроскоп позволяет увидеть очень маленькое. Аппарат ПЦР позволяет измерять молекулы ДНК, а транзистор позволяет наблюдать крошечные электрические сигналы. С помощью этих инструментов мы можем видеть и пытаться понять мир, недоступный нашим невооруженным чувствам. Теперь начнем открывать.

Вопросы для обсуждения

1. Почему выбросы от нашего простого двухтранзисторного биоусилителя «шумнее», чем SpikerBox? Что делает SpikerBox? Подсказка: SpikerBox имеет намного больше транзисторов и использует их для создания операционных усилителей, которые затем смешиваются с инструментальными усилителями.Добро пожаловать в искусство электроники!

Транзистор — Википедия, бесплатная энциклопедия

Транзистор — это полупроводниковое устройство, используемое для усиления и переключения электронных сигналов и электроэнергии. Он состоит из полупроводникового материала с как минимум тремя выводами для подключения к внешней цепи. Напряжение или ток, приложенные к одной паре выводов транзистора, изменяют ток через другую пару выводов. Поскольку управляемая (выходная) мощность может быть выше управляющей (входной) мощности, транзистор может усиливать сигнал.Сегодня некоторые транзисторы упаковываются индивидуально, но гораздо больше встроено в интегральные схемы.

Транзистор является основным строительным блоком современных электронных устройств и широко используется в современных электронных системах. После его разработки в 1947 году американскими физиками Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли, транзистор произвел революцию в области электроники и, среди прочего, проложил путь для меньших и более дешевых радиоприемников, калькуляторов и компьютеров.Транзистор входит в список важнейших достижений в области электроники IEEE, и за свои достижения изобретатели были совместно удостоены Нобелевской премии по физике 1956 года.

История

Основная статья: История транзистора Реплика первого работающего транзистора.

Термоэмиссионный триод, электронная лампа, изобретенная в 1907 году, продвинула эру электроники вперед, сделав возможным усиленную радиотехнологию и междугородную телефонию. Однако триод был хрупким устройством, потреблявшим много энергии.Физик Юлиус Эдгар Лилиенфельд подал патент на полевой транзистор (FET) в Канаде в 1925 году, который должен был стать твердотельной заменой триода. ^{[1] [2]} Лилиенфельд также зарегистрировал идентичные патенты в США в 1926 году ^[3] и 1928. ^{[4] [5]} Однако Лилиенфельд не публиковал никаких исследовательских статей о своем устройств, а также в его патентах не приводятся конкретные примеры работающего прототипа. Поскольку до производства высококачественных полупроводниковых материалов оставалось еще несколько десятилетий, идеи твердотельных усилителей Лилиенфельда не нашли бы практического применения в 1920-х и 1930-х годах, даже если бы такое устройство было построено. ^[6] В 1934 году немецкий изобретатель Оскар Хайль запатентовал подобное устройство. ^[7]

Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн в Bell Labs, 1948 год.

С 17 ноября 1947 г. по 23 декабря 1947 г. Джон Бардин и Уолтер Браттейн из Bell Labs компании AT&T в США проводили эксперименты и наблюдали, что когда два золотых точечных контакта прикладывались к кристаллу германия, сигнал генерировался с помощью выходная мощность больше входной. ^[8] Руководитель группы по физике твердого тела Уильям Шокли увидел в этом потенциал и в течение следующих нескольких месяцев работал над значительным расширением знаний о полупроводниках.Термин транзистор был придуман Джоном Р. Пирсом в качестве дополнения к термину transresistance . ^{[9] [10] [11]} Согласно Лилиан Ходдсон и Вики Дэйч, авторам биографии Джона Бардина, Шокли предложил, чтобы первый патент Bell Labs на транзистор был основан на полевых условиях. эффект и чтобы он был назван изобретателем. Обнаружив патенты Лилиенфельд, которые ушли в безвестность несколькими годами ранее, юристы Bell Labs посоветовали отказаться от предложения Шокли, поскольку идея полевого транзистора, использующего электрическое поле в качестве «сетки», не нова.Вместо этого в 1947 году Бардин, Браттейн и Шокли изобрели первый транзистор с точечным контактом. ^[6] В знак признания этого достижения Шокли, Бардин и Браттейн были совместно удостоены Нобелевской премии по физике 1956 года «за свои исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». ^[12]

В 1948 году точечный транзистор был независимо изобретен немецкими физиками Гербертом Матаре и Генрихом Велкером, когда они работали в Compagnie des Freins et Signaux, дочерней компании Westinghouse, расположенной в Париже.Матаре ранее имел опыт разработки кристаллических выпрямителей из кремния и германия в немецких радиолокационных станциях во время Второй мировой войны. Используя эти знания, он начал исследовать явление «интерференции» в 1947 году. Наблюдая за токами, протекающими через точечные контакты, подобно тому, что Бардин и Браттейн достигли ранее в декабре 1947 года, Матаре к июню 1948 года смог получить последовательные результаты, с использованием образцов германия производства Welker. Понимая, что ученые Bell Labs уже изобрели транзистор до них, компания поспешила запустить в производство свой «транзистрон» для усиленного использования в телефонной сети Франции. ^[13]

Поверхностно-барьерный транзистор Philco разработан и произведен в 1953 году.

Первым высокочастотным транзистором был германиевый транзистор с поверхностным барьером, разработанный Philco в 1953 году и способный работать на частотах до 60 МГц. ^[14] Они были сделаны путем травления углублений в германиевой основе N-типа с обеих сторон струями сульфата индия (III) до тех пор, пока они не достигли толщины в несколько десятитысячных дюйма. Индий, нанесенный гальваническим способом в углубления, образовал коллектор и эмиттер. ^{[15] [16]} Первый полностью транзисторный автомобильный радиоприемник, который был произведен в 1955 году компаниями Chrysler и Philco, использовал эти транзисторы в своей схеме, а также они были первыми, подходящими для высокоскоростных компьютеров. ^{[17] [18] [19] [20]}

Первый рабочий кремниевый транзистор был разработан в Bell Labs 26 января 1954 года Моррисом Таненбаумом. ^[21] Первый коммерческий кремниевый транзистор был произведен компанией Texas Instruments в 1954 году. ^[22] Это была работа Гордона Тила, специалиста по выращиванию кристаллов высокой чистоты, который ранее работал в Bell Labs. ^[23] Первый фактически построенный МОП-транзистор был построен Кангом и Аталлой в Bell Labs в 1960 году. ^[24]

Важность

Транзистор Дарлингтона открылся, так что фактический транзисторный чип (маленький квадрат) можно увидеть внутри. Транзистор Дарлингтона — это фактически два транзистора на одной микросхеме. Один транзистор намного больше другого, но оба они больше по сравнению с транзисторами в крупномасштабной интеграции, потому что этот конкретный пример предназначен для приложений питания.

Транзистор — ключевой активный компонент практически всей современной электроники. Многие считают его одним из величайших изобретений 20 века. ^[25] Его важность в современном обществе основывается на его способности массового производства с использованием высокоавтоматизированного процесса (производство полупроводниковых устройств), который обеспечивает поразительно низкие затраты на транзистор. Изобретение первого транзистора в Bell Labs было названо вехой IEEE в 2009 году. ^[26]

Хотя каждая из нескольких компаний производит более миллиарда транзисторов в индивидуальной упаковке (известных как дискретных ) каждый год, ^[27] сейчас подавляющее большинство транзисторов производится в интегральных схемах (часто сокращенных до IC , микрочипов или просто (микросхемы ), вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другими электронными компонентами, чтобы производить полные электронные схемы.Логический вентиль состоит примерно из двадцати транзисторов, тогда как усовершенствованный микропроцессор по состоянию на 2009 год может использовать до 3 миллиардов транзисторов (MOSFET). ^[28] «В 2002 году было построено около 60 миллионов транзисторов … для [каждого] мужчины, женщины и ребенка на Земле». ^[29]

Низкая стоимость, гибкость и надежность транзистора сделали его повсеместным устройством. Транзисторные мехатронные схемы заменили электромеханические устройства в управляющих устройствах и механизмах.Часто бывает проще и дешевле использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разработать эквивалентную функцию механического управления.

Упрощенная операция

Простая принципиальная схема, показывающая маркировку биполярного транзистора n – p – n.

Существенная полезность транзистора заключается в его способности использовать слабый сигнал, подаваемый между одной парой его выводов, для управления гораздо более сильным сигналом на другой паре выводов.Это свойство называется усилением. Он может производить более сильный выходной сигнал, напряжение или ток, который пропорционален более слабому входному сигналу; то есть он может действовать как усилитель. В качестве альтернативы, транзистор может использоваться для включения или выключения тока в цепи в качестве переключателя с электрическим управлением, где величина тока определяется другими элементами схемы.

Есть два типа транзисторов, которые имеют небольшие различия в том, как они используются в цепи. Биполярный транзистор имеет клеммы, обозначенные как база , коллектор и эмиттер .Небольшой ток на выводе базы (то есть протекающий между базой и эмиттером) может управлять или переключать гораздо больший ток между выводами коллектора и эмиттера. Для полевого транзистора выводы обозначены как затвор , исток и сток , и напряжение на затворе может управлять током между истоком и стоком.

Изображение справа представляет собой типичный биполярный транзистор в цепи. Заряд будет течь между выводами эмиттера и коллектора в зависимости от тока в базе.Поскольку внутри соединения база и эмиттер ведут себя как полупроводниковый диод, между базой и эмиттером возникает падение напряжения, пока существует ток базы. Величина этого напряжения зависит от материала, из которого сделан транзистор, и обозначается как В _BE .

Транзистор как переключатель

BJT используется в качестве электронного переключателя в конфигурации с заземленным эмиттером. Транзисторы

обычно используются в качестве электронных переключателей как для мощных приложений, таких как импульсные источники питания, так и для маломощных приложений, таких как логические вентили.

В схеме транзистора с заземленным эмиттером, такой как показанная схема выключателя света, по мере увеличения напряжения базы эмиттерный и коллекторный токи возрастают по экспоненте. Напряжение коллектора падает из-за уменьшения сопротивления от коллектора к эмиттеру. Если бы разница напряжений между коллектором и эмиттером была равна нулю (или близка к нулю), ток коллектора ограничивался бы только сопротивлением нагрузки (лампочка) и напряжением питания. Это называется насыщением , потому что ток свободно течет от коллектора к эмиттеру.В насыщенном состоянии переключатель находится в положении на . ^[30]

Обеспечение достаточного базового тока возбуждения — ключевая проблема при использовании биполярных транзисторов в качестве переключателей. Транзистор обеспечивает усиление по току, позволяя переключать относительно большой ток в коллекторе гораздо меньшим током на вывод базы. Соотношение этих токов варьируется в зависимости от типа транзистора и даже для конкретного типа изменяется в зависимости от тока коллектора. В показанном примере схемы выключателя света резистор выбран так, чтобы обеспечить достаточный базовый ток, чтобы транзистор был насыщен.

В любой схеме переключения значения входного напряжения должны быть выбраны так, чтобы выход был либо полностью выключен, ^[31] , либо полностью включен. Транзистор действует как переключатель, и этот тип работы является обычным в цифровых схемах, где важны только значения «включено» и «выключено».

Транзистор как усилитель

Схема усилителя, схема с общим эмиттером и схемой смещения делителя напряжения.

Усилитель с общим эмиттером спроектирован так, что небольшое изменение напряжения ( В, , _в ) изменяет небольшой ток через базу транзистора; усиление тока транзистора в сочетании со свойствами схемы означает, что небольшие колебания в В, , _в вызывают большие изменения в В, , _, .

Возможны различные конфигурации одиночного транзисторного усилителя, некоторые из которых обеспечивают усиление по току, некоторые по напряжению, а некоторые и то и другое.

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

Современные транзисторные усилители звука мощностью до нескольких сотен ватт распространены и относительно недороги.

Сравнение с электронными лампами

До разработки транзисторов вакуумные (электронные) лампы (или в Великобритании «термоэлектронные клапаны» или просто «клапаны») были основными активными компонентами в электронном оборудовании.

Преимущества

Ключевые преимущества, которые позволили транзисторам заменить их предшественников на электронных лампах в большинстве приложений:

• Катодный нагреватель не потребляет электроэнергию; характерное оранжевое свечение электронных ламп происходит из-за простого электрического нагревательного элемента, очень похожего на нить накаливания лампочки.
• Небольшой размер и минимальный вес, что позволяет разрабатывать миниатюрные электронные устройства.
• Низкое рабочее напряжение, совместимое с батареями всего на несколько ячеек.
• Нет необходимости в прогреве катодных нагревателей после подачи питания.
• Более низкая рассеиваемая мощность и в целом более высокая энергоэффективность.
• Повышенная надежность и повышенная физическая прочность.
• Чрезвычайно долгий срок службы. Некоторые транзисторные устройства служат более 50 лет.
• Доступны дополнительные устройства, облегчающие проектирование схем дополнительной симметрии, что невозможно с электронными лампами.
• Значительно снижена чувствительность к механическим ударам и вибрации, что снижает проблему микрофона в чувствительных приложениях, таких как аудио.

Ограничения

• Кремниевые транзисторы могут стареть и выходить из строя. ^[32]
• Работа с высокой мощностью и высокой частотой, например, используемая в эфирном телевизионном вещании, лучше достигается в электронных лампах из-за улучшенной подвижности электронов в вакууме.
• Твердотельные устройства более уязвимы к электростатическому разряду при обращении и эксплуатации
• Электронная лампа, на мгновение перегруженная, станет немного горячее; твердотельные устройства имеют меньшую массу, чтобы поглощать тепло из-за перегрузок, пропорционально их номиналу
• Чувствительность к излучению и космическим лучам (для аппаратов космических аппаратов используются специальные радиационно-стойкие микросхемы).
• Электронные лампы создают искажение, так называемый ламповый звук, который некоторые люди считают более приемлемым для уха. ^[33]

Типы

	PNP		P-канал
	НПН		N-канал
BJT		JFET

Транзисторы классифицируются по

Транзистор

— WordReference.com Словарь английского языка

WordReference Словарь американского английского языка Random House Learner © 2020
tran • sis • tor / trænˈzɪstɚ / USA произношение п.[счетно]

1. Электроника — небольшое прочное устройство, используемое в определенных электронных продуктах: транзистор состоит из полупроводника с тремя или более электродами и потребляет очень мало энергии.
2. Радио и телевидение, неофициальные термины Также называется tranˈsis • tor ˈra • di • o. — небольшой радиоприемник с транзисторами в качестве основных частей.

Полный словарь американского английского WordReference Random House © 2020
tran • sis • tor (tran zis ′ tər), США произношение n.

1. [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 работает аналогичные функции, не требуя тока для нагрева катода.
2. [Неофициальный] транзисторный радиоприемник.

прил.

3. [Неофициальный] транзисторный: транзисторный радиоприемник.

• trans (fer) + (res) istor 1945–50

Краткий английский словарь Коллинза © HarperCollins Publishers ::

транзистор / trænˈzɪstə / n

1. 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. от передачи + резистор, относящийся к передаче электрических сигналов через резистор
   

   ‘ транзистор ‘ также встречается в этих записях (примечание: многие из них не являются синонимами или переводами):

   Различия между транзисторами NPN и PNP и их создание

   Как p-n-p, так и n-p-n транзисторы являются основными транзисторами, которые подпадают под категорию транзисторов с биполярным переходом.Они используются в различных схемах усиления и схемах модуляции. Наиболее частым из его применений является режим полного включения и выключения, называемый переключателем.

   Транзисторы NPN и PNP — это транзисторы с биполярным переходом, и они являются основным электрическим и электронным компонентом, который используется для создания многих электрических и электронных проектов. В работе этих транзисторов участвуют как электроны, так и дырки. Транзисторы PNP и NPN допускают усиление тока.Эти транзисторы используются как переключатели, усилители или генераторы. Транзисторы с биполярным переходом можно найти в большом количестве в виде частей интегральных схем или в виде дискретных компонентов. В транзисторах PNP основными носителями заряда являются дырки, тогда как в транзисторах NPN электроны являются основными носителями заряда. Но полевые транзисторы имеют только один тип носителя заряда.

   В основе формирования этих транзисторов лежат диоды с p-n переходом. Как и в транзисторах n-p-n, n-типы находятся в большинстве, поэтому они включают избыточное количество электронов в качестве носителей заряда.В p-n-p транзисторах есть два p-типа, в результате чего большинство носителей заряда представляют собой дырки.

   Основное различие между транзисторами NPN и PNP состоит в том, что транзистор NPN включается, когда ток течет через базу транзистора. В этом типе транзистора ток течет от коллектора (C) к эмиттеру (E). Транзистор PNP включается, когда на базе транзистора нет тока. В этом транзисторе ток течет от эмиттера (E) к коллектору (C).Таким образом, зная это, транзистор PNP включается низким сигналом (земля), тогда как транзистор NPN включается высоким сигналом (током).

   Разница между транзисторами NPN и PNP и их изготовление

   Транзистор PNP

   Транзистор PNP представляет собой транзистор с биполярным переходом; В транзисторе PNP первая буква P указывает полярность напряжения, необходимого для эмиттера; вторая буква N указывает полярность цоколя. Работа транзистора PNP прямо противоположна работе транзистора NPN.В транзисторах этого типа основными носителями заряда являются дырки. По сути, этот транзистор работает так же, как транзистор NPN. Материалы, которые используются для изготовления выводов эмиттера, базы и коллектора в транзисторе PNP, отличаются от материалов, используемых в транзисторе NPN. Схема смещения транзистора PNP показана на рисунке ниже. Клеммы база-коллектор PNP-транзистора всегда имеют обратное смещение, поэтому для коллектора необходимо использовать отрицательное напряжение. Следовательно, вывод базы транзистора PNP должен быть отрицательным по отношению к выводу эмиттера, а коллектор должен быть отрицательным, чем база.

   Изготовление транзистора PNP

   Конфигурация транзистора PNP показана ниже. Характеристики транзисторов PNP и NPN аналогичны, за исключением того, что смещение направления напряжения и тока меняются местами для любой из трех возможных конфигураций, таких как общая база (CB), общий эмиттер (CE) и общий коллектор (CC). .Напряжение между базой и выводом эмиттера VBE отрицательное на выводе базы и положительное на выводе эмиттера, потому что для транзистора PNP вывод базы всегда смещен отрицательно по отношению к эмиттеру.Кроме того, напряжение эмиттера положительно по отношению к коллектору (VCE).

   Источники напряжения подключены к транзистору PNP, который показан на рисунке. Эмиттер подключен к Vcc с помощью RL, этот резистор ограничивает максимальный ток, протекающий через устройство, которое подключено к клемме коллектора. Базовое напряжение VB подключено к базовому резистору RB, который смещен отрицательно по отношению к эмиттеру. Чтобы ток базы протекал через PNP-транзистор, клемма базы должна быть более отрицательной, чем клемма эмиттера, примерно на 2,9 мм.0,7 В или устройство Si.

   Основное различие между PNP и PN-транзисторами заключается в правильном смещении переходов транзистора; направления тока и полярности напряжения всегда противоположны друг другу.

   Основы P-N-P

   Транзисторы p-n-p сформированы с n-типом, присутствующим между p-типами. Большинство носителей, отвечающих за генерацию тока, в этом транзисторе являются дырками. Рабочая операция аналогична работе n-p-n.Но приложения напряжений или токов с точки зрения полярности различаются.

   Транзистор NPN

   Транзистор NPN представляет собой транзистор с биполярным переходом. В транзисторе NPN первая буква N указывает на отрицательно заряженный слой материала, а P указывает на положительно заряженный слой. Эти транзисторы имеют положительный слой, который расположен между двумя отрицательными слоями. Транзисторы NPN обычно используются в схемах для переключения, усиления электрических сигналов, которые проходят через них.Эти транзисторы содержат три вывода, а именно базу, коллектор и эмиттер, и эти выводы соединяют транзистор с печатной платой. Когда ток протекает через NPN-транзистор, клемма базы транзистора принимает электрический сигнал, коллектор создает более сильный электрический ток, чем тот, который проходит через базу, и эмиттер передает этот более сильный ток на остальную часть схемы. В этом транзисторе ток течет через вывод коллектора к эмиттеру.

   Обычно этот транзистор используется, потому что его очень легко изготовить. Для правильной работы NPN-транзистора он должен быть сформирован из полупроводникового материала, который пропускает электрический ток, но не в максимальном количестве, как у очень проводящих материалов, таких как металл. «Si» — один из наиболее часто используемых полупроводников, а транзисторы NPN — самые простые транзисторы, которые можно сделать из кремния. Применение транзистора NPN находится на печатной плате компьютера. Компьютеры нуждаются в том, чтобы вся их информация была переведена в двоичный код, и этот процесс достигается с помощью множества маленьких переключателей на печатных платах компьютеров.В этих переключателях можно использовать транзисторы NPN. Мощный электрический сигнал включает переключатель, а отсутствие сигнала выключает его.

   Изготовление NPN-транзистора

   Конструкция NPN-транзистора показана ниже. Напряжение на выводе базы положительное, а на выводе эмиттера отрицательное из-за транзистора NPN. Вывод базы всегда положительный по отношению к выводу эмиттера, а также напряжение питания коллектора положительно относительно вывода эмиттера.В NPN-транзисторе коллектор подключен к VCC через нагрузочный резистор RL. Этот нагрузочный резистор ограничивает ток, протекающий через максимальный ток базы. В этом транзисторе движение электронов через вывод базы составляет действие транзистора. Основная особенность действия транзистора — связь между входной и выходной цепями. Потому что усилительные свойства транзистора проистекают из последующего управления, которое база применяет к коллектору для эмиттерного тока.

   Транзистор — это устройство, работающее от тока. Когда транзистор включен, большой ток IC протекает между коллектором и эмиттером внутри транзистора. Однако это происходит только тогда, когда через базовый вывод транзистора протекает небольшой ток смещения Ib. Это биполярный транзистор NPN; ток — это отношение этих двух токов (Ic / Ib), которое называется усилением постоянного тока устройства и обозначается символом «hfe» или в настоящее время бета. Значение бета может быть большим, до 200 для стандартных транзисторов, и именно это соотношение между Ic и Ib делает транзистор полезным усилителем.Когда этот транзистор используется в активной области, то Ib обеспечивает вход, а Ic обеспечивает выход. Бета не имеет единиц, так как это соотношение.

   Коэффициент усиления транзистора по току от коллектора до эмиттера называется альфа, то есть Ic / Ie, и он является функцией самого транзистора. Поскольку ток эмиттера Ie является суммой малого тока базы и большого тока коллектора, значение альфа очень близко к единице, а для типичного сигнального транзистора малой мощности это значение находится в диапазоне примерно от 0.950 до 0,999.

   Разница между NPN и PNP транзисторами:

   Транзисторы с биполярным переходом — это трехконтактные устройства, сделанные из легированных материалов, часто используемых в усилительных и коммутационных приложениях. По сути, в каждом BJT есть пара диодов с PN переходом. Когда пара диодов соединяется, образуется сэндвич, который помещает полупроводник между двумя этими типами. Следовательно, есть только два типа биполярных сэндвичей, а именно PNP и NPN.В полупроводниках NPN имеют характерно более высокую подвижность электронов по сравнению с подвижностью дырок. Следовательно, он пропускает большой ток и работает очень быстро. Кроме того, этот транзистор легко сделать из кремния.

   • Транзисторы PNP и NPN состоят из разных материалов, и ток в этих транзисторах также отличается.
   • В транзисторе NPN ток течет от коллектора (C) к эмиттеру (E), тогда как в транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору.
   • PNP-транзисторы состоят из двух слоев P-материала с зажатым слоем из N. NPN-транзисторы состоят из двух слоев N-материала и зажаты одним слоем P-материала.
   • В NPN-транзисторе положительное напряжение подается на вывод коллектора, чтобы создать ток от коллектора к PNP-транзистору, положительное напряжение подается на вывод эмиттера, чтобы создать ток от эмиттера к коллектору.
   • Принцип работы NPN-транзистора таков, что когда вы увеличиваете ток на клемме базы, транзистор включается и полностью проводит от коллектора к эмиттеру.Когда вы уменьшаете ток на клемме базы, транзистор включается реже, и, пока ток не станет настолько низким, транзистор больше не будет проводить через коллектор к эмиттеру и выключится.
   • Принцип работы PNP-транзистора таков, что при наличии тока на клемме базы транзистора транзистор закрывается. Когда на клемме базы транзистора PNP нет тока, транзистор включается.

   Это все о разнице между транзисторами NPN и PNP, которые используются для создания многих электрических и электронных проектов.Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой темы или проектов в области электротехники и электроники, вы можете оставить, оставив комментарий в разделе комментариев ниже.

   Сравнение транзисторов N-P-N и P-N-P

   1). В этом присутствует большинство n-типов.
   1). В нем присутствует большинство материалов p-типа.

   2). Большинство концентраций носителей — электроны.
   2). Большинство концентраций носителей в транзисторах этого типа представляют собой дырки.

   3). В этом случае, если на клеммную базу подается повышенный ток, то транзистор переключается в режим ВКЛ.
   3). В этом случае при малых значениях токов транзистор включен. В противном случае при больших значениях токов транзисторы выключены.

   4). Символьное представление транзистора n-p-n:

   Символ транзистора N-P-N

   4). Символьное представление транзистора p-n-p:

   Символ транзистора P-N-P

   5).В транзисторе n-p-n поток тока очевиден от коллектора к выводам эмиттера.
   5). В p-n-p-транзисторе поток тока можно увидеть от выводов эмиттера к коллектору.

   6). В этом транзисторе стрелка указывает.
   6). В этом транзисторе стрелка всегда указывает внутрь.

   Стрелки на транзисторах n-p-n и p-n-p показывают основные различия между транзисторами. Стрелка в n-p-n направлена ​​в сторону излучателя, а для p-n-p стрелка в обратном направлении.В обоих случаях стрелка указывает направление потока тока.

   Следовательно, конструкция n-p-n и p-n-p проста. Управление будет таким же, но полярности смещения будут разными. Теперь, после обсуждения основ n-p-n и p-n-p, можете ли вы сказать, какой из них предпочтительнее во время амплификации и почему?

   Фото:

   • Транзистор NPN и PNP от ggpht
   • Транзистор PNP от wikimedia
   • Создание транзистора PNP с помощью руководств по электронике

   Транзистор — работа, конструкция, применение, типы

   транзистор слойный полупроводниковый прибор PNP или NPN с двумя переходами.Транзистор изготовлен из полупроводниковых материалов, то есть кремния, германия и т. Д. Транзисторы имеют два основных типа применения: усиление и переключение. В силовой электронике, где главной целью является эффективное управление мощностью, транзисторы неизменно работают как переключатели. В основном они используются в прерывателях и инверторах.

   Диоды — это неуправляемые переключатели, имеющие всего два вывода. Они реагируют только на переключение напряжения на них. С другой стороны, транзисторы имеют три вывода.две клеммы действуют как контакты переключателя, а третья используется для включения и выключения переключателя. Таким образом, схема управления может быть независимой от управляемой схемы.

   Транзисторы усиливают ток, например, их можно использовать для усиления небольшого выходного тока от логической микросхемы, чтобы она могла управлять лампой, реле или другим сильноточным устройством. Во многих схемах для преобразования изменяющегося тока в изменяющееся напряжение используется резистор, поэтому транзистор используется для усиления напряжения.

   Транзистор может использоваться как переключатель (либо полностью включен с максимальным током, либо полностью выключен при отсутствии тока) и как усилитель (всегда частично включен).

   Величина усиления тока называется усилением тока, символ hFE.

   Типы транзисторов

   Есть два типа стандартных транзисторов, NPN и PNP , с разными обозначениями схем. Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор.Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN, потому что это самый простой тип из кремния. Если вы новичок в электронике, лучше всего начать с изучения того, как использовать транзисторы NPN.

   Схема транзистора Sybols NPN PNP

   Выводы помечены как база (B), коллектор (C) и эмиттер (E). Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но они не очень помогают понять, как используется транзистор, поэтому просто относитесь к ним как к ярлыкам! В дополнение к стандартным транзисторам (с биполярным переходом) существуют полевые транзисторы, которые обычно называют полевыми транзисторами.У них разные символы схем и свойства, и они (пока) не рассматриваются на этой странице.

   Соединительный транзистор

   Транзисторы

   имеют три вывода, которые должны быть подключены правильно. Пожалуйста, будьте осторожны с этим, потому что неправильно подключенный транзистор может быть немедленно поврежден при включении. Если вам повезет, ориентация транзистора будет ясна из схемы разводки печатной платы или стрипборда, в противном случае вам придется обратиться к каталогу поставщика, чтобы определить выводы.На рисунках справа показаны отведения для некоторых из наиболее распространенных стилей корпусов.

   Обратите внимание, что схемы выводов транзисторов показывают вид снизу с выводами к вам. Это противоположно схемам выводов микросхем (микросхем), которые показывают вид сверху.

   Выводы транзисторов для некоторых распространенных стилей корпуса

   Пайка транзисторов

   Транзисторы

   могут быть повреждены нагревом при пайке, поэтому, если вы не являетесь экспертом, разумно использовать радиатор, закрепленный на проводе между соединением и корпусом транзистора.В качестве радиатора можно использовать стандартный зажим типа «крокодил».

   Crocodile Clip

   Не путайте этот временный радиатор с постоянным радиатором (описанным ниже), который может потребоваться для силового транзистора, чтобы предотвратить его перегрев во время работы.

   .

   Радиаторы

   Радиатор

   Из-за протекающего через них тока в транзисторах выделяется избыточное тепло. Радиаторы необходимы для силовых транзисторов, потому что они пропускают большие токи.Если вы обнаружите, что транзистор становится слишком горячим, чтобы дотронуться до него, безусловно, потребуется радиатор! Радиатор помогает рассеивать (отводить) тепло, передавая его в окружающий воздух.

   Проверка транзистора

   Транзисторы могут быть повреждены нагревом при пайке или неправильным использованием в цепи. Если вы подозреваете, что транзистор может быть поврежден, есть два простых способа его проверить:

   Тестирование транзистора NPN

   1. Тестирование мультиметром

   Используйте мультиметр или простой тестер (аккумулятор, резистор и светодиод), чтобы проверить каждую пару проводов на проводимость.Установите цифровой мультиметр для проверки диодов, а аналоговый мультиметр — на диапазон низкого сопротивления.
   Проверить каждую пару проводов в обе стороны (всего шесть тестов):

   • Переход база-эмиттер (BE) должен вести себя как диод и проводить только в одном направлении.
   • Переход база-коллектор (BC) должен вести себя как диод и проводить только в одном направлении.
   • Коллектор-эмиттер (CE) не должен проводить ни в коем случае.

   На схеме показано, как ведут себя переходы в NPN-транзисторе.В транзисторе PNP диоды перевернуты, но можно использовать ту же процедуру тестирования.

   Устройство	Мощность (макс.)	Vds (макс.)	Id (макс.)
   IRF710	36 Вт	400 Вольт	2 Ампер
   IRF510	40 Вт	100 Вольт	5 Ампер
   BUZ80A	75 Вт	800 Вольт	3 Ампер
   IRF540	150 Вт	100 Вольт	30 Ампер
   IRFP260N	300 Вт	200 Вольт	50 Ампер
   STE180NE10	360 Вт	100 Вольт	180 Ампер

   2.

   No related posts.