Bu, akımı yalnızca tek yönde geçiren çok kurnaz bir şeydir. Bir meme ucuna benzetilebilir. Örneğin redresörlerde alternatif akımın doğru akıma dönüştürülmesinde kullanılır. Veya ters voltajı ileri voltajdan ayırmanız gerektiğinde. Programlayıcı devresine bakın (bölücülü bir örneğin olduğu yer). Görüyorsunuz diyotlar var, neden düşünüyorsunuz? Basit. Bir mikro denetleyici için mantıksal seviyeler 0 ve 5 volttur ve COM bağlantı noktası için biri eksi 12 volt, sıfır ise artı 12 volttur. Yani diyot bunu eksi 12'yi keserek 0 volt oluşturur. Ve diyotun ileri yöndeki iletkenliği ideal olmadığından (genellikle uygulanan ileri voltaja bağlıdır; ne kadar yüksekse, diyot akımı o kadar iyi iletir), direnci yaklaşık 0,5-0,7 volt düşecektir, geri kalanı dirençlere ikiye bölündüğünde yaklaşık 5,5 volt olacaktır ve bu da kontrolörün normal sınırları dahilindedir.
Diyotun uçlarına anot ve katot denir. Akım anottan katoda doğru akar. Her sonucun nerede olduğunu hatırlamak çok kolaydır: sembolün üzerinde bir ok ve yan tarafta bir çubuk vardır İle bir mektup çizmek gibi İLE işte bak - İLE|—. K= Katot! Ve katot kısmında bir şerit veya nokta ile gösterilir.
Başka ilginç bir diyot türü daha var - zener diyot. Önceki makalelerden birinde kullanmıştım. Özelliği, ileri yönde normal bir diyot gibi çalışması, ancak ters yönde belirli bir voltajda, örneğin 3,3 voltta kırılmasıdır. Basınç aşıldığında açılan ve fazla buharı serbest bırakan bir buhar kazanının limit valfine benzer. Zener diyotlar, giriş gerilimlerinden bağımsız olarak belirli bir değerde gerilim elde etmek istendiğinde kullanılır. Bu, örneğin giriş sinyalinin karşılaştırılacağı bir referans değeri olabilir. Gelen sinyali istenilen değerde kesebilir veya koruma olarak kullanabilirler. Devrelerimde, denetleyiciye güç vermek için sıklıkla 5,5 voltluk bir zener diyot kullanıyorum, böylece bir şey olursa, voltaj aniden yükselirse, bu zener diyotu fazlalığı kendi kendine akıtacaktır. Bastırıcı diye bir canavar da var. Aynı zener diyotu, yalnızca çok daha güçlüdür ve çoğunlukla çift yönlüdür. Güç koruması için kullanılır.
Transistör.
Bu korkunç bir şey, çocukken nasıl çalıştığını anlayamadım ama basit olduğu ortaya çıktı.
Genel olarak bir transistör, çok küçük bir çabayla güçlü bir akışı kontrol edebildiğimiz kontrollü bir valfe benzetilebilir. Kolu biraz çevirdi ve tonlarca bok borulardan içeri aktı, daha sert açtı ve şimdi etraftaki her şey kanalizasyonda boğuluyordu. Onlar. Çıkış, girişin bir değerle çarpımı ile orantılıdır. Bu değer kazanç mı.
Bu cihazlar alan ve bipolar olarak ayrılmıştır.
Bipolar bir transistörün yayıcı, kolektör Ve temel(sembolün resmine bakın). Vericinin bir oku vardır ve taban, yayıcı ile toplayıcı arasında düz bir alan olarak belirlenmiştir. Verici ve toplayıcı arasında büyük bir yük akımı var, akımın yönü yayıcı üzerindeki okla belirlenir. Ancak baz ile emitör arasında küçük bir kontrol akımı vardır. Kabaca söylemek gerekirse, kontrol akımının büyüklüğü kolektör ile emitör arasındaki direnci etkiler. Bipolar transistörler iki tiptir: p-n-p Ve n-p-n temel fark yalnızca içlerinden geçen akımın yönündedir.
Alan etkili bir transistör, iki kutuplu bir transistörden farklıdır, çünkü içinde kaynak ve drenaj arasındaki kanalın direnci akım tarafından değil, kapıdaki voltaj tarafından belirlenir. Son zamanlarda, alan etkili transistörler çok büyük bir popülerlik kazandı (tüm mikroişlemciler bunların üzerine inşa edilmiştir), çünkü içlerindeki akımlar mikroskobiktir, voltaj belirleyici bir rol oynar, bu da kayıpların ve ısı üretiminin minimum düzeyde olduğu anlamına gelir.
Kısacası transistör, örneğin bir mikro denetleyicinin ayağından zayıf bir sinyal almanızı sağlayacaktır. Bir transistörün kazancı yeterli değilse, bunlar kademeli olarak bağlanabilir - birbiri ardına, giderek daha güçlü. Ve bazen güçlü bir saha oyuncusu yeterlidir MOSFET transistör. Örneğin cep telefonu devrelerinde titreşim uyarısının nasıl kontrol edildiğine bakın. Orada işlemciden gelen çıktı güç kapısına gidiyor MOSFET anahtar
Herhangi bir elektronik cihaz radyo elemanlarından oluşur. Güç kaynağı gerektirmeyen pasif veya yalnızca voltaj uygulandığında çalışabilen aktif olabilirler. Yarıiletkenlere aktif elementler denir. En önemli yarı iletken cihazlardan biri transistördür. Bu radyo elemanı tüplü cihazların yerini aldı ve cihazların devrelerini tamamen değiştirdi. Tüm mikroelektronikler ve herhangi bir mikro devrenin çalışması buna dayanmaktadır.
"Transistör" adı iki İngilizce kelimenin birleşmesinden gelir: transfer - taşınabilir ve direnç - direnç. Genel kabul görmüş konseptte bu, üç terminalli bir yarı iletken elemandır. İçinde, iki terminaldeki akım değeri, çıkış devresinin mevcut değerinin kontrol edildiği akım veya voltajı değiştirirken üçüncüye bağlıdır. Bipolar cihazlar akım değişimiyle, saha cihazları ise voltajla kontrol edilir.
Transistörün ilk gelişmeleri 20. yüzyılda başladı. Almanya'da bilim adamı Julius Edgar Lilienfeld, bir transistörün çalışma prensibini açıkladı ve 1934'te fizikçi Oskar Heil, daha sonra transistör olarak adlandırılan bir cihazı kaydetti. Böyle bir cihaz elektrostatik alan etkisi üzerinde çalıştı.
Fizikçiler William Shockley, Walter Brattain ve bilim adamı John Bardeen, 40'lı yılların sonlarında nokta-nokta transistörünün ilk prototipini yaptılar. N-p bağlantısının keşfiyle nokta-nokta transistörünün üretimi durduruldu ve bunun yerine germanyumdan düzlemsel cihazların geliştirilmesine başlandı. Transistörün çalışan bir prototipi resmi olarak Aralık 1947'de sunuldu. Bu gün ilk bipolar transistör ortaya çıktı. 1948 yazında transistör tabanlı cihazlar satılmaya başlandı. O andan itibaren o dönemde yaygın olan elektronik tüpler (triyotlar) geçmişte kalmaya başladı.
50'li yılların ortalarında, ilk düzlemsel transistör, üretim malzemesi olarak silikon kullanılarak Texas Instruments tarafından seri olarak üretildi. O dönemde radyo elemanının üretimi birçok kusurla sonuçlanıyordu ancak bu durum cihazın teknolojik gelişimini engellemedi. 1953 yılında işitme cihazlarında kullanılan bir devre transistörler kullanılarak yapıldı ve bir yıl sonra Amerikalı fizikçiler bu buluşlarından dolayı Nobel Ödülü'nü aldılar.
Mart 1959, ilk silikon düzlemsel cihazın yaratılmasıyla kutlandı; geliştiricisi İsviçreli fizikçi Jean Erni'ydi. Bir çift transistör tek bir silikon çip üzerine başarıyla yerleştirildi. Bu andan itibaren entegre devre teknolojisinin gelişimi başladı. Bugün tek bir çip bir milyardan fazla transistöre ev sahipliği yapıyor. Örneğin, popüler 8 çekirdekli bilgisayar işlemcisi Core i7−5960X'te sayıları 2,6 milyardır.
Bipolar transistördeki gelişmelere paralel olarak metal-yarı iletken bağlantısına dayalı bir cihazın geliştirilmesi 60'lı yıllarda başladı. Böyle bir radyo elemanına MOS (metal oksit yarı iletken) transistörü adı verilir ve bugün daha çok "mosfet" olarak bilinir.
Başlangıçta, "transistör" kavramı, değeri voltajla kontrol edilen direnci ifade ediyordu, çünkü bir transistör, bir terminalde uygulanan potansiyel tarafından düzenlenen bir tür direnç olarak düşünülebilir. Karşılaştırması daha doğru olan alan etkili transistörler için kapıdaki potansiyeldir ve bipolar transistörler için tabandaki potansiyel veya taban akımıdır.
Cihazın çalışmasının temeli, n-p bağlantısının akımı tek yönde geçirebilmesidir. Gerilim uygulandığında, bir bağlantı noktasında ileri bir düşüş, diğer bağlantı noktasında ise ters bir düşüş meydana gelir. Doğru gerilimli geçiş bölgesinin direnci düşük, ters gerilimli geçiş bölgesi ise yüksek dirence sahiptir. Baz ve emitör arasında küçük bir kontrol akımı akar. Bu akımın değeri kollektör ile emitör arasındaki direnci değiştirir. İki tür bipolar cihaz vardır:
- p-n-p;
- n-p-n.
Tek fark ana yük taşıyıcılarında, yani akımın yönündedir.
Farklı türdeki iki yarı iletkeni birbirine bağlarsanız, bağlantının sınırında bir bölge veya yaygın olarak adlandırıldığı gibi bir p-n bağlantısı belirir. İletkenliğin türü malzemenin atomik yapısına, yani malzemedeki bağların ne kadar güçlü olduğuna bağlıdır. Bir yarı iletkendeki atomlar bir kafes şeklinde düzenlenmiştir ve malzemenin kendisi bir iletken değildir. Ancak kafese başka bir malzemenin atomları eklenirse yarı iletkenin fiziksel özellikleri değişir. Karışık atomlar, doğalarına bağlı olarak serbest elektronlar veya delikler oluşturur.
Oluşan serbest elektronlar negatif bir yük oluşturur ve delikler pozitif bir yük oluşturur. Geçiş alanında potansiyel bir bariyer var. Bir temas potansiyeli farkından oluşur ve yüksekliği bir voltun onda birini geçmez, bu da yük taşıyıcılarının malzemenin derinliklerine akışını engeller. Bağlantı noktası doğrudan voltaj altındaysa, potansiyel bariyerin büyüklüğü azalır ve içinden geçen akımın büyüklüğü artar. Ters voltaj uygulandığında bariyerin büyüklüğü artar ve bariyerin akım geçişine karşı direnci artar. Bir pn bağlantısının çalışmasını anlayarak bir transistörün nasıl çalıştığını anlayabilirsiniz.
Her şeyden önce, bu tür cihazlar tekli ve kompozit olarak ikiye ayrılır. Ayrıca sözde karmaşık radyoelementler de vardır. Üç terminalleri vardır ve tek bir ünite olarak yapılırlar. Bu tür düzenekler hem aynı tipte hem de farklı tipte transistörleri içerir. Cihazların ana bölümü aşağıdaki kriterlere göre gerçekleşir:
Bir radyo elemanının genel tanımı şu şekilde formüle edilebilir: bir transistör, elektriksel büyüklükleri dönüştürmek için tasarlanmış bir yarı iletken elemandır. Ana kullanımı sinyali yükseltmek veya tuş modunda çalıştırmaktır.
Bir "çaydanlık" için transistörün çalışma prensibini su kaynağına benzeterek tanımlamak daha kolaydır. Elemanın kendisi bir valf olarak temsil edilebilir. Musluğu hafifçe çevirerek suyun akışını (akım gücünü) düzenleyebilirsiniz. Kolu biraz çevirirseniz borudan (iletken) su akacaktır, musluğu daha da açarsanız su akışı da artacaktır. Böylece, bir su akışının çıkışı, girişiyle orantılı olup belirli bir değerle çarpılır. Bu değere kazanç denir.
Bipolar bir transistörün üç terminali vardır: verici, taban, toplayıcı. Verici ve toplayıcı, tabandan farklı olan aynı tip iletkenliğe sahiptir. Delik tipi transistörler iki p tipi iletkenlik bölgesinden ve bir n tipinden oluşur. Elektronik tip ise tam tersidir. Her alanın kendi çıktısı vardır.
Vericiye gerekli iletkenliğe sahip bir sinyal uygulandığında taban alanındaki akım artar. Ana yük taşıyıcıları taban bölgesine doğru hareket eder, bu da ters bağlantı bölgesinde akımın artmasına neden olur. Bir uzay yükü ortaya çıkar. Elektrik alanı farklı işaretteki taşıyıcıları ters bağlantı bölgesine çekmeye başlar. Baz akımın ortaya çıkması nedeniyle bazda zıt işaretli yüklerin kısmi rekombinasyonu (tahrip) meydana gelir.
Verici, cihazın yük taşıyıcılarını tabana aktarmaya yarayan alanıdır. Toplayıcı, yük taşıyıcılarını tabandan çıkarmak için tasarlanmış bir bölgedir. Taban ise yayıcının zıt miktarda yükü aktaracağı alandır. Cihazın ana özelliği, işlevi akım ve gerilim arasındaki ilişkiyi açıklayan akım-gerilim karakteristiğidir.
Diyagramda cihaz Latin harfleri VT veya Q ile işaretlenmiştir. İçinde ok bulunan, okun akım akışının yönünü gösterdiği bir daireye benzer. PNP (ileri iletim) için ok içe doğrudur ve NPN (geri iletim) için ok dışarı doğrudur. Transistör yapmak için germanyum veya silikon kullanılır. Bu malzemeler taban bağlantısının çalışma voltajı aralığında farklılık gösterir. Germanyum için bu değer 0,1-0,4 V aralığındadır ve silikon için 0,4 ila 1,2 V arasındadır. Genellikle silikon kullanılır.
Alan etkili transistör ile bipolar transistör arasındaki fark, kontrollü kontağa uygulanan voltajın akımın geçişinden sorumlu olmasıdır.
Mosfetlerin temel amacı, kontrol pinine uygulanan çok az güçle iyi anahtarlama hızlarına sahip olmalarıdır. Saha elemanının üç terminali vardır: geçit, drenaj, kaynak. Bir mosfet bir kontrol n-p bağlantısıyla çalıştığında, kapıdaki potansiyel ya sıfırdır (cihaz açıktır) ya da sıfırdan büyük belirli bir değere sahiptir (cihaz kapalıdır). Ters voltaj belirli bir seviyeye ulaştığında blokaj katmanı açılır ve cihaz kesme moduna girer.
P-n bağlantı noktasına sahip bir mosfette, kontrol elektrodu (kapı), p tipi iletkenliğe sahip bir yarı iletken katmandır ve karşıt iletkenlik, n tipi bir kanaldır.
Diyagramdaki görüntüsü iki kutuplu bir cihaza benzer, yalnızca tüm çizgiler düzdür ve içindeki ok cihazın tipini vurgular. MOS cihazlarının çalışma prensibi, bir elektrik alanına maruz kaldığında dielektrik ile bölge sınırındaki yarı iletkenin iletkenliğinde meydana gelen değişikliklerin etkisine dayanmaktadır. Kontrollü p-n bağlantısına bağlı olarak saha cihazları şunlar olabilir:
Her tür hem p tipi hem de n tipi iletkenliğe sahip olabilir. Genel anlamda çalışma prensibi iletkenliğe bağlı değildir; yalnızca gerilim kaynağının polaritesi değişir.
Bir transistör, yeni başlayan radyo amatörlerinin (aptalların) anlaması zor olan fiziksel süreçlerin gerçekleştiği karmaşık bir cihazdır. Bir transistörün nasıl çalıştığı şu şekilde açıklanabilir: Bir transistör, açılma derecesi, kontrollü terminaline (taban veya kapı) uygulanan akım veya voltaj seviyesine bağlı olan bir elektronik anahtardır.
Bir transistöre neden ihtiyaç duyulduğu genelleştirilmiş bir biçimde açıklanabilir. Örneğin cihazın tabanı (panjur) bir kapıdır. Dış etkiyle, yani kollektör (kaynak) ile aynı polaritedeki voltajla açılır. Gerginlik ne kadar fazla olursa kapı o kadar fazla açılacaktır. Kapının önünde, içinden geçmek isteyen (kollektör-emitör veya kaynak-drenaj) bir dizi insan (yük taşıyıcıları) vardır. Kapıya gelen darbe ne kadar büyük olursa, kapı o kadar açık olur, bu da daha fazla insanın geçeceği anlamına gelir.
Bu nedenle, kapıyı bir geçiş direnci olarak hayal ederek şu sonuca varabiliriz: taban (kapı) üzerindeki etki ne kadar büyükse, doğrudan kutuplama durumunda ana yük taşıyıcılarına (insanlara) karşı direnç o kadar az olur. Polarite ters çevrilmişse (kapı kilitliyse), o zaman yüklerin (insanların) hareketi olmayacaktır.
Transistör(transistör) - üç terminali (genellikle) olan bir yarı iletken eleman, bunlardan biri ( kolektör) güçlü bir akım sağlanır ve diğeri ( temel) zayıf servis yaptı ( kontrol akımı). Kontrol akımının belirli bir gücünde sanki bir vana “açılır” ve akım koleksiyoncudan akmaya başlıyor Açıküçüncü çıktı ( yayıcı).
Yani, bir transistör bir nevi kapak belirli bir akım gücünde direnci keskin bir şekilde azaltır ve akımı daha da gönderir (kollektörden yayıcıya). Bunun nedeni, belirli koşullar altında elektronu olan deliklerin onu kaybetmesi, yenisini kabul etmesi vb. bir daire içinde. Eğer tabana elektrik akımı uygulanmazsa, transistör dengeli durumda olacak ve yayıcıya akım iletmeyecektir.
Modern elektronik çiplerde transistör sayısı milyarlarca rakam. Öncelikle hesaplamalar için kullanılırlar ve karmaşık bağlantılardan oluşurlar.
Esas olarak transistörlerde kullanılan yarı iletken malzemeler şunlardır: silikon, galyum arsenit Ve germanyum. Transistörler de var karbon nanotüpler, şeffaf ekranlar için LCD Ve polimer(en umut verici).
Transistör türleri:
Bipolar– yük taşıyıcılarının hem elektron hem de “delik” olabildiği transistörler. Akım şöyle akabilir vericiye doğru, Bu yüzden koleksiyoncuya doğru. Akışı kontrol etmek için belirli kontrol akımları kullanılır.
– elektrik akışının bir elektrik alanı aracılığıyla kontrol edildiği yaygın cihazlar. Yani, daha büyük bir alan oluştuğunda, daha fazla elektron onun tarafından yakalanır ve yükleri daha fazla aktaramaz. Yani bu, aktarılan yük miktarını değiştirebilen bir tür valftir (eğer alan etkili transistör kontrol ediliyorsa) P-N— geçiş). Bu transistörlerin ayırt edici özelliği, yüksek giriş voltajı ve yüksek voltaj kazancıdır.
Kombine– kombine dirençli transistörler veya tek bir mahfazadaki diğer transistörler. Çeşitli amaçlara hizmet ederler, ancak esas olarak mevcut kazancı artırmak için kullanılırlar.
Alt türler:
Biyo-transistörler– canlı organizmalara zarar vermeden tıpta ve biyoteknolojide kullanılabilecek biyolojik polimerlere dayanmaktadır. Metaloproteinler, klorofil A (ıspanaktan elde edilen) ve tütün mozaik virüsü üzerinde çalışmalar yapılmıştır.
Tek elektronlu transistörler– ilk olarak Rus bilim adamları tarafından yaratıldı 1996. Öncekilerden farklı olarak oda sıcaklığında çalışabiliyorlardı. Çalışma prensibi alan etkili transistöre benzer, ancak daha incelikli. Sinyal verici bir veya daha fazla elektrondur. Bu transistöre nano ve kuantum transistörü de denir. Gelecekte bu teknolojiyi kullanarak bu büyüklükte transistörler yaratmayı umuyorlar. 10 nm'den az, temelli grafen.
Transistörler ne için kullanılır?
Transistörler kullanılır amplifikasyon devreleri, lambalar, elektrik motorları ve akım veya konumda hızlı değişikliklerin gerekli olduğu diğer cihazlar Açıkkapalı. Transistör akımı sınırlayabilir veya sorunsuz veya yöntemle nabız—Duraklat. İkincisi daha çok -kontrol için kullanılır. Güçlü bir güç kaynağı kullanarak bunu kendi üzerinden iletir ve zayıf bir akımla düzenler.
Akım transistör devresini açmak için yeterli değilse, o zaman kullanın birkaç transistör daha yüksek hassasiyetle, kademeli bir şekilde bağlanır.
Tamamen dijital amplifikatörlere dayalı olarak bir veya daha fazla paket halinde bağlanan güçlü transistörler kullanılır. Sık sık ihtiyaç duyarlar ek soğutma. Çoğu programda, şu şekilde çalışırlar: anahtar modu(anahtar modunda).
Transistörler de kullanılıyor güç sistemlerinde, hem dijital hem de analog ( anakartlar, video kartları, Güç kaynakları&vesaire).
Merkezi işlemciler Ayrıca özel amaçlar için belirli bir sırayla bağlanan milyonlarca ve milyarlarca transistörden oluşur. hesaplamalar.
Her transistör grubu, sinyali belirli bir şekilde kodlar ve işlenmek üzere daha ileri iletir. Her türlü ve ROM anılar da transistörlerden oluşur.
Tüm mikroelektroniğin başarıları pratikte olurdu imkansız transistörlerin icadı ve kullanımı olmadan. En az bir transistör olmadan en az bir elektronik cihazı hayal etmek zordur.
Transistörler üç çıkışa sahip yarı iletken triyotlardır. Ana özellikleri, nispeten düşük giriş sinyalleri kullanarak devrenin çıkışlarındaki yüksek akımı kontrol edebilmeleridir.
Modern karmaşık elektrikli cihazlarda kullanılan radyo bileşenleri için alan etkili transistörler kullanılır. Bu elemanların özellikleri sayesinde baskılı devre kartlarının elektrik devrelerindeki akım açılıp kapatılır veya yükseltilir.
Alan etkili transistör nedir?
Alan etkili transistörler, iki kontağa akan akımın üçüncü kontağın elektrik alan voltajı ile kontrol edilebildiği üç veya dört kontaklı cihazlardır. iki kontaktaki üçüncü kontaktaki elektrik alanının voltajı ile düzenlenir. Sonuç olarak bu tür transistörlere alan etkili transistörler denir.
Cihazda bulunan kişilerin adları ve işlevleri:
- Kaynaklar - n bölümünde bulunan, gelen elektrik akımına sahip kontaklar;
- Drenajlar, n bölümünde bulunan, giden, işlenmiş akımla temas halindedir;
- Kapılar, cihazın veriminin ayarlandığı voltajı değiştirerek p bölümünde bulunan kontaklardır.
N-p eklemli alan etkili transistörler akımı kontrol etmenizi sağlayan özel tiplerdir. Kural olarak, bu iki bölgenin sınırlarında oluşan bir bölüm olan p-n kavşaklarının bölümünü geçmeden akımın içlerinden akması bakımından basit olanlardan farklıdırlar. P-n alanının boyutları ayarlanabilir.
Video “Alan etkili transistörler hakkında ayrıntılı bilgi”
Alan etkili transistör türleri
N-p bağlantılara sahip bir alan etkili transistör, aşağıdakilere bağlı olarak birkaç sınıfa ayrılır:
- İletken kanal tipinden: n veya r. Kanallar işaretleri, kutupları ve kontrol sinyallerini etkiler. N-kesitinin işaretinin tersi olmalıdırlar.
- Cihazların yapısından: dağınık, p-n bağlantıları boyunca alaşımlı, Schottky kapılı, ince film.
- Toplam kişi sayısından: üç veya dört kişi olabilir. Dört temas cihazı için alt tabakalar da kapıdır.
- Kullanılan malzemelerden: germanyum, silikon, galyum arsenit.
Buna karşılık, transistörün çalışma prensibine bağlı olarak sınıfların bölünmesi gerçekleşir:
- p-n bağlantılarıyla kontrol edilen cihazlar;
- yalıtımlı kapılara veya Schottky bariyerlere sahip cihazlar.
Alan etkili transistörün çalışma prensibi
Kontrol p-n bağlantılarına sahip aptallar için alan etkili bir transistörün nasıl çalıştığı hakkında basit sözlerle konuşursak, şunu belirtmekte fayda var: radyo bileşenleri iki bölümden oluşur: p-kavşakları ve n-kavşakları. N bölümünden bir elektrik akımı geçiyor. P bölümü örtüşen bir bölgedir, bir tür valftir. Belli bir miktar baskı uyguladığınızda bölgeyi tıkayacak ve akımın geçişini engelleyecektir. Veya tam tersi basınç azaldıkça geçen akım miktarı artacaktır. Bu basınç sonucunda nehir kısmında bulunan kapıların kontaklarında gerilim artar.
Kontrol p-n kanal bağlantılarına sahip cihazlar, bu tiplerden birinin elektrik iletkenliğine sahip yarı iletken levhalardır. Drenaj ve kaynak kontakları plakaların uç taraflarına, kapı kontakları ise ortasına bağlanır. Cihazın çalışma prensibi p-n bağlantılarının uzaysal kalınlığının değiştirilmesine dayanmaktadır. Engelleme bölgelerinde neredeyse hiç mobil yük taşıyıcı bulunmadığından iletkenlikleri sıfırdır. Yarı iletken levhalarda engelleme katmanının etkilenmediği bölgelerde akım ileten kanallar oluşturulur. Kaynağa göre negatif bir voltaj uygulanırsa, yük taşıyıcılarının aktığı kapıda bir akım oluşur.
Yalıtımlı kapılar, üzerlerine ince bir dielektrik tabakasının yerleştirilmesiyle karakterize edilir. Bu cihaz elektrik alanları prensibine göre çalışır. Onu yok etmek için sadece biraz elektrik gerekir. Bu bakımdan 1000 V'u aşabilecek statik voltajın önlenmesi için viral tipteki elektriğin etkisini en aza indirecek cihazlara özel muhafazalar oluşturmak gerekmektedir.
Alan etkili transistör ne için kullanılır?
Karmaşık elektrik mühendisliği türlerinin çalışması göz önüne alındığında, entegre devrenin bu kadar önemli bir bileşeninin alan etkili transistör olarak çalışmasını düşünmeye değer. Bu elemanı kullanmanın asıl görevi beş temel alanda yatmaktadır ve bu nedenle transistör aşağıdakiler için kullanılır:
- Yüksek frekanslı amplifikasyon.
- Düşük frekans artışı.
- Modülasyonlar.
- DC amplifikasyonu.
- Anahtar cihazlar (anahtarlar).
Basit bir örnek olarak, bir transistör anahtarının çalışması, bir düzenlemede bir mikrofon ve bir ampul olarak temsil edilebilir. Mikrofon sayesinde kilitli cihazın bulunduğu bölgeye akan elektrik akımının görünümünü etkileyen ses titreşimleri yakalanır. Akımın varlığı, cihazın açılmasını ve ampullerin bağlı olduğu elektrik devresinin açılmasını etkiler. İkincisi, mikrofon sesi aldıktan sonra yanar, ancak mikrofona bağlı olmayan ve daha güçlü güç kaynakları nedeniyle yanarlar.
Modülasyon bilgi sinyallerini kontrol etmek için kullanılır. Sinyaller salınım frekanslarını kontrol eder. Modülasyon, yüksek kaliteli ses radyo sinyalleri, ses frekanslarının televizyon yayınlarına iletilmesi, renkli görüntülerin ve televizyon sinyallerinin yüksek kalitede yayınlanması için kullanılır. Modülasyon, yüksek kaliteli malzemelerle çalışmanın gerekli olduğu her yerde kullanılır.
Amplifikatörler olarak, alan etkili transistörler aşağıdaki prensibe göre basitleştirilmiş bir biçimde çalışır: grafiksel olarak, herhangi bir sinyal, özellikle ses sinyalleri, uzunluğunun zaman aralığı ve kırılmaların yüksekliği olduğu kesikli bir çizgi olarak temsil edilebilir. ses frekansıdır. Sesi yükseltmek için, radyo bileşenine, istenen frekansı elde eden, ancak kontrol kontaklarına zayıf sinyallerin sağlanması nedeniyle daha yüksek bir değere sahip güçlü bir voltaj akışı sağlanır. Başka bir deyişle, cihaz sayesinde orijinal çizginin orantılı olarak yeniden çizilmesi, ancak daha yüksek bir tepe değeriyle gerçekleşmesi sağlanır.
Aptallar için alan etkili transistör nasıl kullanılır?
Satış için pazara giren ve kontrol p-n bağlantılarına sahip alan etkili transistörlerin kullanıldığı ilk cihazlar işitme cihazlarıydı. Buluşları 20. yüzyılın ellili yıllarında gerçekleşti. Daha büyük ölçekte telefon santralleri için unsur olarak kullanıldılar.
Günümüzde bu tür cihazların kullanımı elektrik mühendisliğinin birçok türünde görülebilmektedir. Küçük boyutlara ve geniş bir özellik listesine sahip olan alan etkili transistörler, mutfak aletlerinde (tost makineleri, su ısıtıcıları, mikrodalga fırınlar), bilgisayarlarda, ses ve video ekipmanlarında ve diğer elektrikli cihazlarda bulunur. Yangın güvenliği alarm sistemlerinde kullanılırlar.
Endüstriyel işletmelerde, takım tezgahlarındaki gücü düzenlemek için transistör ekipmanı kullanılır. Taşımacılık sektöründe trenlere, lokomotiflere ve kişisel araçlara yönelik yakıt enjeksiyon sistemlerine monte edilirler. Konut ve toplumsal hizmetler sektöründe transistörler, dağıtım ve sokak aydınlatma kontrol sistemlerinin izlenmesini mümkün kılar.
Ayrıca transistörlerin en popüler kullanıldığı alan işlemcilerde kullanılan bileşenlerin imalatıdır. Her işlemcinin tasarımı, frekans 1,5 GHz'den fazla arttığında daha fazla enerji tüketimi gerektiren birden fazla minyatür radyo bileşeni içerir. Bunlarla bağlantılı olarak işlemci teknolojisi geliştiricileri saat frekansını artırmak yerine çok çekirdekli ekipmanlar oluşturmaya karar verdi.
Alan etkili transistörlerin avantajları ve dezavantajları
Alan etkili transistörlerin evrensel özellikleri nedeniyle kullanılması, diğer transistör türlerinin atlanmasını mümkün kılmıştır. Anahtar olarak entegre devreye yaygın olarak uygulanırlar.
Avantajları:
- parça basamakları az miktarda enerji tüketir;
- amplifikasyon göstergeleri diğer benzer cihazların değerlerini aşıyor;
- kapıda akım olmaması nedeniyle yüksek gürültü bağışıklığı elde edilir;
- daha yüksek açılma ve kapanma hızlarına sahiptir ve diğer transistörlerin erişemeyeceği frekanslarda çalışır.
Kusurlar:
- yıkıma yol açan yüksek sıcaklıklara daha az dayanıklı;
- 1,5 GHz'in üzerindeki frekanslarda tüketilen enerji miktarı hızla artar;
- Statik elektrik türlerine duyarlıdır.
Alan etkili transistörün temelini oluşturan yarı iletken malzemelerin sahip olduğu özellikler sayesinde cihazın ev ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmasına olanak sağlar. Modern insanların kullandığı çeşitli ev aletleri, alan etkili transistörlerle donatılmıştır.
Video “Alan etkili transistörün tasarımı ve çalışma prensibi”
Elektronik bizi her yerde kuşatıyor. Ancak neredeyse hiç kimse bu işin nasıl yürüdüğünü düşünmüyor. Aslında oldukça basit. Bugün göstermeye çalışacağımız şey tam olarak budur. Transistör gibi önemli bir unsurla başlayalım. Size bunun ne olduğunu, ne yaptığını ve transistörün nasıl çalıştığını anlatacağız.
Transistör nedir?
Transistör– elektrik akımını kontrol etmek için tasarlanmış yarı iletken bir cihaz.
Transistörler nerede kullanılır? Evet her yerde! Neredeyse hiçbir modern elektrik devresi transistörler olmadan yapamaz. Bilgisayar ekipmanı, ses ve video ekipmanı üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Ne zaman Sovyet mikro devreleri dünyanın en büyüğüydü, geçti ve modern transistörlerin boyutu çok küçük. Böylece, en küçük cihazların boyutu bir nanometre mertebesindedir!
Konsol nano- on üzeri eksi dokuzuncu kuvvet düzeyinde bir değeri belirtir.
Ancak öncelikli olarak enerji ve sanayi alanlarında kullanılan dev örnekleri de bulunmaktadır.
Farklı transistör türleri vardır: bipolar ve polar, doğrudan ve ters iletim. Ancak bu cihazların çalışması aynı prensibe dayanmaktadır. Transistör yarı iletken bir cihazdır. Bilindiği gibi bir yarı iletkende yük taşıyıcıları elektronlar veya deliklerdir.
Fazla elektronun bulunduğu bölge harfle gösterilir N(negatif) ve delik iletkenliğine sahip bölge P(pozitif).
Bir transistör nasıl çalışır?
Her şeyi netleştirmek için gelin çalışmaya bakalım bipolar transistör (en popüler tip).
(bundan sonra sadece transistör olarak anılacaktır) bir yarı iletken kristaldir (çoğunlukla kullanılır) silikon veya germanyum), farklı elektriksel iletkenliklere sahip üç bölgeye ayrılmıştır. Bölgeler buna göre adlandırılır kolektör, temel Ve yayıcı. Transistörün cihazı ve şematik gösterimi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
İleri ve geri iletim transistörlerini ayırın. P-n-p transistörlerine ileri iletim transistörleri, n-p-n transistörlerine ise ters iletim transistörleri denir.
Şimdi transistörlerin iki çalışma modundan bahsedelim. Transistörün çalışması bir su musluğunun veya vanasının çalışmasına benzer. Sadece su yerine elektrik akımı var. Transistörün iki olası durumu vardır: çalışma (transistör açık) ve dinlenme durumu (transistör kapalı).
Bu ne anlama geliyor? Transistör kapatıldığında üzerinden akım geçmez. Açık durumda, tabana küçük bir kontrol akımı uygulandığında, transistör açılır ve yayıcı-toplayıcıdan büyük bir akım akmaya başlar.
Bir transistördeki fiziksel süreçler
Ve şimdi her şeyin neden bu şekilde olduğu, yani transistörün neden açılıp kapandığı hakkında daha fazla bilgi. Bipolar bir transistörü ele alalım. Bırak olsun n-p-n transistör.
Kollektör ile emitör arasına bir güç kaynağı bağlarsanız, kollektörden gelen elektronlar pozitif tarafa çekilmeye başlayacak ancak kollektör ile emitör arasında akım oluşmayacaktır. Bu, taban katmanı ve yayıcı katmanın kendisi tarafından engellenir.
Baz ile emitör arasına ek bir kaynak bağlarsanız emitörün n bölgesinden gelen elektronlar baz bölgesine nüfuz etmeye başlayacaktır. Sonuç olarak, taban alanı serbest elektronlarla zenginleşecek, bunların bir kısmı deliklerle yeniden birleşecek, bir kısmı tabanın artı kısmına akacak ve bir kısmı (çoğu) toplayıcıya gidecek.
Böylece transistörün açık olduğu ortaya çıkıyor ve yayıcı-kolektör akımı onun içinde akıyor. Eğer baz voltajı arttırılırsa kollektör-emetör akımı da artacaktır. Ayrıca kontrol voltajındaki küçük bir değişiklikle kollektör-emetörden geçen akımda önemli bir artış gözlenir. Yükselteçlerdeki transistörlerin çalışması bu etkiye dayanmaktadır.
Kısaca transistörlerin çalışma şeklinin özü budur. Bipolar transistörleri kullanarak bir güç amplifikatörünü gece boyunca hesaplamanız mı gerekiyor, yoksa bir transistörün çalışmasını incelemek için laboratuvar çalışması mı yapmanız gerekiyor? Öğrenci hizmetleri uzmanlarımızın yardımını kullanırsanız, yeni başlayanlar için bile bu bir sorun değildir.
Ders çalışmak gibi önemli konularda profesyonel yardım almaktan çekinmeyin! Artık transistörler hakkında bir fikriniz olduğuna göre, rahatlayıp Korn'un "Twisted transistor" adlı videosunu izlemenizi öneririz! Örneğin Yazışma Öğrencisi ile iletişime geçmeye karar verdiniz.