Bagaimanakah transistor berfungsi dan di mana ia digunakan?

Unsur radio-elektronik yang diperbuat daripada bahan semikonduktor, menggunakan isyarat input, mencipta, menguatkan, menukar denyutan dalam litar bersepadu dan sistem untuk menyimpan, memproses dan menghantar maklumat. Transistor ialah rintangan yang fungsinya dikawal oleh voltan antara pemancar dan tapak atau sumber dan get, bergantung kepada jenis modul.

Jenis-jenis transistor

Penukar digunakan secara meluas dalam pengeluaran litar mikro digital dan analog untuk mensifarkan arus pengguna statik dan mendapatkan kelinearan yang lebih baik. Jenis transistor berbeza kerana sesetengahnya dikawal oleh perubahan voltan, yang kedua dikawal oleh sisihan semasa.

Modul medan beroperasi dengan peningkatan rintangan DC, transformasi frekuensi tinggi tidak meningkatkan kos tenaga.Jika kita mengatakan apa transistor dalam istilah mudah, maka ini adalah modul dengan margin keuntungan yang tinggi. Ciri ini lebih besar dalam spesies lapangan daripada jenis bipolar. Yang pertama tidak mempunyai resorpsi pembawa caj, yang mempercepatkan operasi.

Semikonduktor medan digunakan lebih kerap kerana kelebihannya berbanding jenis bipolar:

• rintangan kuat pada input pada arus terus dan frekuensi tinggi, ini mengurangkan kehilangan tenaga untuk kawalan;
• kekurangan pengumpulan elektron kecil, yang mempercepatkan operasi transistor;
• pengangkutan zarah bergerak;
• kestabilan dengan sisihan suhu;
• bunyi kecil kerana kekurangan suntikan;
• penggunaan kuasa yang rendah semasa operasi.

Jenis transistor dan sifatnya menentukan tujuan. Pemanasan penukar jenis bipolar meningkatkan arus di sepanjang laluan dari pengumpul ke pemancar. Mereka mempunyai pekali rintangan negatif, dan pembawa mudah alih mengalir ke peranti pengumpul daripada pemancar. Tapak nipis dipisahkan oleh simpang p-n, dan arus timbul hanya apabila zarah yang bergerak terkumpul dan disuntik ke dalam tapak. Sesetengah pembawa caj ditangkap oleh persimpangan p-n bersebelahan dan dipercepatkan, ini adalah bagaimana parameter transistor dikira.

FET mempunyai kelebihan lain yang perlu disebutkan untuk dummies. Mereka disambung secara selari tanpa menyamakan rintangan. Perintang tidak digunakan untuk tujuan ini, kerana penunjuk meningkat secara automatik apabila beban berubah. Untuk mendapatkan nilai arus pensuisan yang tinggi, kompleks modul diambil, yang digunakan dalam penyongsang atau peranti lain.

Tidak mustahil untuk menyambungkan transistor bipolar secara selari, penentuan parameter berfungsi membawa kepada fakta bahawa pecahan haba sifat tidak dapat dipulihkan dikesan. Sifat ini berkaitan dengan kualiti teknikal saluran p-n mudah. Modul disambung secara selari menggunakan perintang untuk menyamakan arus dalam litar pemancar. Bergantung pada ciri fungsi dan spesifik individu, jenis bipolar dan medan dibezakan dalam klasifikasi transistor.

Transistor bipolar

Reka bentuk bipolar dihasilkan sebagai peranti semikonduktor dengan tiga konduktor. Lapisan dengan kekonduksian p lubang atau kekonduksian n kekotoran disediakan dalam setiap elektrod. Pilihan set lapisan lengkap menentukan pelepasan jenis peranti p-n-p atau n-p-n. Pada masa ini peranti dihidupkan, pelbagai jenis cas dipindahkan secara serentak oleh lubang dan elektron, 2 jenis zarah terlibat.

Pembawa bergerak disebabkan oleh mekanisme penyebaran. Atom dan molekul bahan menembusi ke dalam kekisi antara molekul bahan jiran, selepas itu kepekatannya berkurangan sepanjang isipadu. Pengangkutan berlaku dari kawasan pemadatan tinggi ke kawasan kandungan rendah.

Elektron juga merambat di bawah tindakan medan daya di sekeliling zarah dengan kemasukan tidak sekata bahan tambahan mengaloi dalam jisim asas. Untuk mempercepatkan operasi peranti, elektrod yang disambungkan ke lapisan tengah dibuat nipis. Konduktor paling luar dipanggil pemancar dan pengumpul. Ciri voltan terbalik peralihan adalah tidak penting.

FET

Transistor kesan medan mengawal rintangan menggunakan medan melintang elektrik yang timbul daripada voltan yang dikenakan. Tempat dari mana elektron bergerak ke saluran dipanggil sumber, dan longkang kelihatan seperti titik akhir kemasukan cas. Voltan kawalan melalui konduktor yang dipanggil get. Peranti dibahagikan kepada 2 jenis:

• dengan kawalan p-n-junction;
• Transistor MIS dengan pintu bertebat.

Peranti jenis pertama mengandungi wafer semikonduktor dalam reka bentuk, yang disambungkan ke litar terkawal menggunakan elektrod pada sisi bertentangan (saliran dan sumber). Tempat dengan jenis kekonduksian yang berbeza berlaku selepas plat disambungkan ke pintu pagar. Sumber pincang malar yang dimasukkan ke dalam litar input menghasilkan voltan menyekat di persimpangan.

Punca nadi yang dikuatkan juga terletak dalam litar input. Selepas menukar voltan pada input, penunjuk yang sepadan di persimpangan p-n diubah. Ketebalan lapisan dan luas keratan rentas persimpangan saluran dalam kristal, yang menghantar aliran elektron bercas, diubah suai. Lebar saluran bergantung pada ruang antara kawasan penyusutan (di bawah pintu pagar) dan substrat. Arus kawalan pada titik mula dan akhir dikawal dengan menukar lebar kawasan penyusutan.

Transistor MIS dicirikan oleh fakta bahawa pintu gerbangnya dipisahkan oleh penebat dari lapisan saluran. Dalam kristal semikonduktor, dipanggil substrat, tapak doped dengan tanda bertentangan dicipta. Konduktor dipasang pada mereka - longkang dan sumber, di antaranya dielektrik terletak pada jarak kurang daripada mikron. Pada penebat terdapat elektrod logam - pengatup.Oleh kerana struktur yang terhasil mengandungi logam, lapisan dielektrik dan semikonduktor, transistor diberi singkatan MIS.

Peranti dan prinsip operasi untuk pemula

Teknologi beroperasi bukan sahaja dengan cas elektrik, tetapi juga dengan medan magnet, quanta cahaya dan foton. Prinsip operasi transistor terletak pada keadaan di mana peranti bertukar. Isyarat kecil dan besar bertentangan, keadaan terbuka dan tertutup - ini adalah kerja dua peranti.

Bersama-sama dengan bahan semikonduktor dalam komposisi, digunakan dalam bentuk kristal tunggal, didop di beberapa tempat, transistor mempunyai dalam reka bentuknya:

• kesimpulan daripada logam;
• penebat dielektrik;
• kes transistor diperbuat daripada kaca, logam, plastik, cermet.

Sebelum penciptaan peranti bipolar atau kutub, tiub vakum elektronik digunakan sebagai unsur aktif. Litar yang dibangunkan untuk mereka, selepas pengubahsuaian, digunakan dalam pengeluaran peranti semikonduktor. Ia boleh disambungkan sebagai transistor dan digunakan, kerana banyak ciri fungsi lampu sesuai untuk menerangkan operasi spesies medan.

Kebaikan dan keburukan menggantikan lampu dengan transistor

Penciptaan transistor adalah faktor rangsangan untuk pengenalan teknologi inovatif dalam elektronik. Rangkaian menggunakan elemen semikonduktor moden, berbanding dengan litar lampu lama, perkembangan sedemikian mempunyai kelebihan:

• dimensi kecil dan berat rendah, yang penting untuk elektronik kecil;
• keupayaan untuk menggunakan proses automatik dalam pengeluaran peranti dan kumpulan peringkat, yang mengurangkan kos;
• penggunaan sumber arus bersaiz kecil kerana keperluan voltan rendah;
• menghidupkan serta-merta, pemanasan katod tidak diperlukan;
• peningkatan kecekapan tenaga disebabkan oleh pelesapan kuasa yang berkurangan;
• kekuatan dan kebolehpercayaan;
• interaksi yang diselaraskan dengan baik dengan elemen tambahan dalam rangkaian;
• rintangan kepada getaran dan kejutan.

Kelemahan muncul dalam peruntukan berikut:

• transistor silikon tidak berfungsi pada voltan lebih daripada 1 kW, lampu berkesan pada kadar melebihi 1-2 kW;
• apabila menggunakan transistor dalam rangkaian penyiaran berkuasa tinggi atau pemancar gelombang mikro, pemadanan penguat kuasa rendah yang disambungkan secara selari diperlukan;
• kelemahan unsur semikonduktor kepada kesan isyarat elektromagnet;
• tindak balas sensitif terhadap sinaran kosmik dan sinaran, memerlukan pembangunan litar mikro sinaran tahan dalam hal ini.

Menukar skim

Untuk bekerja dalam satu litar, transistor memerlukan 2 output pada input dan output. Hampir semua jenis peranti semikonduktor hanya mempunyai 3 titik sambungan. Untuk keluar dari situasi yang sukar, salah satu hujung ditetapkan sebagai yang biasa. Ini membawa kepada 3 skema sambungan biasa:

• untuk transistor bipolar;
• peranti kutub;
• dengan longkang terbuka (pengumpul).

Modul bipolar disambungkan dengan pemancar sepunya untuk penguatan voltan dan arus (MA). Dalam kes lain, ia sepadan dengan pin cip digital apabila terdapat voltan besar antara litar luar dan pelan pendawaian dalam.Beginilah cara sambungan pengumpul biasa berfungsi, dan hanya peningkatan arus (OK) diperhatikan. Sekiranya anda perlu meningkatkan voltan, maka elemen itu diperkenalkan dengan asas biasa (OB). Pilihan ini berfungsi dengan baik dalam litar lata kompaun, tetapi jarang ditetapkan dalam projek transistor tunggal.

Peranti semikonduktor medan jenis MIS dan menggunakan persimpangan p-n disertakan dalam litar:

• dengan pemancar sepunya (CI) - sambungan yang serupa dengan OE modul jenis bipolar
• dengan output tunggal (OS) - pelan jenis OK;
• dengan pengatup bersama (OZ) - perihalan serupa OB.

Dalam pelan saliran terbuka, transistor dihidupkan dengan pemancar biasa sebagai sebahagian daripada litar mikro. Output pengumpul tidak disambungkan ke bahagian lain modul, dan beban pergi ke penyambung luaran. Pilihan keamatan voltan dan kekuatan arus pengumpul dibuat selepas pemasangan projek. Peranti longkang terbuka berfungsi dalam litar dengan peringkat keluaran berkuasa, pemandu bas, litar logik TTL.

Untuk apa transistor?

Skop dihadkan bergantung pada jenis peranti - modul atau medan bipolar. Mengapa transistor diperlukan? Jika arus rendah diperlukan, contohnya, dalam pelan digital, paparan medan digunakan. Litar analog mencapai kelinearan perolehan tinggi merentasi julat voltan dan output bekalan.

Kawasan pemasangan untuk transistor bipolar ialah penguat, gabungannya, pengesan, modulator, litar logistik transistor dan penyongsang jenis logik.

Tempat penggunaan transistor bergantung pada ciri-cirinya. Mereka berfungsi dalam 2 mod:

• dengan cara yang menguatkan, menukar nadi keluaran dengan sisihan kecil isyarat kawalan;
• dalam peraturan utama, mengawal bekalan kuasa beban dengan arus input yang lemah, transistor ditutup atau terbuka sepenuhnya.

Jenis modul semikonduktor tidak mengubah keadaan operasinya. Sumber disambungkan kepada beban, sebagai contoh, suis, penguat, peranti pencahayaan, ia boleh menjadi sensor elektronik atau transistor bersebelahan yang kuat. Dengan bantuan arus, operasi peranti beban bermula, dan transistor disambungkan ke litar antara pemasangan dan sumber. Modul semikonduktor mengehadkan kekuatan tenaga yang dibekalkan kepada unit.

Rintangan pada output transistor diubah bergantung kepada voltan pada konduktor kawalan. Kekuatan dan voltan semasa pada titik permulaan dan akhir litar berubah dan bertambah atau berkurang dan bergantung pada jenis transistor dan cara ia disambungkan. Kawalan bekalan kuasa terkawal membawa kepada peningkatan arus, nadi kuasa atau peningkatan voltan.

Transistor kedua-dua jenis digunakan dalam kes berikut:

1. Dalam peraturan digital. Reka bentuk eksperimen litar penguat digital berdasarkan penukar digital-ke-analog (DAC) telah dibangunkan.
2. dalam penjana nadi. Bergantung pada jenis pemasangan, transistor beroperasi dalam susunan kunci atau linear untuk menghasilkan semula isyarat segi empat sama atau sewenang-wenangnya, masing-masing.
3. Dalam peranti perkakasan elektronik. Untuk melindungi maklumat dan program daripada kecurian, penggodaman dan penggunaan haram. Operasi berlaku dalam mod kunci, kekuatan semasa dikawal dalam bentuk analog dan dikawal menggunakan lebar nadi.Transistor diletakkan di dalam pemacu motor elektrik, penstabil voltan pensuisan.

Semikonduktor monokristalin dan modul buka dan tutup meningkatkan kuasa, tetapi berfungsi hanya sebagai suis. Dalam peranti digital, transistor jenis medan digunakan sebagai modul ekonomi. Teknologi pembuatan dalam konsep eksperimen bersepadu menyediakan pengeluaran transistor pada cip silikon tunggal.

Pengecilan kristal membawa kepada komputer yang lebih pantas, kurang tenaga dan kurang haba.

Artikel yang serupa: