Това е толкова хитро нещо, което пропуска ток само в една посока. Може да се сравни със зърното. Използва се например в токоизправители, когато променливият ток се преобразува в постоянен. Или когато трябва да отделите обратното напрежение от предното напрежение. Погледнете схемата на програмиста (където имаше пример с делител). Виждате, че има диоди, защо мислите? Просто е. За микроконтролер логическите нива са 0 и 5 волта, а за COM порта единица е минус 12 волта, а нула е плюс 12 волта. Така че диодът прекъсва тези минус 12, образувайки 0 волта. И тъй като проводимостта на диода в права посока не е идеална (обикновено зависи от приложеното право напрежение; колкото по-високо е, толкова по-добре диодът провежда ток), тогава съпротивлението му ще спадне приблизително с 0,5-0,7 волта, като остатъкът е разделено наполовина от резисторите, ще бъде приблизително 5,5 волта, което е в нормалните граници на контролера.
Изводите на диода се наричат анод и катод. Токът тече от анода към катода. Много е лесно да запомните къде е всяко заключение: върху символа има стрелка и пръчка отстрани Да севсе едно рисуваш буква ДА СЕтук виж - ДА СЕ|—. K = катод! А отстрани катодът е обозначен с ивица или точка.
Има още един интересен вид диод - ценеров диод. Използвах го в една от предишните статии. Неговата особеност е, че в права посока работи като обикновен диод, но в обратна посока се прекъсва при някакво напрежение, например 3,3 волта. Подобно на ограничителния клапан на парния котел, който се отваря при превишаване на налягането и изпуска излишната пара. Ценерови диоди се използват, когато искат да получат напрежение с дадена стойност, независимо от входните напрежения. Това може да бъде например референтна стойност, спрямо която се сравнява входният сигнал. Те могат да намалят входящия сигнал до желаната стойност или да го използват като защита. В моите схеми често използвам 5,5-волтов ценеров диод за захранване на контролера, така че ако нещо се случи, ако напрежението внезапно скочи, този ценеров диод ще изпусне излишъка през себе си. Има и такъв звяр като супресор. Същият ценеров диод, само много по-мощен и често двупосочен. Използва се за защита на захранването.
Транзистор.
Това е нещо ужасно, като дете не можех да разбера как работи, но се оказа, че е просто.
Като цяло транзисторът може да се сравни с управляван вентил, където с малко усилие контролираме мощен поток. Завъртя малко дръжката и тонове лайна се втурнаха през тръбите, той я отвори по-силно и сега всичко наоколо се давеше в канализацията. Тези. Резултатът е пропорционален на входа, умножен по някаква стойност. Тази стойност е печалбата.
Тези устройства са разделени на полеви и биполярни.
Биполярен транзистор има излъчвател, колекторИ база(вижте снимката на символа). Емитерът има стрелка, основата е обозначена като права зона между емитера и колектора. Между емитера и колектора има голям ток на полезен товар, посоката на тока се определя от стрелката на емитера. Но между основата и излъчвателя има малък управляващ ток. Грубо казано, големината на управляващия ток влияе на съпротивлението между колектора и емитера. Биполярните транзистори са два вида: п-н-пИ n-p-nпринципната разлика е само в посоката на тока през тях.
Транзисторът с полеви ефекти се различава от биполярен транзистор по това, че в него съпротивлението на канала между източника и изтичането се определя не от тока, а от напрежението на портата. Напоследък транзисторите с полеви ефекти придобиха огромна популярност (всички микропроцесори са изградени върху тях), т.к. токовете, протичащи в тях, са микроскопични, напрежението играе решаваща роля, което означава, че загубите и генерирането на топлина са минимални.
Накратко, транзисторът ще ви позволи да получите слаб сигнал, например от крака на микроконтролера, . Ако усилването на един транзистор не е достатъчно, тогава те могат да бъдат свързани в каскади - един след друг, все по-мощен. А понякога е достатъчен един могъщ полев човек MOSFETтранзистор. Вижте например как се управлява вибрационното предупреждение във веригите на мобилния телефон. Там изходът от процесора отива към захранващия порт MOSFETключ
Всяко електронно устройство се състои от радиоелементи. Те могат да бъдат пасивни, които не изискват източник на захранване, или активни, които могат да работят само при подаване на напрежение. Полупроводниците се наричат активни елементи. Едно от най-важните полупроводникови устройства е транзисторът. Този радиоелемент замени ламповите устройства и напълно промени схемата на устройствата. На него се основава цялата микроелектроника и работата на всяка микросхема.
Името "транзистор" идва от сливането на две английски думи: трансфер - преносим и резистор - съпротивление. В общоприетата концепция това е полупроводников елемент с три извода. В него текущата стойност на два терминала зависи от третия, когато се променя токът или напрежението, при които се контролира текущата стойност на изходната верига. Биполярните устройства се управляват от промяна на тока, а полевите устройства се управляват от напрежение.
Първите разработки на транзистора започват през 20 век. В Германия ученият Юлиус Едгар Лилиенфелд описва принципа на работа на транзистора, а още през 1934 г. физикът Оскар Хайл регистрира устройство, по-късно наречено транзистор. Такова устройство работи върху ефекта на електростатичното поле.
Физиците Уилям Шокли, Уолтър Братейн, заедно с учения Джон Бардийн, направиха първия прототип на транзистор точка-точка в края на 40-те години. С откриването на n-p прехода производството на транзистора точка-точка спря и вместо това започна разработването на планарни устройства от германий. Работен прототип на транзистора е официално представен през декември 1947 г. На този ден се появява първият биполярен транзистор. През лятото на 1948 г. започват да се продават транзисторни устройства. От този момент нататък масовите по това време електронни лампи (триоди) започват да остават в миналото.
В средата на 50-те години първият планарен транзистор е произведен серийно от Texas Instruments, използвайки силиций като материал за производството си. По това време производството на радиоелемента доведе до много дефекти, но това не попречи на технологичното развитие на устройството. През 1953 г. схема, използвана в слуховите апарати, е направена с помощта на транзистори, а година по-късно американските физици получават Нобелова награда за откритието си.
Март 1959 г. беше белязан от създаването на първото силициево плоско устройство; негов разработчик беше швейцарският физик Жан Ерни. Чифт транзистори бяха успешно поставени на един силиконов чип. От този момент започва развитието на технологията на интегралните схеми. Днес един чип съдържа повече от милиард транзистора. Например, на популярния 8-ядрен компютърен процесор Core i7−5960X техният брой е 2,6 милиарда.
Паралелно с подобренията в биполярния транзистор, през 60-те години започва разработването на устройство, базирано на връзка метал-полупроводник. Такъв радиоелемент се нарича MOS (метал-оксид-полупроводник) транзистор, днес по-известен като "mosfet".
Първоначално понятието „транзистор“ се отнася до съпротивление, чиято стойност се контролира от напрежение, тъй като транзисторът може да се разглежда като вид резистор, регулиран от приложен потенциал на един терминал. За полеви транзистори, сравнението с което е по-правилно, това е потенциалът на портата, а за биполярните транзистори - потенциалът в основата или базовият ток.
Основата на работата на устройството е способността на n-p прехода да пропуска ток в една посока. Когато се приложи напрежение, в едното кръстовище се получава спад в посока напред, а в другия - спад в обратна посока. Преходната зона с директно напрежение има ниско съпротивление, а с обратно напрежение има високо съпротивление. Малък контролен ток протича между основата и емитера. Стойността на този ток променя съпротивлението между колектора и емитера. Има два вида биполярно устройство:
- п-н-п;
- n-p-n.
Единствената разлика е в основните носители на заряд, т.е. посоката на тока.
Ако свържете два полупроводника от различен тип един към друг, тогава на границата на кръстовището се появява област или, както обикновено се нарича, p-n преход. Типът проводимост зависи от атомната структура на материала, а именно колко силни са връзките в материала. Атомите в полупроводника са подредени в решетка и самият материал не е проводник. Но ако към решетката се добавят атоми от друг материал, физичните свойства на полупроводника се променят. Смесените атоми образуват, в зависимост от тяхната природа, свободни електрони или дупки.
Образуваните свободни електрони образуват отрицателен заряд, а дупките образуват положителен заряд. В преходната зона има потенциална бариера. Той се формира от контактна потенциална разлика и височината му не надвишава десети от волта, предотвратявайки потока на носители на заряд дълбоко в материала. Ако преходът е под постоянно напрежение, тогава големината на потенциалната бариера намалява и големината на тока, преминаващ през нея, се увеличава. Когато се приложи обратно напрежение, големината на бариерата се увеличава и съпротивлението на бариерата срещу преминаване на ток се увеличава. Като разберете работата на pn преход, можете да разберете как работи транзисторът.
На първо място, такива устройства са разделени на единични и композитни. Има и така наречените сложни радиоелементи. Имат три терминала и са направени като едно цяло. Такива възли съдържат както транзистори от един и същи тип, така и различни типове. Основното разделение на устройствата се извършва според следните критерии:
Общото определение за радиоелемент може да се формулира по следния начин: транзисторът е полупроводников елемент, предназначен да преобразува електрически величини. Основната му употреба е да усилва сигнала или да работи в ключов режим.
Принципът на работа на транзистора за „чайник“ е по-лесен за описание по аналогия с водоснабдяването. Самият елемент може да бъде представен като клапан. Като завъртите леко крана, можете да регулирате потока на водата (силата на тока). Ако завъртите малко дръжката, водата ще тече през тръбата (проводника), ако отворите крана още повече, водният поток също ще се увеличи. По този начин изходът на водния поток е пропорционален на неговия вход, умножен по определена стойност. Тази стойност се нарича печалба.
Биполярният транзистор има три извода: емитер, база и колектор. Емитерът и колекторът имат еднакъв тип проводимост, която е различна от основата. Транзисторите от тип дупка се състоят от две области на проводимост p-тип и една n-тип. Електронният тип е обратното. Всяка област има свой собствен изход.
Когато към емитера се подаде сигнал с необходимата проводимост, токът в основната зона се увеличава. Основните носители на заряд се преместват в основната зона, което води до увеличаване на тока в зоната на обратна връзка. Възниква пространствен заряд. Електрическото поле започва да привлича носители с различен знак в зоната на обратната връзка. В основата възниква частична рекомбинация (унищожаване) на заряди с противоположен знак, поради което възниква базовият ток.
Емитерът е зоната на устройството, която служи за прехвърляне на носители на заряд към основата. Колекторът е зона, предназначена за извличане на носители на заряд от основата. А основата е площта, в която емитерът може да прехвърли обратното количество заряд. Основната характеристика на устройството е характеристиката ток-напрежение, чиято функция описва връзката между ток и напрежение.
На диаграмата устройството е подписано с латинските букви VT или Q. Изглежда като кръг със стрелка вътре, където стрелката показва посоката на текущия поток. За PNP (права проводимост) стрелката е навътре, а за NPN (обратна проводимост) стрелката е навън. За направата на транзистор се използва германий или силиций. Тези материали се различават по обхвата на работното напрежение на базовия преход. За германий той е в диапазона 0,1-0,4 V, а за силиций от 0,4 до 1,2 V. Обикновено се използва силиций.
Разликата между транзистора с полеви ефекти и биполярен транзистор е, че напрежението, приложено към контролирания контакт, е отговорно за преминаването на тока.
Основната цел на MOSFET е свързана с тяхната добра скорост на превключване с много малко захранване, приложено към контролния щифт. Полевият елемент има три терминала: порта, изтичане, източник. Когато MOSFET работи с контролен n-p преход, потенциалът на портата е или нула (устройството е отворено), или има определена стойност, по-голяма от нула (устройството е затворено). Когато обратното напрежение достигне определено ниво, блокиращият слой се отваря и устройството преминава в режим на изключване.
В MOSFET с p-n преход управляващият електрод (gate) е полупроводников слой с p-тип проводимост, а противоположната проводимост е n-тип канал.
Изображението му в диаграмата е подобно на биполярно устройство, само всички линии са прави, а стрелката вътре подчертава вида на устройството. Принципът на работа на MOS устройствата се основава на ефекта от промените в проводимостта на полупроводника на границата на областта с диелектрика, когато е изложен на електрическо поле. Полевите устройства, в зависимост от контролирания p-n преход, могат да бъдат:
Всеки вид може да има както p-тип, така и n-тип проводимост. Като цяло принципът на работа не зависи от проводимостта, променя се само полярността на източника на напрежение.
Транзисторът е сложно устройство, физическите процеси, в които се случват, са трудни за разбиране от начинаещи радиолюбители (манекени). Как работи транзисторът може да се обясни по следния начин: Транзисторът е електронен превключвател, чиято степен на отваряне зависи от нивото на тока или напрежението, приложено към неговия управляван извод (база или порта).
Защо е необходим транзистор може да се опише в обобщена форма. Например, основата (затвор) на устройството е врата. Отваря се чрез външно въздействие, т.е. напрежение със същата полярност като колектора (източник). Колкото по-голямо е напрежението, толкова повече ще се отвори вратата. Пред вратата има опашка от хора (носители на заряд), които искат да преминат през нея (колектор-емитер или източник-дрейн). Колкото по-голямо е въздействието върху вратата, толкова по-отворена е тя, което означава, че повече хора ще преминат през нея.
Следователно, представяйки си вратата като преходно съпротивление, можем да заключим: колкото по-голямо е въздействието върху основата (порта), толкова по-малко съпротивление на основните носители на заряд (хора) в случай на директна полярност. Ако полярността е обърната (вратата е заключена), тогава няма да има движение на заряди (хора).
Транзистор(транзистор) - полупроводников елемент с три извода (обикновено), единият от които ( колектор) се подава силен ток, а другият ( база) сервира слабо ( управляващ ток). При определена сила на управляващия ток, сякаш се "отваря" вентил и токът от колекторазапочва да тече Натрети изход ( излъчвател).
Тоест, транзисторът е вид клапан, който при определена сила на тока рязко намалява съпротивлението и изпраща тока по-нататък (от колектора към емитера, защото при определени условия дупките, които имат електрон, го губят, приемайки нов и т.н.). в кръг. Ако към основата не се прилага електрически ток, транзисторът ще бъде в балансирано състояние и няма да пропуска ток към емитера.
В съвременните електронни чипове броят на транзисторите числа в милиарди. Те се използват предимно за изчисления и се състоят от сложни връзки.
Полупроводниковите материали, използвани главно в транзисторите, са: силиций, галиев арсенидИ германий. Има и транзистори въглеродни нанотръби, прозраченза дисплеи LCDИ полимер(най-обещаващият).
Видове транзистори:
Биполярно– транзистори, в които носители на заряд могат да бъдат както електрони, така и „дупки“. Токът може да тече като към излъчвателя, така към колектора. За управление на потока се използват определени управляващи токове.
– широко разпространени устройства, в които електрическият поток се управлява чрез електрическо поле. Тоест, когато се образува по-голямо поле, повече електрони се улавят от него и не могат да пренасят заряди по-нататък. Тоест, това е вид клапан, който може да промени количеството на прехвърления заряд (ако полевият транзистор се управлява п—н— преход). Отличителна черта на тези транзистори е тяхното високо входно напрежение и високо напрежение.
Комбиниран– транзистори с комбинирани резистори или други транзистори в един корпус. Те служат за различни цели, но главно за увеличаване на текущото усилване.
Подвидове:
Био-транзистори– базирани са на биологични полимери, които могат да се използват в медицината и биотехнологиите без вреда за живите организми. Проведени са изследвания върху металопротеини, хлорофил А (извлечен от спанак) и вируса на тютюневата мозайка.
Едноелектронни транзистори– са създадени за първи път от руски учени през 1996 г. Те можеха да работят при стайна температура, за разлика от своите предшественици. Принципът на работа е подобен на транзистор с полеви ефекти, но е по-фин. Предавателят на сигнала е един или повече електрони. Този транзистор се нарича още нано- и квантов транзистор. Използвайки тази технология, в бъдеще те се надяват да създадат транзистори с размер по-малко от 10 nm, базиран графен.
За какво се използват транзисторите?
Транзисторите се използват в усилвателни вериги, лампи, електродвигателии други устройства, при които са необходими бързи промени в тока или позицията Наизключено. Транзисторът може да ограничи тока или гладко, или по метод пулс—пауза. Вторият се използва по-често за -контрол. Използвайки мощен източник на енергия, той го провежда през себе си, като го регулира със слаб ток.
Ако токът не е достатъчен, за да включи транзисторната верига, използвайте няколко транзисторас по-голяма чувствителност, свързани каскадно.
Мощни транзистори, свързани в един или повече пакети, се използват в изцяло цифрови усилватели, базирани на. Често се нуждаят от допълнително охлаждане. В повечето схеми те работят в ключов режим(в режим на превключване).
Използват се и транзистори в енергийните системи, цифрови и аналогови ( дънни платки, видео карти, Захранващи устройстваи т.н.).
Централна процесори, също се състоят от милиони и милиарди транзистори, свързани в определен ред за специализирани изчисления.
Всяка група транзистори кодира сигнала по определен начин и го предава за обработка. Всички видове и ROMпаметите също се състоят от транзистори.
всичко постиженията на микроелектроникатаби било практически невъзможенбез изобретяването и използването на транзистори. Трудно е да си представим поне едно електронно устройство без поне един транзистор.
Транзисторите са полупроводникови триоди, които имат три изхода. Тяхното основно свойство е способността да контролират висок ток на изходите на веригата, използвайки относително ниски входни сигнали.
За радиокомпоненти, които се използват в съвременните сложни електрически устройства, се използват транзистори с полеви ефекти. Благодарение на свойствата на тези елементи токът в електрическите вериги на печатните платки се включва или изключва или се усилва.
Какво представлява полевият транзистор?
Полевите транзистори са три или четири контактни устройства, в които токът, протичащ към два контакта, може да се контролира от напрежението на електрическото поле на третия контакт. на два контакта се регулира от напрежението на електрическото поле на третия. В резултат на това такива транзистори се наричат транзистори с полеви ефекти.
Имена на контакти, намиращи се на устройството и техните функции:
- Източници – контакти с постъпващ електрически ток, които се намират в секция n;
- Дренажите са контакти с изходящ, обработен ток, които се намират в секция n;
- Портите са контакти, разположени в секция p, чрез промяна на напрежението, при което се регулира пропускателната способност на устройството.
Полевите транзистори с n-p преходи са специални типове, които ви позволяват да контролирате тока. По правило те се различават от простите по това, че токът тече през тях, без да пресича участъка от p-n преходи, участък, който се образува на границите на тези две зони. Размерите на p-n областта са регулируеми.
Видео „Подробно за транзисторите с полеви ефекти“
Видове полеви транзистори
Полевият транзистор с n-p преходи е разделен на няколко класа в зависимост от:
- От вида на проводниковите канали: n или r. Каналите влияят на знаци, полярности, управляващи сигнали. Те трябва да са противоположни по знак на n-сечението.
- От структурата на устройствата: дифузни, легирани по протежение на p-n преходи, с порти на Шотки, тънкослойни.
- От общия брой контакти: могат да бъдат три или четири контакта. За четири контактни устройства субстратите също са порти.
- От използваните материали: германий, силиций, галиев арсенид.
От своя страна разделянето на класовете става в зависимост от принципа на работа на транзистора:
- устройства, управлявани от p-n преходи;
- устройства с изолирани врати или бариери на Шотки.
Принципът на работа на полеви транзистор
Говорейки с прости думи за това как работи транзистор с полеви ефекти за манекени с контролни p-n преходи, заслужава да се отбележи: радиокомпонентите се състоят от две секции: p-преходи и n-преходи. През участък n преминава електрически ток. Секция p е зона на припокриване, вид клапан. Ако приложите определен натиск върху него, той ще блокира зоната и ще попречи на преминаването на ток. Или, напротив, с намаляването на налягането количеството на преминаващия ток ще се увеличи. В резултат на това налягане напрежението се увеличава в контактите на портите, разположени на речния участък.
Устройствата с контролни p-n канални преходи са полупроводникови пластини, които имат електрическа проводимост от един от тези типове. Контактите за източване и източник са свързани към крайните страни на плочите, а контактите на портата са свързани към средата. Принципът на работа на устройството се основава на промяна на пространствената дебелина на p-n преходите. Тъй като в блокиращите области практически няма мобилни носители на заряд, тяхната проводимост е нула. В полупроводниковите пластини, в областите на които блокиращият слой не е засегнат, се създават токопроводими канали. Ако се приложи отрицателно напрежение по отношение на източника, на портата се образува ток, през който протичат носители на заряд.
Изолираните порти се характеризират с поставянето на тънък слой диелектрик върху тях. Това устройство работи на принципа на електрическите полета. Нужно е само малко електричество, за да го унищожи. В тази връзка, за да се предотврати статичното напрежение, което може да надхвърли 1000 V, е необходимо да се създадат специални корпуси за устройства, които минимизират ефекта от вирусни видове електричество.
За какво се използва полевият транзистор?
Когато разглеждаме работата на сложни видове електротехника, струва си да разгледаме работата на такъв важен компонент на интегрална схема като транзистор с полеви ефекти. Основната задача на използването на този елемент е в пет ключови области и следователно транзисторът се използва за:
- Високочестотно усилване.
- Усилване на ниска честота.
- Модулации.
- DC усилване.
- Ключови устройства (ключове).
Като прост пример, работата на транзисторен ключ може да бъде представена като микрофон и електрическа крушка в едно разположение. Благодарение на микрофона се улавят звукови вибрации, което влияе върху появата на електрически ток, протичащ в зоната на заключеното устройство. Наличието на ток влияе върху включването на устройството и включването на електрическата верига, към която са свързани електрическите крушки. Последните светват след като микрофонът е уловил звука, но горят от несвързани към микрофона и по-мощни източници на захранване.
Модулацията се използва за управление на информационни сигнали. Сигналите управляват честотите на трептене. Модулацията се използва за висококачествени аудио радиосигнали, за предаване на аудио честоти към телевизионни предавания, за излъчване на цветни изображения и телевизионни сигнали с високо качество. Модулацията се използва навсякъде, където е необходимо да се работи с висококачествени материали.
Като усилватели транзисторите с полеви ефекти работят в опростена форма съгласно следния принцип: графично всички сигнали, по-специално аудио сигнали, могат да бъдат представени като прекъсната линия, където нейната дължина е интервалът от време, а височината на прекъсванията е честотата на звука. За усилване на звука към радиокомпонента се подава мощен поток от напрежение, който придобива желаната честота, но с по-висока стойност, поради подаването на слаби сигнали към контролните контакти. С други думи, благодарение на устройството се получава пропорционално преначертаване на оригиналната линия, но с по-висока пикова стойност.
Как да използвате транзистор с полеви ефекти за манекени
Първите устройства, които навлязоха на пазара за продажба и в които бяха използвани полеви транзистори с контролни p-n преходи, бяха слухови апарати. Тяхното изобретение се състоя още през петдесетте години на 20 век. В по-голям мащаб са използвани като елементи за телефонни централи.
В наши дни използването на такива устройства може да се види в много видове електротехника. С малки размери и голям списък от характеристики, транзисторите с полеви ефекти се намират в кухненски уреди (тостери, чайници, микровълнови печки), в компютърна, аудио и видео техника и други електрически уреди. Използват се за противопожарни алармени системи.
В промишлените предприятия транзисторното оборудване се използва за регулиране на мощността на машинните инструменти. В транспортния сектор се монтират във влакове и локомотиви, както и в системи за впръскване на гориво за лични автомобили. В сектора на жилищно-комуналните услуги транзисторите позволяват да се наблюдават системите за диспечерско управление и улично осветление.
Освен това най-популярната област, в която се използват транзистори, е производството на компоненти, използвани в процесорите. Дизайнът на всеки процесор включва множество миниатюрни радиокомпоненти, които, когато честотата се увеличи с повече от 1,5 GHz, изискват повишена консумация на енергия. Във връзка с това разработчиците на процесорни технологии решиха да създадат многоядрено оборудване, вместо да увеличат тактовата честота.
Предимства и недостатъци на полеви транзистори
Използването на транзистори с полеви ефекти, поради техните универсални характеристики, направи възможно заобикалянето на други видове транзистори. Те се прилагат широко за интегрална схема като превключвател.
Предимства:
- каскадите от части консумират малко количество енергия;
- индикаторите за усилване надвишават стойностите на други подобни устройства;
- висока устойчивост на шум се постига поради факта, че няма ток в портата;
- имат по-висока скорост на включване и изключване и работят на честоти, недостъпни за други транзистори.
недостатъци:
- по-малко устойчиви на високи температури, които водят до разрушаване;
- при честоти над 1,5 GHz, количеството консумирана енергия нараства бързо;
- чувствителни към видове статично електричество.
Благодарение на характеристиките, притежавани от полупроводниковите материали, взети за основа на полеви транзистор, те позволяват устройството да се използва в битови и индустриални приложения. Различни домакински уреди, използвани от съвременните хора, са оборудвани с транзистори с полеви ефекти.
Видео „Дизайн и принцип на работа на транзистор с полеви ефекти“
Електрониката ни заобикаля навсякъде. Но почти никой не се замисля как работи цялото това нещо. Всъщност е доста просто. Точно това ще се опитаме да покажем днес. Нека започнем с такъв важен елемент като транзистора. Ще ви кажем какво представлява, какво прави и как работи транзисторът.
Какво е транзистор?
Транзистор– полупроводниково устройство, предназначено за управление на електрически ток.
Къде се използват транзистори? Да навсякъде! Почти никоя съвременна електрическа верига не може без транзистори. Намират широко приложение в производството на компютърна техника, аудио и видео техника.
Времена, когато Съветските микросхеми бяха най-големите в света, са преминали, а размерът на съвременните транзистори е много малък. Така най-малките устройства са с размер от порядъка на нанометър!
Конзола нано-обозначава стойност от порядъка на десет на минус девета степен.
Има обаче и гигантски екземпляри, които се използват предимно в сферата на енергетиката и индустрията.
Има различни видове транзистори: биполярни и полярни, с пряка и обратна проводимост. Въпреки това, работата на тези устройства се основава на същия принцип. Транзисторът е полупроводниково устройство. Както е известно, в полупроводника носителите на заряд са електрони или дупки.
Областта с излишни електрони е обозначена с буквата н(отрицателна), а областта с дупкова проводимост е стр(положителен).
Как работи транзисторът?
За да стане всичко много ясно, нека да разгледаме работата биполярен транзистор (най-популярният тип).
(наричан по-долу просто транзистор) е полупроводников кристал (най-често използван силицийили германий), разделени на три зони с различна електропроводимост. Зоните са именувани съответно колектор, базаИ излъчвател. Устройството на транзистора и неговото схематично представяне са показани на фигурата по-долу
Отделни транзистори с права и обратна проводимост. P-n-p транзисторите се наричат транзистори с права проводимост, а n-p-n транзисторите се наричат транзистори с обратна проводимост.
Сега нека поговорим за двата режима на работа на транзисторите. Работата на самия транзистор е подобна на работата на воден кран или вентил. Само че вместо вода има електрически ток. Има две възможни състояния на транзистора - работещо (транзистор отворен) и състояние на покой (транзистор затворен).
Какво означава? Когато транзисторът е изключен, през него не протича ток. В отворено състояние, когато към основата се приложи малък управляващ ток, транзисторът се отваря и през емитер-колектора започва да тече голям ток.
Физични процеси в транзистора
И сега повече за това защо всичко се случва по този начин, тоест защо транзисторът се отваря и затваря. Да вземем биполярен транзистор. Нека бъде n-p-nтранзистор.
Ако свържете източник на захранване между колектора и емитера, електроните на колектора ще започнат да се привличат към положителния, но няма да има ток между колектора и емитера. Това се възпрепятства от основния слой и самия емитерен слой.
Ако свържете допълнителен източник между базата и емитера, електроните от n областта на емитера ще започнат да проникват в базовата област. В резултат на това основната област ще бъде обогатена със свободни електрони, някои от които ще се рекомбинират с дупки, някои ще потекат към плюса на основата, а някои (повечето) ще отидат в колектора.
Така транзисторът се оказва отворен и в него протича токът емитер-колектор. Ако базовото напрежение се увеличи, токът колектор-емитер също ще се увеличи. Освен това при малка промяна в управляващото напрежение се наблюдава значително увеличение на тока през колектора-емитер. На този ефект се основава работата на транзисторите в усилвателите.
Това, накратко, е същността на работата на транзисторите. Трябва да изчислите усилвател на мощност с помощта на биполярни транзистори за една нощ или да направите лабораторна работа, за да проучите работата на транзистора? Това не е проблем дори за начинаещ, ако използвате помощта на нашите специалисти от студентския сервиз.
Не се колебайте да потърсите професионална помощ по важни въпроси като ученето! И след като вече имате представа за транзисторите, ви предлагаме да се отпуснете и да гледате видеото на Korn “Twisted transistor”! Например, решавате да се свържете със Задочния студент.