Τρανζίστορ με απλά λόγια. Τι είναι ένα τρανζίστορ και πώς λειτουργεί; Η αρχή της λειτουργίας ενός διπολικού τρανζίστορ

Πριν εξετάσετε τους τύπους των τρανζίστορ, θα πρέπει να μάθετε τι είναι ένα τρανζίστορ και σε τι χρησιμοποιείται.

Τι είναι ένα τρανζίστορ

Ένα τρανζίστορ είναι μια τρίοδος ημιαγωγών, η οποία είναι ένα εξάρτημα που χρησιμοποιείται στον τομέα της ραδιοηλεκτρονικής, κατασκευασμένο από υλικά ημιαγωγών. Διαθέτει τρεις εξόδους που σας επιτρέπουν να ελέγχετε το ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα χρησιμοποιώντας το σήμα εισόδου.

Λόγω των ιδιοτήτων του, χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητη η μετατροπή, η παραγωγή ή η ενίσχυση ηλεκτρικών σημάτων. Το όνομα τρανζίστορ χρησιμοποιείται επίσης για άλλες συσκευές που μιμούνται την κύρια ποιότητα ενός τρανζίστορ - την ικανότητα αλλαγής του σήματος σε δύο διαφορετικές καταστάσεις, ενώ ταυτόχρονα αλλάζει το σήμα του ηλεκτροδίου ελέγχου.

Τύποι και χαρακτηριστικά

Όλα τα τρανζίστορ χωρίζονται σε δύο τύπους - NPN και PNP. Σε αυτές τις φαινομενικά περίπλοκες συντομογραφίες, δεν υπάρχει τίποτα ιδιαίτερα περίπλοκο. Αυτοί οι χαρακτηρισμοί γραμμάτων καθορίζουν τη σειρά με την οποία εφαρμόζονται συγκεκριμένα επίπεδα. Τέτοια στρώματα είναι συνδέσεις pn στα ημιαγωγικά υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους. Κοιτάζοντας οπτικά οποιονδήποτε ημιαγωγό, είναι αδύνατο να προσδιοριστεί ο τύπος της δομής ημιαγωγών που βρίσκεται μέσα στη συσκευασία. Αυτά τα δεδομένα υποδεικνύονται από μια σήμανση που εφαρμόζεται στη θήκη. Ο τύπος του τρανζίστορ πρέπει να είναι γνωστός εκ των προτέρων, καθώς η χρήση του στο κύκλωμα μπορεί να είναι πολύ διαφορετική.

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι το NPN και το PNP είναι εντελώς διαφορετικά. Επομένως, δεν μπορούν απλά να συγχέονται ή να αντικαθίστανται μεταξύ τους. Είναι δυνατή η αντικατάσταση του ενός με άλλο υπό ορισμένες προϋποθέσεις. Η κύρια προϋπόθεση είναι μια σημαντική αλλαγή στο κύκλωμα μεταγωγής αυτών των τρανζίστορ. Έτσι, για ορισμένους κόμβους συσκευών ραδιομηχανικής, χρησιμοποιούνται μόνο οι δικές τους, συγκεκριμένες μάρκες, διαφορετικά η συσκευή απλά θα αποτύχει και δεν θα λειτουργήσει.

Τεχνολογικές διαφορές

Εκτός από τον τύπο της διασταύρωσης pn, όλα διαφέρουν στην τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τους.

Από αυτή την άποψη, μπορούν να σημειωθούν δύο τύποι τρανζίστορ, που διαφέρουν στις παραμέτρους:

• Διπολικά - διαφέρουν στην παροχή μικρής ποσότητας ρεύματος στη βάση τους. Αυτό το ρεύμα, με τη σειρά του, χρησιμεύει για τον έλεγχο της ποσότητας του ρεύματος που ρέει μεταξύ του πομπού και του συλλέκτη.
• - εξοπλισμένο με τρεις εξόδους, που ονομάζονται πύλη, αποστράγγιση και πηγή. Σε αυτή την περίπτωση, η πύλη του τρανζίστορ δεν επηρεάζεται από ρεύμα, αλλά από τάση. Αυτά τα τρανζίστορ έχουν διαφορετική πολικότητα.

Πώς χρησιμοποιούνται τα τρανζίστορ:

Η πηγή τροφοδοσίας παρέχει ηλεκτρική ενέργεια στο φορτίο, το οποίο μπορεί να είναι ένα μεγάφωνο, ένα ρελέ, ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως, η είσοδος ενός άλλου, ισχυρότερου τρανζίστορ, ένας ηλεκτρονικός λαμπτήρας κ.λπ. Είναι η πηγή ισχύος που παρέχει την απαραίτητη ισχύ για να " συσσωρεύω» το φορτίο.

Το τρανζίστορ χρησιμοποιείται για τον περιορισμό του ρεύματος που ρέει στο φορτίο και περιλαμβάνεται στο κενό μεταξύ της πηγής ισχύος και του φορτίου. Δηλαδή, ένα τρανζίστορ είναι ένα είδος αντίστασης ημιαγωγών, η αντίσταση του οποίου μπορεί να αλλάξει πολύ γρήγορα.

Η αντίσταση εξόδου του τρανζίστορ ποικίλλει ανάλογα με την τάση στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Το σημαντικό είναι ότι αυτή η τάση, όπως και το ρεύμα που τραβιέται από το κύκλωμα εισόδου του τρανζίστορ, είναι πολύ μικρότερο από την τάση και το ρεύμα στο κύκλωμα εξόδου. Έτσι, η ενίσχυση του σήματος επιτυγχάνεται με ελεγχόμενο έλεγχο τροφοδοσίας.

Εάν η ισχύς του σήματος εισόδου δεν είναι αρκετή για να «δημιουργήσει» το κύκλωμα εισόδου του τρανζίστορ που χρησιμοποιείται ή ένα συγκεκριμένο τρανζίστορ δεν παρέχει την απαραίτητη ενίσχυση, χρησιμοποιείται η διαδοχική μεταγωγή τρανζίστορ, όταν ελέγχει ένα πιο ευαίσθητο και λιγότερο ισχυρό τρανζίστορ την ενέργεια της πηγής ισχύος στην είσοδο ενός πιο ισχυρού τρανζίστορ. Επίσης, η σύνδεση της εξόδου ενός τρανζίστορ με την είσοδο ενός άλλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα γεννήτριας όπως ένας πολυδονητής. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιούνται τρανζίστορ της ίδιας ισχύος.

Το τρανζίστορ χρησιμοποιείται σε:

Κυκλώματα ενίσχυσης. Λειτουργεί, κατά κανόνα, σε λειτουργία ενίσχυσης. Υπάρχουν πειραματικές εξελίξεις πλήρως ψηφιακών ενισχυτών, βασισμένων σε DAC, που αποτελούνται από ισχυρά τρανζίστορ. Τα τρανζίστορ σε τέτοιους ενισχυτές λειτουργούν σε λειτουργία κλειδιού.

γεννήτριες σήματος. Ανάλογα με τον τύπο του ταλαντωτή, το τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε στον τρόπο λειτουργίας κλειδιού (δημιουργία τετραγωνικών κυμάτων) είτε στον τρόπο ενίσχυσης (παραγωγή αυθαίρετης κυματομορφής).

Ηλεκτρονικά κλειδιά. Τα τρανζίστορ λειτουργούν σε λειτουργία κλειδιού. Τα κυκλώματα κλειδιών μπορούν υπό όρους να ονομαστούν ενισχυτές (αναγεννητές) ψηφιακών σημάτων. Μερικές φορές ηλεκτρονικά κλειδιά χρησιμοποιούνται επίσης για τον έλεγχο της ισχύος ρεύματος σε ένα αναλογικό φορτίο. Αυτό γίνεται όταν το φορτίο έχει αρκετά μεγάλη αδράνεια και η τάση και το ρεύμα σε αυτό ρυθμίζονται όχι από το πλάτος, αλλά από το πλάτος των παλμών. Τα οικιακά ροοστάτες για λαμπτήρες πυρακτώσεως και θερμάστρες, καθώς και τα τροφοδοτικά μεταγωγής, βασίζονται σε παρόμοια αρχή.

Τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ως ενεργά (ενισχυτικά) στοιχεία σε στάδια ενίσχυσης και μεταγωγής.

Τα ρελέ και τα θυρίστορ έχουν υψηλότερο κέρδος ισχύος από τα τρανζίστορ, αλλά λειτουργούν μόνο στη λειτουργία κλειδιού (μεταγωγής).

Σύμφωνα με το en.wikipedia.org

Τρανζίστορ - το κύριο εξάρτημα σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα. Αυτό το άρθρο είναι για αυτούς και είναι γραμμένο για αρχάριους ραδιοερασιτέχνες. Το τρανζίστορ είναι ένα είδος διακόπτη ενίσχυσης, η αρχή λειτουργίας είναι παρόμοια με αυτή ενός θυρίστορ. Δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς τρανζίστορ στα ηλεκτρονικά, κυριολεκτικά τα πάντα συναρμολογούνται σε αυτά - τα πιο απλά φώτα που αναβοσβήνουν, ενισχυτές ισχύος τρανζίστορ χαμηλής συχνότητας, ραδιοφωνικούς δέκτες και πομπούς, εξοπλισμό τηλεόρασης και βίντεο και πολλές άλλες συσκευές. Τα τρανζίστορ μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν την αρχική τάση του τροφοδοτικού εάν χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα μετατροπέων.

Το ίδιο το τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών, βασικά ο κρύσταλλος του τρανζίστορ είναι κατασκευασμένος από πυρίτιο ή γερμάνιο. Υπάρχουν δύο τύποι τρανζίστορ - μονοπολικά και διπολικά, αντίστοιχα πεδίου και διπολικά. Σύμφωνα με την αγωγιμότητα, υπάρχουν επίσης δύο τύποι - τρανζίστορ άμεσης αγωγιμότητας (n - n - n) και τρανζίστορ αντίστροφης αγωγιμότητας (n - n - n). N-P - από το λατινικό αρνητικό και θετικό. Στα διαγράμματα, μπορείτε εύκολα να διακρίνετε για ποια αγωγιμότητα χρησιμοποιείται το τρανζίστορ - εάν το βέλος εκπομπού εισέρχεται στο τρανζίστορ, τότε είναι άμεση αγωγιμότητα, εάν φεύγει από το τρανζίστορ, τότε το τρανζίστορ έχει αγωγιμότητα αντίστροφου ρεύματος.

Για τη λειτουργία του τρανζίστορ τροφοδοτείται ένα μικρό ρεύμα στη βάση, μετά το οποίο ανοίγει το τρανζίστορ και μπορεί να περάσει μεγαλύτερο ρεύμα μέσω του πομπού-συλλέκτη, δηλαδή τροφοδοτώντας ένα σχετικά μικρό ρεύμα στη βάση, μπορούμε να ελέγξουμε μεγαλύτερο ρεύματα. Με άλλα λόγια, κάνοντας μια ελαφριά προσπάθεια γυρίζοντας μια βρύση, ελέγχουμε μια ισχυρή ροή νερού. Το τρανζίστορ μπορεί να είναι σε δύο καταστάσεις, είναι ανοιχτό - όταν εφαρμόζεται τάση στη βάση (κατάσταση λειτουργίας του τρανζίστορ) και κλειστό όταν δεν ρέει ρεύμα στη βάση (κατάσταση ηρεμίας του τρανζίστορ).

Σύμφωνα με τη συχνότητα λειτουργίας, συχνά χρησιμοποιούνται τρανζίστορ χαμηλής και υψηλής συχνότητας. Τα τρανζίστορ χαμηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται για κυκλώματα ισχύος μετατροπέων τάσης, ενισχυτές ισχύος σε τροφοδοτικά και ούτω καθεξής. Τα τρανζίστορ χαμηλής συχνότητας είναι συνήθως υψηλότερης ισχύος. Τα τρανζίστορ υψηλής συχνότητας που λειτουργούν σε συχνότητες πολλών gigahertz χρησιμοποιούνται επίσης πολύ συχνά. Βασικά, έχουν βρει ευρεία εφαρμογή σε εξοπλισμό λήψης και εκπομπής ραδιοφώνου, σε ενισχυτές υψηλής συχνότητας και σε πολλές άλλες συσκευές. Τέτοια τρανζίστορ έχουν σχετικά χαμηλή ισχύ, είναι απαραίτητα στον τομέα της λήψης και μετάδοσης ραδιοφώνου.

Τα τρανζίστορ διατίθενται σε μεγάλη ποικιλία σχημάτων και μεγεθών, από στοιχεία τσιπ επιφανειακής τοποθέτησης αόρατα στα ανθρώπινα μάτια έως τρανζίστορ μεγάλης ισχύος στο μέγεθος ενός σπιτιού.

Τα τελευταία μπορούν να έχουν χωρητικότητα έως και εκατοντάδες μεγαβάτ, χρησιμοποιούνται κυρίως σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και εργοστάσια. Για καλύτερη αγωγή ρεύματος μέσω των επαφών ενός τρανζίστορ υψηλής συχνότητας, εφαρμόζεται συχνά ένα λεπτό στρώμα χρυσού ή αργύρου, αλλά πρόσφατα τέτοια τρανζίστορ είναι πολύ σπάνια, κυρίως τέτοια τρανζίστορ χρησιμοποιήθηκαν σε ραδιοεξοπλισμό από τη Σοβιετική Ένωση. Για αρχάριους, είμαι βέβαιος ότι αυτό το υλικό βοήθησε να καταλάβουμε τι είναι τι και να διευκρινίσουμε ζητήματα σχετικά με τα τρανζίστορ - Arthur Kasyan (AKA).

Συζητήστε το άρθρο ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΕΝΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ

Ένα τρανζίστορ (τρανζίστορ, αγγλικά) είναι μια τρίοδος, κατασκευασμένη από υλικά ημιαγωγών, με τρεις εξόδους, η κύρια ιδιότητα της οποίας είναι να ελέγχει ένα σημαντικό ρεύμα στην έξοδο του κυκλώματος με σχετικά χαμηλό σήμα εισόδου. Σε εξαρτήματα ραδιοφώνου, από τα οποία συναρμολογούνται σύγχρονες πολύπλοκες ηλεκτρικές συσκευές, χρησιμοποιούνται τρανζίστορ πεδίου. Οι ιδιότητές τους επιτρέπουν την επίλυση προβλημάτων απενεργοποίησης ή ενεργοποίησης του ρεύματος στο ηλεκτρικό κύκλωμα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος ή την ενίσχυση του.

Τι είναι ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου

Ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου είναι μια συσκευή με τρεις ή τέσσερις επαφές στην οποία Το ρεύμα σε δύο επαφές είναι ρυθμιζόμενοτάση του ηλεκτρικού πεδίου στο τρίτο. Επομένως, ονομάζονται πεδίο.

Επαφές:

Ένα τρανζίστορ πεδίου με διασταύρωση n - p είναι ένας ειδικός τύπος τρανζίστορ που εξυπηρετεί για έλεγχο ρεύματος.

Διαφέρει από ένα απλό συνηθισμένο στο ότι το ρεύμα διέρχεται από αυτό χωρίς να διασχίζει τη ζώνη διασταύρωσης p-n, τη ζώνη που σχηματίζεται στα όρια αυτών των δύο ζωνών. Το μέγεθος της ζώνης p-n είναι ρυθμιζόμενο.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου, οι τύποι τους

Τα τρανζίστορ πεδίου με διασταύρωση n - p χωρίζονται σε κατηγορίες:

1. Ανά τύπο καναλιού αγωγού: n ή p. Το σήμα, η πολικότητα, το σήμα ελέγχου εξαρτάται από το κανάλι. Πρέπει να έχει αντίθετο πρόσημο από τη ζώνη n.
2. Σύμφωνα με τη δομή της συσκευής: διάχυτη, κράμα μετάβασης p - n -, με πύλη, λεπτή μεμβράνη.
3. Σύμφωνα με τον αριθμό των επαφών: 3 και 4 ακίδων. Στην περίπτωση μιας συσκευής 4 ακίδων, το υπόστρωμα λειτουργεί και ως πύλη.
4. Σύμφωνα με τα υλικά που χρησιμοποιούνται: γερμάνιο, πυρίτιο, αρσενίδιο του γαλλίου.

Οι τάξεις χωρίζονται σύμφωνα με την αρχή της εργασίας:

• συσκευή που τρέχει μετάβαση p - n.
• μονωμένη πύλη ή συσκευή φραγμού Schottky.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου, αρχή λειτουργίας

Με έναν απλό τρόπο, πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με σύνδεση ελέγχου pn μπορεί να ειπωθεί ως εξής: το ραδιοεξάρτημα αποτελείται από δύο ζώνες: p - διασταύρωση και n - διασταύρωση. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει τη ζώνη n. Η ζώνη p είναι μια επικαλυπτόμενη ζώνη, ένα είδος βαλβίδας. Αν το πιέσετε δυνατά, εμποδίζει την περιοχή για τη διέλευση του ρεύματοςκαι περνάει λιγότερο. Ή, αν η πίεση για μείωση θα περάσει περισσότερο. Αυτή η πίεση πραγματοποιείται αυξάνοντας την τάση στην επαφή πύλης που βρίσκεται στη ζώνη p.

Μια συσκευή με διασταύρωση καναλιού ελέγχου p - n είναι μια γκοφρέτα ημιαγωγών με έναν από αυτούς τους τύπους ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Οι επαφές συνδέονται στα άκρα της πλάκας: αποστράγγιση και πηγή, στη μέση - μια επαφή πύλης. Η λειτουργία της συσκευής βασίζεται στη μεταβλητότητα του πάχους του χώρου μετάβασης p-n. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου φορείς κινητής τηλεφωνίας στην περιοχή αποκλεισμού, είναι η αγωγιμότητα είναι μηδέν. Στη γκοφρέτα ημιαγωγών, στην περιοχή που δεν επηρεάζεται από το στρώμα μπλοκαρίσματος, δημιουργείται ένα κανάλι αγωγιμότητας ρεύματος. Όταν εφαρμόζεται αρνητική τάση ως προς την πηγή, δημιουργείται μια ροή στην πύλη, μέσω της οποίας ρέουν φορείς φορτίου.

Στην περίπτωση μιας μονωμένης πύλης, τοποθετείται πάνω της ένα λεπτό διηλεκτρικό στρώμα. Αυτού του είδους η συσκευή λειτουργεί με βάση την αρχή του ηλεκτρικού πεδίου. Μια μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας είναι αρκετή για να την καταστρέψει. Επομένως, για την προστασία από τη στατική τάση, η οποία μπορεί να φτάσει χιλιάδες βολτ, δημιουργούνται ειδικές θήκες οργάνων - επιτρέπουν την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων του ιικού ηλεκτρισμού.

Γιατί χρειάζεστε ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου

Θεωρώντας τη λειτουργία σύνθετου ηλεκτρονικού εξοπλισμού, ως τη λειτουργία ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (ως ένα από τα στοιχεία ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος), είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι βασικές κατευθύνσεις του έργου του πέντε:

1. Ενισχυτές υψηλής συχνότητας.
2. Ενισχυτές χαμηλής συχνότητας.
3. Διαμόρφωση.
4. Ενισχυτές DC.
5. Βασικές συσκευές (διακόπτες).

Σε ένα απλό παράδειγμα, η λειτουργία ενός τρανζίστορ ως διακόπτης μπορεί να θεωρηθεί ως η διάταξη ενός μικροφώνου με μια λάμπα. Το μικρόφωνο λαμβάνει τον ήχο, από τον οποίο εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Πηγαίνει σε ένα τρανζίστορ εφέ κλειδωμένου πεδίου. Με την παρουσία του, το ρεύμα ενεργοποιεί τη συσκευή, ενεργοποιεί το ηλεκτρικό κύκλωμα στο οποίο είναι συνδεδεμένος ο λαμπτήρας. Η λυχνία ανάβει όταν λαμβάνεται ήχος από το μικρόφωνο, αλλά ανάβει λόγω μιας πηγής ρεύματος που δεν είναι συνδεδεμένη με το μικρόφωνο και είναι πιο ισχυρή.

Εφαρμόστηκε διαμόρφωσηγια τον έλεγχο του σήματος πληροφοριών. Το σήμα ελέγχει τη συχνότητα ταλάντωσης. Η διαμόρφωση χρησιμοποιείται για ένα σήμα ήχου υψηλής ποιότητας στο ραδιόφωνο, για τη μετάδοση μιας περιοχής ήχου σε τηλεοπτικά προγράμματα, για την έγχρωμη μετάδοση και ένα τηλεοπτικό σήμα υψηλής ποιότητας. Εφαρμόζεται παντού όπου απαιτείται εργασία με υλικό υψηλής ποιότητας.

Σαν ενισχυτήςτο τρανζίστορ φαινομένου πεδίου λειτουργεί με απλοποιημένο τρόπο: γραφικά, οποιοδήποτε σήμα, ιδίως η σειρά ήχου, μπορεί να αναπαρασταθεί ως διακεκομμένη γραμμή, όπου το μήκος του είναι ο χρόνος και το ύψος των διακοπών είναι η συχνότητα του ήχου. Για την ενίσχυση του ήχου, εφαρμόζεται ισχυρή τάση στο εξάρτημα του ραδιοφώνου, το οποίο αποκτά τις απαραίτητες συχνότητες, αλλά με υψηλότερες τιμές, με την εφαρμογή ασθενούς σήματος στην επαφή ελέγχου. Με άλλα λόγια, η συσκευή επαναφέρει την αρχική γραμμή αναλογικά, αλλά με υψηλότερες τιμές κορυφής.

Εφαρμογή τρανζίστορ εφέ πεδίου

Η πρώτη συσκευή που κυκλοφόρησε, η οποία χρησιμοποίησε ένα τρανζίστορ πεδίου με διασταύρωση ελέγχου p-n, ήταν ακουστικό. Η εμφάνισή του καταγράφηκε τη δεκαετία του πενήντα του περασμένου αιώνα. Σε βιομηχανική κλίμακα χρησιμοποιούνταν σε τηλεφωνικά κέντρα.

Στον σημερινό κόσμο, χρησιμοποιούνται συσκευές σε όλα τα ηλεκτρολόγια μηχανικά. Λόγω του μικρού μεγέθους και της ποικιλίας των χαρακτηριστικών του τρανζίστορ πεδίου, μπορεί να βρεθεί σε συσκευές κουζίνας, εξοπλισμό ήχου και τηλεόρασης, υπολογιστές και ηλεκτρονικά παιδικά παιχνίδια. Χρησιμοποιούνται σε συστήματα συναγερμού τόσο μηχανισμών ασφαλείας όσο και συναγερμών πυρκαγιάς.

Στα εργοστάσια χρησιμοποιείται εξοπλισμός τρανζίστορ για ηλεκτρικούς ελεγκτές εργαλειομηχανών. Στις μεταφορές, από τη λειτουργία εξοπλισμού σε τρένα και ατμομηχανές, έως το σύστημα ψεκασμού καυσίμων των Ι.Χ. Στη στέγαση και τις κοινοτικές υπηρεσίες από τα συστήματα αποστολής έως τα συστήματα ελέγχου οδοφωτισμού.

Μία από τις πιο σημαντικές εφαρμογές των τρανζίστορ είναι κατασκευή επεξεργαστών. Στην πραγματικότητα, ολόκληρος ο επεξεργαστής αποτελείται από πολλά μικροσκοπικά στοιχεία ραδιοφώνου. Αλλά όταν αλλάζουν σε συχνότητα λειτουργίας πάνω από 1,5 GHz, αρχίζουν να καταναλώνουν ενέργεια σαν χιονοστιβάδα. Επομένως, οι κατασκευαστές επεξεργαστών επέλεξαν το μονοπάτι του πολυπύρηνου, και όχι αυξάνοντας τις συχνότητες ρολογιού.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των τρανζίστορ εφέ πεδίου

Τρανζίστορ εφέ πεδίου με τα χαρακτηριστικά τους άφησε πολύ πίσω άλλα είδησυσκευές. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε ολοκληρωμένα κυκλώματα ως διακόπτες.

• ο καταρράκτης των εξαρτημάτων καταναλώνει λίγη ενέργεια.
• η ενίσχυση είναι υψηλότερη από ό,τι σε άλλα είδη.
• η υψηλή ατρωσία θορύβου επιτυγχάνεται με την απουσία ροής ρεύματος στην πύλη.
• υψηλότερη ταχύτητα ενεργοποίησης και απενεργοποίησης - μπορούν να λειτουργήσουν σε συχνότητες απρόσιτες για άλλα τρανζίστορ.

• χαμηλότερη θερμοκρασία διάσπασης από άλλα είδη.
• σε συχνότητα 1,5 GHz, η ενέργεια που καταναλώνεται αρχίζει να αυξάνεται απότομα.
• ευαισθησία στον στατικό ηλεκτρισμό.

Τα χαρακτηριστικά των ημιαγωγικών υλικών που ελήφθησαν ως βάση των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου το κατέστησαν δυνατό χρήση συσκευών στην καθημερινή ζωή και την παραγωγή. Με βάση τα ασήμαντα τρανζίστορ, δημιουργήθηκαν οικιακές συσκευές με τη μορφή που είναι γνωστή σε ένα σύγχρονο άτομο. Η επεξεργασία σημάτων υψηλής ποιότητας, η παραγωγή επεξεργαστών και άλλων εξαρτημάτων υψηλής ακρίβειας είναι αδύνατη χωρίς τα επιτεύγματα της σύγχρονης επιστήμης.

Κάποτε, τα τρανζίστορ ήρθαν για να αντικαταστήσουν τους σωλήνες κενού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι έχουν μικρότερες διαστάσεις, υψηλή αξιοπιστία και λιγότερο ακριβό κόστος παραγωγής. Τώρα, διπολικά τρανζίστορείναι τα βασικά στοιχεία σε όλα τα κυκλώματα ενίσχυσης.

Είναι ένα στοιχείο ημιαγωγού με δομή τριών στρωμάτων, το οποίο σχηματίζει δύο ενώσεις ηλεκτρονίων-οπών. Επομένως, ένα τρανζίστορ μπορεί να αναπαρασταθεί ως δύο δίοδοι back-to-back. Ανάλογα με το ποιοι θα είναι οι κύριοι φορείς φόρτισης, υπάρχουν p-n-pΚαι n-p-nτρανζίστορ.

Βάση- ένα στρώμα ημιαγωγών, το οποίο είναι η βάση του σχεδιασμού του τρανζίστορ.

εκπόμποςονομάζεται στρώμα ημιαγωγών, η λειτουργία του οποίου είναι η έγχυση φορέων φορτίου στο βασικό στρώμα.

Συλλέκτηςονομάζεται στρώμα ημιαγωγών, η λειτουργία του οποίου είναι να συλλέγει φορείς φορτίου που έχουν περάσει από το στρώμα βάσης.

Κατά κανόνα, ο πομπός περιέχει πολύ μεγαλύτερο αριθμό βασικών φορτίων από τη βάση. Αυτή είναι η κύρια προϋπόθεση για τη λειτουργία του τρανζίστορ, γιατί σε αυτή την περίπτωση, με μια μπροστινή πόλωση της διασταύρωσης εκπομπού, το ρεύμα θα καθοριστεί από τους κύριους φορείς του εκπομπού. Ο εκπομπός θα μπορεί να εκτελέσει την κύρια λειτουργία του - την έγχυση φορέων στο βασικό στρώμα. Το ρεύμα αντίστροφου εκπομπού συνήθως προσπαθεί να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο. Μια αύξηση στους περισσότερους φορείς του εκπομπού επιτυγχάνεται με τη χρήση υψηλής συγκέντρωσης ακαθαρσιών.

Η βάση γίνεται όσο πιο λεπτή γίνεται. Αυτό σχετίζεται με τη διάρκεια ζωής των χρεώσεων. Οι φορείς φόρτισης πρέπει να διασχίζουν τη βάση και να ανασυνδυάζονται όσο το δυνατόν λιγότερο με τους κύριους φορείς της βάσης για να φτάσουν στον συλλέκτη.

Για να μπορέσει ο συλλέκτης να συλλέξει πληρέστερα τους φορείς που έχουν περάσει από τη βάση, προσπαθούν να την πλατύνουν.

Η αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ

Εξετάστε το παράδειγμα ενός τρανζίστορ p-n-p.

Ελλείψει εξωτερικών τάσεων, δημιουργείται διαφορά δυναμικού μεταξύ των στρωμάτων. Πιθανά εμπόδια τοποθετούνται στις διαβάσεις. Επιπλέον, εάν ο αριθμός των οπών στον πομπό και τον συλλέκτη είναι ο ίδιος, τότε τα πιθανά εμπόδια θα έχουν το ίδιο πλάτος.

Για να λειτουργήσει σωστά το τρανζίστορ, η διασταύρωση εκπομπού πρέπει να είναι πολωμένη προς τα εμπρός και η διασταύρωση συλλέκτη αντίστροφη.. Αυτό θα αντιστοιχεί στην ενεργή λειτουργία του τρανζίστορ. Για να γίνει μια τέτοια σύνδεση, χρειάζονται δύο πηγές. Μια πηγή με τάση Ue συνδέεται με έναν θετικό πόλο στον πομπό και έναν αρνητικό πόλο στη βάση. Μια πηγή με τάση Uk συνδέεται με αρνητικό πόλο στον συλλέκτη και θετικό στη βάση. Και Ue< Uк.

Υπό τη δράση της τάσης Ue, η διασταύρωση του πομπού μετατοπίζεται προς την εμπρός κατεύθυνση. Όπως είναι γνωστό, όταν η μετάβαση ηλεκτρονίου-οπής είναι πολωμένη προς τα εμπρός, το εξωτερικό πεδίο κατευθύνεται αντίθετα από το μεταβατικό πεδίο και επομένως το μειώνει. Οι κύριοι φορείς αρχίζουν να περνούν από τη μετάβαση, στον πομπό αυτές είναι οπές 1-5 και στα ηλεκτρόνια βάσης 7-8. Και δεδομένου ότι ο αριθμός των οπών στον πομπό είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στη βάση, το ρεύμα του εκπομπού οφείλεται κυρίως σε αυτά.

Το ρεύμα εκπομπού είναι το άθροισμα της συνιστώσας οπής του ρεύματος εκπομπού και της ηλεκτρονικής συνιστώσας της βάσης.

Δεδομένου ότι μόνο το στοιχείο της οπής είναι χρήσιμο, προσπαθούν να κάνουν το ηλεκτρονικό εξάρτημα όσο το δυνατόν μικρότερο. Το ποιοτικό χαρακτηριστικό της διασταύρωσης εκπομπών είναι αναλογία έγχυσης.

Προσπαθούν να φέρουν τον συντελεστή έγχυσης πιο κοντά στο 1.

Οι οπές 1-5 που έχουν περάσει στη βάση συσσωρεύονται στο όριο της διασταύρωσης εκπομπών. Έτσι, δημιουργείται υψηλή συγκέντρωση οπών κοντά στον εκπομπό και χαμηλή συγκέντρωση κοντά στη διασταύρωση του συλλέκτη, με αποτέλεσμα να ξεκινά η κίνηση διάχυσης οπών από τον εκπομπό προς τον κόμβο συλλέκτη. Όμως κοντά στη διασταύρωση του συλλέκτη, η συγκέντρωση της οπής παραμένει μηδενική, γιατί μόλις οι οπές φτάσουν στη διασταύρωση, επιταχύνονται από το εσωτερικό του πεδίο και εξάγονται (έλκονται) στον συλλέκτη. Τα ηλεκτρόνια απωθούνται από αυτό το πεδίο.

Ενώ οι οπές διασχίζουν το βασικό στρώμα, ανασυνδυάζονται με τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται εκεί, για παράδειγμα, ως τρύπα 5 και ηλεκτρόνιο 6. Και επειδή οι οπές εισέρχονται συνεχώς, δημιουργούν ένα υπερβολικό θετικό φορτίο, επομένως, πρέπει να εισέλθουν και ηλεκτρόνια. τα οποία έλκονται μέσω του ακροδέκτη βάσης και σχηματίζουν το ρεύμα βάσης Ibr. Αυτή είναι μια σημαντική προϋπόθεση για τη λειτουργία του τρανζίστορ – η συγκέντρωση των οπών στη βάση πρέπει να είναι περίπου ίση με τη συγκέντρωση των ηλεκτρονίων.Με άλλα λόγια πρέπει να διασφαλίζεται η ηλεκτρική ουδετερότητα της βάσης.

Ο αριθμός των οπών που έχουν φτάσει στον συλλέκτη είναι μικρότερος από τον αριθμό των οπών που έχουν φύγει από τον πομπό κατά την ποσότητα των ανασυνδυασμένων οπών στη βάση. Αυτό είναι, Το ρεύμα συλλέκτη διαφέρει από το ρεύμα εκπομπού κατά το ρεύμα βάσης.

Από εδώ προέρχεται συντελεστής μεταφοράςμεταφορείς, τους οποίους προσπαθούν επίσης να φέρουν πιο κοντά στο 1.

Το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ αποτελείται από το συστατικό της οπής Icr και το αντίστροφο ρεύμα συλλέκτη.

Το αντίστροφο ρεύμα συλλέκτη προκύπτει ως αποτέλεσμα της αντίστροφης πόλωσης της διασταύρωσης του συλλέκτη, επομένως αποτελείται από μειοψηφικούς φορείς μιας οπής 9 και ενός ηλεκτρονίου 10. Ακριβώς επειδή το αντίστροφο ρεύμα σχηματίζεται από φορείς μειοψηφίας εξαρτάται μόνο από διαδικασία θερμικής παραγωγής, δηλαδή στη θερμοκρασία. Ως εκ τούτου, συχνά ονομάζεται θερμικό ρεύμα.

Η ποιότητα του τρανζίστορ εξαρτάται από το μέγεθος του θερμικού ρεύματος, όσο μικρότερο είναι, τόσο καλύτερο είναι το τρανζίστορ.

Το ρεύμα συλλέκτη συνδέεται με τον πομπό τρέχουσα αναλογία μεταφοράς.