Hvordan fungerer en transistor, og hvor bruges den?

Et radio-elektronisk element lavet af halvledermateriale, ved hjælp af et inputsignal, skaber, forstærker, ændrer impulser i integrerede kredsløb og systemer til lagring, behandling og transmission af information. En transistor er en modstand, hvis funktioner reguleres af spændingen mellem emitter og base eller source og gate, afhængigt af typen af ​​modul.

Typer af transistorer

Konvertere bruges i vid udstrækning til produktion af digitale og analoge mikrokredsløb til nulstilling af statisk forbrugerstrøm og opnåelse af forbedret linearitet. Typerne af transistorer adskiller sig ved, at nogle styres af en spændingsændring, sidstnævnte er reguleret af en strømafvigelse.

Feltmodulerne arbejder med øget DC-modstand, højfrekvent transformation øger ikke energiomkostningerne.Hvis vi siger, hvad en transistor er i enkle vendinger, så er dette et modul med en høj forstærkningsmargin. Denne egenskab er større hos markarter end hos bipolære typer. Førstnævnte har ikke ladningsbærerresorption, hvilket fremskynder driften.

Felthalvledere bruges oftere på grund af deres fordele i forhold til bipolære typer:

• kraftig modstand ved indgangen ved jævnstrøm og høj frekvens, dette reducerer energitabet til kontrol;
• mangel på akkumulering af mindre elektroner, hvilket accelererer transistorens drift;
• transport af partikler i bevægelse;
• stabilitet med temperaturafvigelser;
• lille støj på grund af manglende injektion;
• lavt strømforbrug under drift.

Typerne af transistorer og deres egenskaber bestemmer formålet. Opvarmning af den bipolære konverter øger strømmen langs vejen fra solfangeren til emitteren. De har en negativ modstandskoefficient, og mobile bærere strømmer til opsamlingsenheden fra emitteren. Den tynde base er adskilt af p-n-forbindelser, og strømmen opstår kun, når bevægelige partikler akkumuleres og sprøjtes ind i basen. Nogle ladningsbærere fanges af et tilstødende p-n-kryds og accelereres, det er sådan, transistorernes parametre beregnes.

FET'er har en anden slags fordel, som skal nævnes for dummies. De er forbundet parallelt uden at udligne modstanden. Modstande bruges ikke til dette formål, da indikatoren øges automatisk, når belastningen ændres. For at opnå en høj værdi af koblingsstrømmen rekrutteres et kompleks af moduler, som bruges i invertere eller andre enheder.

Det er umuligt at forbinde en bipolær transistor parallelt, bestemmelsen af ​​funktionelle parametre fører til, at der detekteres en termisk sammenbrud af irreversibel karakter. Disse egenskaber er relateret til de tekniske kvaliteter af simple p-n-kanaler. Modulerne er forbundet parallelt ved hjælp af modstande for at udligne strømmen i emitterkredsløbene. Afhængigt af de funktionelle egenskaber og individuelle specifikationer skelnes bipolære og felttyper i klassificeringen af ​​transistorer.

Bipolære transistorer

Bipolære designs fremstilles som halvlederenheder med tre ledere. Lag med hul-p-ledningsevne eller urenheds-n-ledningsevne er tilvejebragt i hver af elektroderne. Valget af et komplet sæt lag bestemmer frigivelsen af ​​p-n-p eller n-p-n typer af enheder. I det øjeblik enheden tændes, overføres forskellige typer ladninger samtidigt af huller og elektroner, 2 typer partikler er involveret.

Bærere bevæger sig på grund af diffusionsmekanismen. Atomer og molekyler af et stof trænger ind i det intermolekylære gitter af et nabomateriale, hvorefter deres koncentration udjævnes i hele volumen. Transport foregår fra områder med høj komprimering til områder med lavt indhold.

Elektroner forplanter sig også under påvirkning af et kraftfelt omkring partikler med en ujævn inklusion af legeringsadditiver i basismassen. For at fremskynde driften af ​​enheden gøres elektroden, der er forbundet til mellemlaget, tynd. De yderste ledere kaldes emitter og kollektor. Den omvendte spændingskarakteristik af overgangen er ligegyldig.

FET'er

Felteffekttransistoren styrer modstanden ved hjælp af et elektrisk tværfelt, der opstår fra den påførte spænding. Det sted, hvorfra elektronerne bevæger sig ind i kanalen, kaldes kilden, og drænet ligner slutpunktet for ladningers indgang. Styrespændingen går gennem en leder kaldet porten. Enheder er opdelt i 2 typer:

• med kontrol p-n-kryds;
• MIS transistorer med en isoleret gate.

Enheder af den første type indeholder en halvlederwafer i designet, som er forbundet til det kontrollerede kredsløb ved hjælp af elektroder på modsatte sider (dræn og kilde). Et sted med en anden type ledningsevne opstår, efter at pladen er forbundet med porten. En konstant forspændingskilde indsat i indgangskredsløbet frembringer en blokeringsspænding ved krydset.

Kilden til den forstærkede impuls er også placeret i indgangskredsløbet. Efter ændring af spændingen ved indgangen transformeres den tilsvarende indikator ved p-n krydset. Lagtykkelsen og tværsnitsarealet af kanalforbindelsen i krystallen, som transmitterer strømmen af ​​ladede elektroner, modificeres. Kanalbredden afhænger af mellemrummet mellem udtømningsområdet (under porten) og substratet. Styrestrømmen ved start- og slutpunkterne styres ved at ændre bredden af ​​udtømningsområdet.

MIS-transistoren er kendetegnet ved, at dens gate er adskilt af isolering fra kanallaget. I en halvlederkrystal, kaldet et substrat, dannes dopede steder med det modsatte fortegn. Ledere er installeret på dem - et dræn og en kilde, mellem hvilke et dielektrikum er placeret i en afstand på mindre end en mikron. På isolatoren er der en metalelektrode - en lukker.På grund af den resulterende struktur, der indeholder et metal, et dielektrisk lag og en halvleder, får transistorerne forkortelsen MIS.

Enhed og funktionsprincip for begyndere

Teknologier fungerer ikke kun med en ladning af elektricitet, men også med et magnetfelt, lyskvanter og fotoner. Transistorens funktionsprincip ligger i de tilstande, som enheden skifter imellem. Modsat små og store signaler, åben og lukket tilstand - dette er enhedernes dobbelte arbejde.

Sammen med halvledermaterialet i sammensætningen, brugt i form af en enkelt krystal, dopet nogle steder, har transistoren i sit design:

• konklusioner fra metal;
• dielektriske isolatorer;
• etui af transistorer lavet af glas, metal, plastik, cermet.

Før opfindelsen af ​​bipolære eller polære enheder blev elektroniske vakuumrør brugt som aktive elementer. Kredsløbene udviklet til dem, efter modifikation, bruges til produktion af halvlederenheder. De kunne forbindes som en transistor og bruges, da mange af lampernes funktionelle karakteristika er velegnede til at beskrive driften af ​​markarter.

Fordele og ulemper ved at udskifte lamper med transistorer

Opfindelsen af ​​transistorer er en stimulerende faktor for introduktionen af ​​innovative teknologier inden for elektronik. Netværket bruger moderne halvlederelementer, sammenlignet med de gamle lampekredsløb har sådanne udviklinger fordele:

• små dimensioner og lav vægt, hvilket er vigtigt for miniatureelektronik;
• evnen til at anvende automatiserede processer i produktionen af ​​enheder og gruppere stadierne, hvilket reducerer omkostningerne;
• brugen af ​​små strømkilder på grund af behovet for lav spænding;
• øjeblikkelig tænding, opvarmning af katoden er ikke påkrævet;
• øget energieffektivitet på grund af reduceret effekttab;
• styrke og pålidelighed;
• velkoordineret interaktion med yderligere elementer i netværket;
• modstand mod vibrationer og stød.

Ulemper fremgår af følgende bestemmelser:

• siliciumtransistorer fungerer ikke ved spændinger større end 1 kW, lamper er effektive ved hastigheder over 1-2 kW;
• ved brug af transistorer i højeffekts sendenetværk eller mikrobølgesendere, kræves matchning af laveffektforstærkere forbundet parallelt;
• halvlederelementers sårbarhed over for virkningerne af et elektromagnetisk signal;
• en følsom reaktion på kosmiske stråler og stråling, der kræver udvikling af resistente strålingsmikrokredsløb i denne henseende.

Skift ordninger

For at arbejde i et enkelt kredsløb kræver transistoren 2 udgange ved indgang og udgang. Næsten alle typer halvlederenheder har kun 3 tilslutningspunkter. For at komme ud af en vanskelig situation er en af ​​enderne tildelt som en fælles. Dette fører til 3 almindelige tilslutningsskemaer:

• til bipolær transistor;
• polær enhed;
• med åbent afløb (samler).

Det bipolære modul er forbundet med en fælles emitter til både spænding og strøm (MA) forstærkning. I andre tilfælde matcher det benene på en digital chip, når der er en stor spænding mellem det ydre kredsløb og den indre ledningsplan.Sådan fungerer den fælles kollektorforbindelse, og der observeres kun en stigning i strømstyrken (OK). Hvis du skal øge spændingen, så introduceres elementet med en fælles base (OB). Muligheden fungerer godt i sammensatte kaskadekredsløb, men er sjældent indstillet i enkelttransistorprojekter.

Felthalvlederenheder af MIS-varianter og ved hjælp af en p-n-forbindelse er inkluderet i kredsløbet:

• med en fælles emitter (CI) - en forbindelse svarende til OE for et modul af bipolær type
• med en enkelt udgang (OS) - en plan af typen OK;
• med en ledskodde (OZ) - en lignende beskrivelse af OB.

I open-drain planer er transistoren tændt med en fælles emitter som en del af mikrokredsløbet. Kollektorudgangen er ikke forbundet til andre dele af modulet, og belastningen går til det eksterne stik. Valget af spændingsintensitet og kollektorstrømstyrke foretages efter installationen af ​​projektet. Open-drain-enheder fungerer i kredsløb med kraftige udgangstrin, busdrivere, TTL-logiske kredsløb.

Hvad er transistorer til?

Omfanget er afgrænset afhængig af enhedstype - bipolært modul eller felt. Hvorfor er der brug for transistorer? Hvis der er behov for lavstrøm, for eksempel i digitale planer, bruges markvisninger. Analoge kredsløb opnår høj forstærkningslinearitet over en række forsyningsspændinger og udgange.

Installationsområder for bipolære transistorer er forstærkere, deres kombinationer, detektorer, modulatorer, transistorlogistikkredsløb og invertere af logisk type.

Anvendelsessteder for transistorer afhænger af deres egenskaber. De fungerer i 2 tilstande:

• på en forstærkende måde at ændre udgangsimpulsen med små afvigelser af styresignalet;
• i nøglereguleringen, der kontrollerer strømforsyningen af ​​belastninger med en svag indgangsstrøm, er transistoren helt lukket eller åben.

Typen af ​​halvledermodul ændrer ikke betingelserne for dets drift. Kilden er forbundet med belastningen, for eksempel en kontakt, en forstærker, en belysningsenhed, det kan være en elektronisk sensor eller en kraftig tilstødende transistor. Ved hjælp af strøm begynder driften af ​​belastningsanordningen, og transistoren er forbundet til kredsløbet mellem installationen og kilden. Halvledermodulet begrænser styrken af ​​den energi, der leveres til enheden.

Modstanden ved transistorens udgang transformeres afhængigt af spændingen på styrelederen. Strømstyrken og spændingen ved kredsløbets begyndelses- og slutpunkt ændres og stiger eller falder og afhænger af typen af ​​transistor og hvordan den er forbundet. Styringen af ​​en kontrolleret strømforsyning fører til en stigning i strømstyrken, en effektimpuls eller en stigning i spændingen.

Transistorer af begge typer bruges i følgende tilfælde:

1. I digital regulering. Eksperimentelle designs af digitale forstærkerkredsløb baseret på digital-til-analog-konvertere (DAC) er blevet udviklet.
2. i impulsgeneratorer. Afhængigt af samlingstypen fungerer transistoren i en nøgle- eller lineær rækkefølge for at gengive henholdsvis kvadratiske eller vilkårlige signaler.
3. I elektroniske hardwareenheder. For at beskytte information og programmer mod tyveri, ulovlig hacking og brug. Betjeningen foregår i nøgletilstand, strømstyrken styres i analog form og reguleres ved hjælp af pulsbredden.Transistorer er placeret i drevene af elektriske motorer, skiftende spændingsstabilisatorer.

Monokrystallinske halvledere og åbne og lukke moduler øger effekten, men fungerer kun som switche. I digitale enheder bruges felttransistorer som økonomiske moduler. Fremstillingsteknologier i konceptet med integrerede eksperimenter sørger for produktion af transistorer på en enkelt siliciumchip.

Miniaturiseringen af ​​krystaller fører til hurtigere computere, mindre energi og mindre varme.

Lignende artikler: