Hvordan fungerer en transistor og hvor brukes den?

Et radio-elektronisk element laget av halvledermateriale, ved hjelp av et inngangssignal, skaper, forsterker, endrer pulser i integrerte kretser og systemer for lagring, prosessering og overføring av informasjon. En transistor er en motstand hvis funksjoner reguleres av spenningen mellom emitter og base eller kilde og port, avhengig av type modul.

Typer transistorer

Omformere er mye brukt i produksjonen av digitale og analoge mikrokretser for å nullstille statisk forbrukerstrøm og oppnå forbedret linearitet. Transistortypene er forskjellige ved at noen styres av en spenningsendring, sistnevnte reguleres av et strømavvik.

Feltmodulene opererer med økt DC-motstand, høyfrekvent transformasjon øker ikke energikostnadene.Hvis vi sier hva en transistor er på en enkel måte, så er dette en modul med høy forsterkningsmargin. Denne egenskapen er større hos feltarter enn hos bipolare typer. Førstnevnte har ikke ladningsbærerresorpsjon, noe som øker driften.

Felthalvledere brukes oftere på grunn av deres fordeler fremfor bipolare typer:

• kraftig motstand ved inngangen ved likestrøm og høy frekvens, dette reduserer energitapet for kontroll;
• mangel på akkumulering av mindre elektroner, noe som akselererer driften av transistoren;
• transport av bevegelige partikler;
• stabilitet med temperaturavvik;
• liten støy på grunn av mangel på injeksjon;
• lavt strømforbruk under drift.

Transistortypene og deres egenskaper bestemmer formålet. Oppvarming av den bipolare typen omformer øker strømmen langs banen fra kollektoren til emitteren. De har en negativ motstandskoeffisient, og mobile bærere strømmer til samleanordningen fra emitteren. Den tynne basen er atskilt med p-n-kryss, og strømmen oppstår kun når bevegelige partikler samler seg og injiseres i basen. Noen ladningsbærere fanges opp av et tilstøtende p-n-kryss og akselereres, dette er hvordan parametrene til transistorene beregnes.

FET-er har en annen type fordel som må nevnes for dummies. De er koblet parallelt uten å utjevne motstanden. Motstander brukes ikke til dette formålet, siden indikatoren øker automatisk når belastningen endres. For å oppnå en høy verdi av bryterstrømmen, rekrutteres et kompleks av moduler, som brukes i omformere eller andre enheter.

Det er umulig å koble en bipolar transistor parallelt, bestemmelsen av funksjonelle parametere fører til det faktum at en termisk sammenbrudd av irreversibel karakter blir oppdaget. Disse egenskapene er relatert til de tekniske egenskapene til enkle p-n-kanaler. Modulene kobles parallelt ved hjelp av motstander for å utjevne strømmen i emitterkretsene. Avhengig av funksjonelle egenskaper og individuelle spesifikasjoner, skilles bipolare og felttyper i klassifiseringen av transistorer.

Bipolare transistorer

Bipolare design produseres som halvlederenheter med tre ledere. Lag med hull p-ledning eller urenhet n-ledning er anordnet i hver av elektrodene. Valget av et komplett sett med lag bestemmer utgivelsen av p-n-p eller n-p-n typer enheter. I det øyeblikket enheten er slått på, overføres forskjellige typer ladninger samtidig av hull og elektroner, 2 typer partikler er involvert.

Bærere beveger seg på grunn av diffusjonsmekanismen. Atomer og molekyler av et stoff trenger inn i det intermolekylære gitteret til et nærliggende materiale, hvoretter konsentrasjonen jevner seg ut i hele volumet. Transport skjer fra områder med høy komprimering til områder med lavt innhold.

Elektroner forplanter seg også under påvirkning av et kraftfelt rundt partikler med en ujevn inkludering av legeringsadditiver i basismassen. For å fremskynde driften av enheten, er elektroden koblet til mellomlaget gjort tynn. De ytterste lederne kalles emitter og kollektor. Omvendt spenningskarakteristikk for overgangen er uviktig.

FET-er

Felteffekttransistoren styrer motstanden ved å bruke et elektrisk tverrfelt som oppstår fra den påførte spenningen. Stedet hvorfra elektronene beveger seg inn i kanalen kalles kilden, og avløpet ser ut som endepunktet for inngangen til ladninger. Styrespenningen går gjennom en leder som kalles porten. Enheter er delt inn i 2 typer:

• med kontroll p-n-kryss;
• MIS-transistorer med isolert port.

Enheter av den første typen inneholder en halvlederskive i designet, som er koblet til den kontrollerte kretsen ved hjelp av elektroder på motsatte sider (avløp og kilde). Et sted med en annen type ledningsevne oppstår etter at platen er koblet til porten. En konstant forspenningskilde satt inn i inngangskretsen produserer en blokkeringsspenning ved krysset.

Kilden til den forsterkede pulsen er også plassert i inngangskretsen. Etter å ha endret spenningen ved inngangen, transformeres den tilsvarende indikatoren ved p-n-krysset. Lagtykkelsen og tverrsnittsarealet til kanalkrysset i krystallen, som overfører strømmen av ladede elektroner, er modifisert. Kanalbredden avhenger av rommet mellom utarmingsområdet (under porten) og underlaget. Styrestrømmen ved start- og endepunktene styres ved å endre bredden på utarmingsområdet.

MIS-transistoren er preget av det faktum at porten er atskilt med isolasjon fra kanallaget. I en halvlederkrystall, kalt et substrat, dannes dopede steder med motsatt fortegn. Ledere er installert på dem - et avløp og en kilde, mellom hvilke et dielektrikum er plassert i en avstand på mindre enn en mikron. På isolatoren er det en metallelektrode - en lukker.På grunn av den resulterende strukturen som inneholder et metall, et dielektrisk lag og en halvleder, gis transistorene forkortelsen MIS.

Enhet og operasjonsprinsipp for nybegynnere

Teknologier opererer ikke bare med en ladning av elektrisitet, men også med et magnetfelt, lyskvanter og fotoner. Prinsippet for drift av transistoren ligger i tilstandene enheten bytter mellom. Motsatt små og store signaler, åpen og lukket tilstand - dette er det dobbelte arbeidet til enheter.

Sammen med halvledermaterialet i sammensetningen, brukt i form av en enkelt krystall, dopet noen steder, har transistoren i sin design:

• konklusjoner fra metall;
• dielektriske isolatorer;
• etui av transistorer laget av glass, metall, plast, cermet.

Før oppfinnelsen av bipolare eller polare enheter ble elektroniske vakuumrør brukt som aktive elementer. Kretsene utviklet for dem, etter modifikasjon, brukes i produksjonen av halvlederenheter. De kan kobles til som en transistor og brukes, siden mange av lampenes funksjonelle egenskaper er egnet for å beskrive driften av feltarter.

Fordeler og ulemper ved å erstatte lamper med transistorer

Oppfinnelsen av transistorer er en stimulerende faktor for introduksjonen av innovative teknologier innen elektronikk. Nettverket bruker moderne halvlederelementer, sammenlignet med de gamle lampekretsene har slike utviklinger fordeler:

• små dimensjoner og lav vekt, noe som er viktig for miniatyrelektronikk;
• evnen til å bruke automatiserte prosesser i produksjonen av enheter og gruppere stadiene, noe som reduserer kostnadene;
• bruk av små strømkilder på grunn av behovet for lav spenning;
• øyeblikkelig påkobling, oppvarming av katoden er ikke nødvendig;
• økt energieffektivitet på grunn av redusert effekttap;
• styrke og pålitelighet;
• godt koordinert samhandling med tilleggselementer i nettverket;
• motstand mot vibrasjoner og støt.

Ulemper vises i følgende bestemmelser:

• silisiumtransistorer fungerer ikke ved spenninger større enn 1 kW, lamper er effektive ved hastigheter over 1-2 kW;
• når du bruker transistorer i kringkastingsnettverk med høy effekt eller mikrobølgesendere, er det nødvendig å matche laveffektforsterkere koblet parallelt;
• sårbarheten til halvlederelementer for effekten av et elektromagnetisk signal;
• en følsom reaksjon på kosmiske stråler og stråling, som krever utvikling av motstandsdyktige strålingsmikrokretser i denne forbindelse.

Bytte ordninger

For å fungere i en enkelt krets krever transistoren 2 utganger ved inngang og utgang. Nesten alle typer halvlederenheter har bare 3 tilkoblingspunkter. For å komme ut av en vanskelig situasjon er en av endene tildelt som en felles. Dette fører til 3 vanlige tilkoblingsskjemaer:

• for bipolar transistor;
• polar enhet;
• med åpent avløp (oppsamler).

Den bipolare modulen er koblet til en felles emitter for både spenning og strøm (MA) forsterkning. I andre tilfeller samsvarer den med pinnene til en digital brikke når det er stor spenning mellom den ytre kretsen og den indre ledningsplanen.Slik fungerer den felles kollektorkoblingen, og kun en økning i strøm (OK) observeres. Hvis du trenger å øke spenningen, introduseres elementet med en felles base (OB). Alternativet fungerer godt i sammensatte kaskadekretser, men er sjelden satt i enkelttransistorprosjekter.

Felthalvlederenheter av MIS-varianter og som bruker et p-n-kryss er inkludert i kretsen:

• med en felles emitter (CI) - en tilkobling som ligner på OE til en bipolar type modul
• med en enkelt utgang (OS) - en plan av typen OK;
• med en felles lukker (OZ) - en lignende beskrivelse av OB.

I åpent avløpsplaner er transistoren slått på med en felles emitter som en del av mikrokretsen. Kollektorutgangen er ikke koblet til andre deler av modulen, og lasten går til den eksterne kontakten. Valg av spenningsintensitet og kollektorstrømstyrke gjøres etter installasjonen av prosjektet. Open-drain-enheter fungerer i kretser med kraftige utgangstrinn, bussdrivere, TTL-logiske kretser.

Hva er transistorer for?

Omfanget er avgrenset avhengig av type enhet – bipolar modul eller felt. Hvorfor trengs transistorer? Ved behov for svakstrøm, for eksempel i digitale planer, brukes feltvisninger. Analoge kretser oppnår linearitet med høy forsterkning over en rekke forsyningsspenninger og utganger.

Installasjonsområder for bipolare transistorer er forsterkere, deres kombinasjoner, detektorer, modulatorer, transistorlogistikkkretser og invertere av logisk type.

Brukssteder for transistorer avhenger av deres egenskaper. De fungerer i 2 moduser:

• på en forsterkende måte, endre utgangspulsen med små avvik i styresignalet;
• i nøkkelreguleringen, som kontrollerer strømforsyningen til belastninger med en svak inngangsstrøm, er transistoren helt lukket eller åpen.

Typen halvledermodul endrer ikke driftsbetingelsene. Kilden er koblet til lasten, for eksempel en bryter, en forsterker, en belysningsenhet, det kan være en elektronisk sensor eller en kraftig tilstøtende transistor. Ved hjelp av strøm begynner driften av lastenheten, og transistoren er koblet til kretsen mellom installasjonen og kilden. Halvledermodulen begrenser styrken til energien som tilføres enheten.

Motstanden ved transistorens utgang transformeres avhengig av spenningen på styrelederen. Strømstyrken og spenningen ved kretsens begynnelses- og sluttpunkt endres og øker eller reduseres og avhenger av typen transistor og hvordan den er tilkoblet. Styringen av en kontrollert strømforsyning fører til en økning i strøm, en effektpuls eller en økning i spenning.

Transistorer av begge typer brukes i følgende tilfeller:

1. I digital regulering. Eksperimentelle design av digitale forsterkerkretser basert på digital-til-analog-omformere (DAC) er utviklet.
2. i pulsgeneratorer. Avhengig av type sammenstilling, opererer transistoren i en nøkkel eller lineær rekkefølge for å reprodusere henholdsvis kvadratiske eller vilkårlige signaler.
3. I elektroniske maskinvareenheter. For å beskytte informasjon og programmer mot tyveri, ulovlig hacking og bruk. Operasjonen foregår i nøkkelmodus, strømstyrken styres i analog form og reguleres ved hjelp av pulsbredden.Transistorer er plassert i stasjonene til elektriske motorer, bytter spenningsstabilisatorer.

Monokrystallinske halvledere og åpne og lukke moduler øker effekten, men fungerer bare som brytere. I digitale enheter brukes felttransistorer som økonomiske moduler. Produksjonsteknologier i konseptet med integrerte eksperimenter sørger for produksjon av transistorer på en enkelt silisiumbrikke.

Miniatyriseringen av krystaller fører til raskere datamaskiner, mindre energi og mindre varme.

Lignende artikler: