Как работи транзисторът и къде се използва?

Радиоелектронен елемент, изработен от полупроводников материал, използвайки входен сигнал, създава, усилва, променя импулси в интегрални схеми и системи за съхранение, обработка и предаване на информация. Транзисторът е съпротивление, чиито функции се регулират от напрежението между емитер и база или източник и порта, в зависимост от вида на модула.

Видове транзистори

Преобразувателите се използват широко в производството на цифрови и аналогови микросхеми за нулиране на статичен потребителски ток и получаване на подобрена линейност. Типовете транзистори се различават по това, че някои се управляват от промяна на напрежението, а последните се регулират от отклонение на тока.

Полевите модули работят с повишено DC съпротивление, високочестотната трансформация не увеличава разходите за енергия.Ако кажем какво е транзистор с прости думи, тогава това е модул с висок марж на усилване. Тази характеристика е по-голяма при полеви видове, отколкото при биполярни типове. Първите нямат резорбция на носителя на заряд, което ускорява работата.

Полевите полупроводници се използват по-често поради техните предимства пред биполярните типове:

• мощно съпротивление на входа при постоянен ток и висока честота, това намалява загубата на енергия за управление;
• липса на натрупване на второстепенни електрони, което ускорява работата на транзистора;
• транспорт на движещи се частици;
• стабилност при температурни отклонения;
• малък шум поради липса на инжекция;
• ниска консумация на енергия по време на работа.

Видовете транзистори и техните свойства определят предназначението. Нагряването на биполярния преобразувател увеличава тока по пътя от колектора до емитера. Те имат отрицателен коефициент на съпротивление и мобилните носители се вливат към събиращото устройство от емитера. Тънката основа е разделена от p-n преходи и токът възниква само когато движещите се частици се натрупват и се инжектират в основата. Някои носители на заряд се улавят от съседен p-n преход и се ускоряват, така се изчисляват параметрите на транзисторите.

FET имат друг вид предимство, което трябва да се спомене за манекените. Те са свързани паралелно без изравняване на съпротивлението. Резисторите не се използват за тази цел, тъй като индикаторът се увеличава автоматично при промяна на натоварването. За да се получи висока стойност на тока на превключване, се набира комплекс от модули, които се използват в инвертори или други устройства.

Невъзможно е паралелно свързване на биполярен транзистор, определянето на функционалните параметри води до факта, че се открива термичен срив с необратим характер. Тези свойства са свързани с техническите качества на простите p-n канали. Модулите са свързани паралелно с помощта на резистори за изравняване на тока в емитерните вериги. В зависимост от функционалните особености и индивидуалните специфики в класификацията на транзисторите се разграничават биполярни и полеви типове.

Биполярни транзистори

Биполярните конструкции се произвеждат като полупроводникови устройства с три проводника. Във всеки от електродите са предвидени слоеве с дупкова p-проводимост или примесна n-проводимост. Изборът на пълен набор от слоеве определя освобождаването на устройства тип p-n-p или n-p-n. В момента на включване на устройството едновременно се пренасят различни видове заряди от дупки и електрони, участват 2 вида частици.

Носителите се движат благодарение на дифузионния механизъм. Атомите и молекулите на веществото проникват в междумолекулната решетка на съседен материал, след което концентрацията им се изравнява в целия обем. Транспортирането се осъществява от райони с висока степен на уплътняване до зони с ниско съдържание.

Електроните също се разпространяват под действието на силово поле около частиците с неравномерно включване на легиращи добавки в основната маса. За да се ускори работата на устройството, електродът, свързан към средния слой, е тънък. Най-външните проводници се наричат ​​емитер и колектор. Характеристиката на обратното напрежение на прехода е маловажна.

FETs

Полевият транзистор контролира съпротивлението с помощта на електрическо напречно поле, произтичащо от приложеното напрежение. Мястото, от което електроните се движат в канала, се нарича източник, а дренажът изглежда като крайна точка на навлизане на заряди. Управляващото напрежение преминава през проводник, наречен порта. Устройствата са разделени на 2 вида:

• с контролен p-n-преход;
• MIS транзистори с изолиран затвор.

Устройствата от първия тип съдържат в конструкцията си полупроводникова пластина, която е свързана към управляваната верига с помощта на електроди от противоположните страни (източник и източник). След като плочата е свързана към портата, възниква място с различен тип проводимост. Източник с постоянно отклонение, вмъкнат във входната верига, произвежда блокиращо напрежение на кръстовището.

Източникът на усиления импулс също се намира във входната верига. След промяна на напрежението на входа, съответният индикатор на p-n прехода се трансформира. Дебелината на слоя и площта на напречното сечение на каналната връзка в кристала, която предава потока от заредени електрони, се модифицира. Ширината на канала зависи от пространството между зоната на изчерпване (под портата) и субстрата. Контролният ток в началната и крайната точки се контролира чрез промяна на ширината на зоната на изчерпване.

MIS транзисторът се характеризира с факта, че неговият порт е отделен с изолация от каналния слой. В полупроводников кристал, наречен субстрат, се създават легирани места с противоположен знак. Върху тях са монтирани проводници - дренаж и източник, между които е разположен диелектрик на разстояние по-малко от микрон. На изолатора има метален електрод - затвор.Поради получената структура, съдържаща метал, диелектричен слой и полупроводник, на транзисторите се дава съкращението MIS.

Устройство и принцип на работа за начинаещи

Технологиите работят не само със заряд от електричество, но и с магнитно поле, светлинни кванти и фотони. Принципът на работа на транзистора се крие в състоянията, между които устройството превключва. Противоположно малък и голям сигнал, отворено и затворено състояние - това е двойната работа на устройствата.

Заедно с полупроводниковия материал в състава, използван под формата на единичен кристал, легиран на някои места, транзисторът има в своя дизайн:

• изводи от метал;
• диелектрични изолатори;
• корпус на транзистори от стъкло, метал, пластмаса, металокерамика.

Преди изобретяването на биполярни или полярни устройства, електронните вакуумни тръби са били използвани като активни елементи. Разработените за тях схеми след модификация се използват в производството на полупроводникови устройства. Те могат да се свържат като транзистор и да се използват, тъй като много от функционалните характеристики на лампите са подходящи за описание на работата на полеви видове.

Предимства и недостатъци на смяната на лампите с транзистори

Изобретяването на транзисторите е стимулиращ фактор за въвеждането на иновативни технологии в електрониката. Мрежата използва модерни полупроводникови елементи, в сравнение със старите лампови вериги, такива разработки имат предимства:

• малки размери и ниско тегло, което е важно за миниатюрната електроника;
• възможността за прилагане на автоматизирани процеси в производството на устройства и групиране на етапите, което намалява разходите;
• използването на малки източници на ток поради необходимостта от ниско напрежение;
• моментално включване, не се изисква нагряване на катода;
• повишена енергийна ефективност поради намалено разсейване на мощността;
• здравина и надеждност;
• добре координирано взаимодействие с допълнителни елементи в мрежата;
• устойчивост на вибрации и удари.

Недостатъците се проявяват в следните разпоредби:

• силициевите транзистори не работят при напрежение по-голямо от 1 kW, лампите са ефективни при скорости над 1-2 kW;
• когато се използват транзистори в мрежи за излъчване с висока мощност или микровълнови предаватели, е необходимо съпоставяне на усилватели с ниска мощност, свързани паралелно;
• уязвимостта на полупроводниковите елементи към въздействието на електромагнитен сигнал;
• чувствителна реакция към космически лъчи и радиация, изискваща разработването на устойчиви радиационни микросхеми в това отношение.

Схеми за превключване

За да работи в една верига, транзисторът изисква 2 изхода на входа и изхода. Почти всички видове полупроводникови устройства имат само 3 точки на свързване. За да излезете от трудна ситуация, един от краищата се определя като общ. Това води до 3 общи схеми за свързване:

• за биполярен транзистор;
• полярно устройство;
• с отворен дренаж (колектор).

Биполярният модул е ​​свързан с общ емитер за усилване както на напрежението, така и на тока (MA). В други случаи той съвпада с щифтовете на цифров чип, когато има голямо напрежение между външната верига и вътрешния план за окабеляване.Така работи общата колекторна връзка и се наблюдава само увеличение на тока (ОК). Ако трябва да увеличите напрежението, тогава елементът се въвежда с обща основа (OB). Опцията работи добре в сложни каскадни схеми, но рядко се задава в проекти с един транзистор.

Полевите полупроводникови устройства от разновидности на MIS и използващи p-n преход са включени във веригата:

• с общ емитер (CI) - връзка, подобна на OE на двуполюсен тип модул
• с единичен изход (ОС) - план от тип ОК;
• със ставен затвор (OZ) - подобно описание на ОВ.

При планове с отворен дренаж транзисторът се включва с общ емитер като част от микросхемата. Изходът на колектора не е свързан с други части на модула, а товарът отива към външния конектор. Изборът на интензитета на напрежението и силата на тока на колектора се извършва след монтажа на проекта. Устройствата с отворен дренаж работят във вериги с мощни изходни стъпала, драйвери за шини, TTL логически схеми.

За какво са транзисторите?

Обхватът е ограничен в зависимост от вида на устройството - биполярен модул или поле. Защо са необходими транзистори? Ако е необходим нисък ток, например в цифрови планове, се използват изгледи на полето. Аналоговите схеми постигат висока линейност на усилването в диапазон от захранващи напрежения и изходи.

Зоните за инсталиране на биполярни транзистори са усилватели, техните комбинации, детектори, модулатори, транзисторни логистични схеми и инвертори от логически тип.

Местата на приложение на транзисторите зависят от техните характеристики. Те работят в 2 режима:

• по усилващ начин, промяна на изходния импулс с малки отклонения на управляващия сигнал;
• в ключовото регулиране, контролиращо захранването на товари със слаб входен ток, транзисторът е напълно затворен или отворен.

Типът на полупроводниковия модул не променя условията на неговата работа. Източникът е свързан към товара, например превключвател, усилвател, осветително устройство, може да бъде електронен сензор или мощен съседен транзистор. С помощта на ток започва работата на товарното устройство и транзисторът е свързан към веригата между инсталацията и източника. Полупроводниковият модул ограничава силата на енергията, подадена към устройството.

Съпротивлението на изхода на транзистора се трансформира в зависимост от напрежението на управляващия проводник. Силата на тока и напрежението в началната и крайната точка на веригата се променят и увеличават или намаляват и зависят от типа на транзистора и как е свързан. Управлението на контролирано захранване води до увеличаване на тока, импулс на мощност или повишаване на напрежението.

Транзистори от двата типа се използват в следните случаи:

1. В цифровото регулиране. Разработени са експериментални проекти на цифрови усилвателни схеми на базата на цифрово-аналогови преобразуватели (DAC).
2. в импулсни генератори. В зависимост от вида на сглобката, транзисторът работи в ключов или линеен ред, за да възпроизвежда съответно квадратни или произволни сигнали.
3. В електронни хардуерни устройства. За защита на информацията и програмите от кражба, незаконно хакване и използване. Работата се извършва в режим на ключ, силата на тока се контролира в аналогова форма и се регулира с помощта на ширината на импулса.Транзисторите се поставят в задвижванията на електродвигателите, превключващи стабилизатори на напрежението.

Монокристалните полупроводници и модулите за отваряне и затваряне увеличават мощността, но функционират само като превключватели. В цифровите устройства транзисторите от полеви тип се използват като икономични модули. Производствените технологии в концепцията за интегрирани експерименти предвиждат производството на транзистори на един силициев чип.

Миниатюризацията на кристалите води до по-бързи компютри, по-малко енергия и по-малко топлина.

Подобни статии: