Rádioelektronický prvok vyrobený z polovodičového materiálu pomocou vstupného signálu vytvára, zosilňuje, mení impulzy v integrovaných obvodoch a systémoch na ukladanie, spracovanie a prenos informácií. Tranzistor je odpor, ktorého funkcie sú regulované napätím medzi emitorom a základňou alebo zdrojom a bránou, v závislosti od typu modulu.
Obsah
Typy tranzistorov
Prevodníky sú široko používané pri výrobe digitálnych a analógových mikroobvodov na nulovanie statického prúdu spotrebiteľa a získanie zlepšenej linearity. Typy tranzistorov sa líšia tým, že niektoré sú riadené zmenou napätia, druhé sú regulované prúdovou odchýlkou.
Poľné moduly pracujú so zvýšeným jednosmerným odporom, vysokofrekvenčná transformácia nezvyšuje náklady na energiu.Ak zjednodušene povieme, čo je tranzistor, potom ide o modul s vysokou ziskovou rezervou. Táto charakteristika je väčšia u poľných druhov ako u bipolárnych typov. Prvé nemajú resorpciu nosiča náboja, čo urýchľuje prevádzku.
Poľné polovodiče sa používajú častejšie kvôli ich výhodám oproti bipolárnym typom:
- silný odpor na vstupe pri jednosmernom prúde a vysokej frekvencii, čo znižuje energetické straty na riadenie;
- nedostatok akumulácie menších elektrónov, čo urýchľuje činnosť tranzistora;
- transport pohybujúcich sa častíc;
- stabilita s teplotnými odchýlkami;
- malý hluk v dôsledku nedostatku vstrekovania;
- nízka spotreba energie počas prevádzky.
Typy tranzistorov a ich vlastnosti určujú účel. Zahrievanie meniča bipolárneho typu zvyšuje prúd pozdĺž cesty od kolektora k emitoru. Majú negatívny koeficient odporu a mobilné nosiče prúdia do zberného zariadenia z žiariča. Tenká základňa je oddelená p-n prechodmi a prúd vzniká iba vtedy, keď sa pohybujúce častice hromadia a sú vstrekované do základne. Niektoré nosiče náboja sú zachytené susedným p-n prechodom a zrýchlené, takto sa počítajú parametre tranzistorov.
FET majú ďalšiu výhodu, ktorú treba spomenúť pre figuríny. Sú zapojené paralelne bez vyrovnávania odporu. Rezistory sa na tento účel nepoužívajú, pretože indikátor sa automaticky zvyšuje pri zmene zaťaženia. Na získanie vysokej hodnoty spínacieho prúdu sa zhromažďuje komplex modulov, ktorý sa používa v meničoch alebo iných zariadeniach.
Paralelne nie je možné pripojiť bipolárny tranzistor, určenie funkčných parametrov vedie k tomu, že sa zistí tepelný prieraz nezvratného charakteru. Tieto vlastnosti súvisia s technickými vlastnosťami jednoduchých p-n kanálov. Moduly sú zapojené paralelne pomocou rezistorov na vyrovnanie prúdu v obvodoch emitora. V závislosti od funkčných vlastností a individuálnych špecifík sa v klasifikácii tranzistorov rozlišujú bipolárne a poliové typy.
Bipolárne tranzistory
Bipolárne konštrukcie sa vyrábajú ako polovodičové prvky s tromi vodičmi. Vrstvy s dierovou p-vodivosťou alebo nečistotou n-vodivosťou sú poskytnuté v každej z elektród. Výber kompletnej sady vrstiev určuje uvoľnenie zariadení typu p-n-p alebo n-p-n. V momente zapnutia zariadenia sa súčasne prenášajú rôzne typy nábojov dierami a elektrónmi, ide o 2 typy častíc.
Nosiče sa pohybujú vďaka difúznemu mechanizmu. Atómy a molekuly látky prenikajú do medzimolekulovej mriežky susedného materiálu, potom sa ich koncentrácia vyrovná v celom objeme. Transport prebieha z oblastí s vysokým zhutnením do oblastí s nízkym obsahom.
Elektróny sa tiež šíria pôsobením silového poľa okolo častíc s nerovnomerným začlenením legujúcich prísad do základnej hmoty. Na urýchlenie prevádzky zariadenia je elektróda pripojená k strednej vrstve vyrobená tenkou. Vonkajšie vodiče sa nazývajú emitor a kolektor. Reverzná napäťová charakteristika prechodu nie je dôležitá.
FET
Tranzistor s efektom poľa riadi odpor pomocou elektrického priečneho poľa vznikajúceho z aplikovaného napätia. Miesto, z ktorého sa elektróny presúvajú do kanála, sa nazýva zdroj a odtok vyzerá ako koncový bod vstupu nábojov. Riadiace napätie prechádza vodičom nazývaným brána. Zariadenia sú rozdelené do 2 typov:
- s kontrolným p-n-prechodom;
- MIS tranzistory s izolovaným hradlom.
Zariadenia prvého typu obsahujú v prevedení polovodičový plátok, ktorý je pripojený k riadenému obvodu pomocou elektród na opačných stranách (odtok a zdroj). Miesto s iným typom vodivosti vzniká po pripojení platne k bráne. Zdroj konštantného predpätia vložený do vstupného obvodu vytvára blokovacie napätie na križovatke.
Vo vstupnom obvode sa nachádza aj zdroj zosilneného impulzu. Po zmene napätia na vstupe sa transformuje zodpovedajúci indikátor na p-n prechode. Upraví sa hrúbka vrstvy a plocha prierezu kanálového spojenia v kryštáli, ktorý prenáša tok nabitých elektrónov. Šírka kanála závisí od priestoru medzi oblasťou vyčerpania (pod bránou) a substrátom. Riadiaci prúd v počiatočnom a koncovom bode je riadený zmenou šírky oblasti vyčerpania.
Tranzistor MIS sa vyznačuje tým, že jeho hradlo je oddelené izoláciou od kanálovej vrstvy. V polovodičovom kryštáli, nazývanom substrát, sa vytvárajú dotované miesta s opačným znamienkom. Na nich sú inštalované vodiče - odtok a zdroj, medzi ktorými je dielektrikum umiestnené vo vzdialenosti menšej ako mikrón. Na izolátore je kovová elektróda - uzávierka.Vďaka výslednej štruktúre obsahujúcej kov, dielektrickú vrstvu a polovodič sú tranzistory označené skratkou MIS.
Zariadenie a princíp činnosti pre začiatočníkov
Technológie pracujú nielen s nábojom elektriny, ale aj s magnetickým poľom, svetelnými kvantami a fotónmi. Princíp činnosti tranzistora spočíva v stavoch, medzi ktorými zariadenie prepína. Opačný malý a veľký signál, otvorený a zatvorený stav - to je dvojitá práca zariadení.
Spolu s polovodičovým materiálom v kompozícii, použitým vo forme monokryštálu, dopovaného na niektorých miestach, má tranzistor vo svojom dizajne:
- závery z kovu;
- dielektrické izolátory;
- puzdro tranzistorov zo skla, kovu, plastu, cermetu.
Pred vynálezom bipolárnych alebo polárnych zariadení sa ako aktívne prvky používali elektronické vákuové trubice. Pre ne vyvinuté obvody sa po úprave využívajú pri výrobe polovodičových súčiastok. Dali by sa zapojiť ako tranzistor a použiť, keďže mnohé z funkčných charakteristík lámp sú vhodné na popis činnosti poľných druhov.
Výhody a nevýhody výmeny lámp za tranzistory
Vynález tranzistorov je stimulujúcim faktorom pre zavádzanie inovatívnych technológií v elektronike. Sieť využíva moderné polovodičové prvky, v porovnaní so starými obvodmi svietidiel má takýto vývoj výhody:
- malé rozmery a nízka hmotnosť, čo je dôležité pre miniatúrnu elektroniku;
- schopnosť aplikovať automatizované procesy pri výrobe zariadení a zoskupovať stupne, čo znižuje náklady;
- použitie malých zdrojov prúdu kvôli potrebe nízkeho napätia;
- okamžité zapnutie, ohrev katódy nie je potrebný;
- zvýšená energetická účinnosť v dôsledku zníženého rozptylu energie;
- pevnosť a spoľahlivosť;
- dobre koordinovaná interakcia s ďalšími prvkami v sieti;
- odolnosť voči vibráciám a nárazom.
Nevýhody sú uvedené v nasledujúcich ustanoveniach:
- kremíkové tranzistory nefungujú pri napätiach vyšších ako 1 kW, žiarovky sú účinné pri rýchlostiach nad 1-2 kW;
- pri použití tranzistorov vo vysokovýkonných vysielacích sieťach alebo mikrovlnných vysielačoch sa vyžaduje prispôsobenie nízkovýkonových zosilňovačov zapojených paralelne;
- zraniteľnosť polovodičových prvkov účinkom elektromagnetického signálu;
- citlivá reakcia na kozmické žiarenie a žiarenie, ktorá si v tomto smere vyžaduje vývoj odolných radiačných mikroobvodov.
Schémy prepínania
Aby tranzistor fungoval v jednom obvode, vyžaduje 2 výstupy na vstupe a výstupe. Takmer všetky typy polovodičových zariadení majú iba 3 body pripojenia. Aby ste sa dostali z ťažkej situácie, jeden z koncov je priradený ako spoločný. To vedie k 3 bežným schémam pripojenia:
- pre bipolárny tranzistor;
- polárne zariadenie;
- s otvoreným odtokom (kolektorom).
Bipolárny modul je spojený so spoločným emitorom na zosilnenie napätia aj prúdu (MA). V iných prípadoch sa zhoduje s kolíkmi digitálneho čipu, keď je medzi vonkajším obvodom a vnútorným zapojením veľké napätie.Takto funguje spoločné zapojenie kolektora a pozoruje sa iba zvýšenie prúdu (OK). Ak potrebujete zvýšiť napätie, potom sa prvok zavedie so spoločnou základňou (OB). Táto možnosť funguje dobre v zložených kaskádových obvodoch, ale zriedka sa nastavuje v projektoch s jedným tranzistorom.
V obvode sú zahrnuté poľné polovodičové zariadenia odrôd MIS a používajúce spojenie p-n:
- so spoločným emitorom (CI) - zapojenie podobné OE modulu bipolárneho typu
- s jedným výstupom (OS) - plán typu OK;
- so spoločným uzáverom (OZ) - podobný popis OB.
V plánoch s otvoreným odtokom je tranzistor zapnutý so spoločným emitorom ako súčasť mikroobvodu. Výstup kolektora nie je pripojený k iným častiam modulu a záťaž ide na externý konektor. Výber intenzity napätia a intenzity kolektorového prúdu sa vykonáva po inštalácii projektu. Zariadenia s otvoreným odtokom pracujú v obvodoch s výkonnými koncovými stupňami, budičmi zbernice, logickými obvodmi TTL.
Na čo sú tranzistory?
Rozsah je ohraničený v závislosti od typu zariadenia - bipolárneho modulu alebo poľa. Prečo sú potrebné tranzistory? Ak je potrebný nízky prúd, napríklad v digitálnych plánoch, používajú sa terénne zobrazenia. Analógové obvody dosahujú vysokú linearitu zisku v celom rozsahu napájacích napätí a výstupov.
Oblasťami inštalácie bipolárnych tranzistorov sú zosilňovače, ich kombinácie, detektory, modulátory, tranzistorové logistické obvody a invertory logického typu.
Miesta použitia tranzistorov závisia od ich vlastností. Pracujú v 2 režimoch:
- zosilňovacím spôsobom, zmena výstupného impulzu s malými odchýlkami riadiaceho signálu;
- pri kľúčovej regulácii, ovládajúcej napájanie záťaží so slabým vstupným prúdom, je tranzistor úplne uzavretý alebo otvorený.
Typ polovodičového modulu nemení podmienky jeho činnosti. Zdroj je pripojený k záťaži, napríklad spínač, zosilňovač, osvetľovacie zariadenie, môže to byť elektronický snímač alebo výkonný susedný tranzistor. Pomocou prúdu sa spustí prevádzka záťažového zariadenia a tranzistor je pripojený k obvodu medzi inštaláciou a zdrojom. Polovodičový modul obmedzuje silu energie dodávanej do jednotky.
Odpor na výstupe tranzistora sa transformuje v závislosti od napätia na riadiacom vodiči. Sila prúdu a napätie na začiatku a konci obvodu sa menia a zvyšujú alebo znižujú a závisia od typu tranzistora a spôsobu jeho zapojenia. Riadenie riadeného napájacieho zdroja vedie k zvýšeniu prúdu, výkonovému impulzu alebo zvýšeniu napätia.
Tranzistory oboch typov sa používajú v nasledujúcich prípadoch:
- V digitálnej regulácii. Boli vyvinuté experimentálne návrhy digitálnych zosilňovacích obvodov založených na digitálno-analógových prevodníkoch (DAC).
- v generátoroch impulzov. V závislosti od typu zostavy tranzistor pracuje v kľúčovom alebo lineárnom poradí, aby reprodukoval štvorcové alebo ľubovoľné signály.
- V elektronických hardvérových zariadeniach. Na ochranu informácií a programov pred krádežou, nelegálnym hackovaním a používaním. Prevádzka prebieha v kľúčovom režime, sila prúdu je riadená analógovo a je regulovaná pomocou šírky impulzu.Tranzistory sú umiestnené v pohonoch elektromotorov, spínané stabilizátory napätia.
Monokryštalické polovodiče a otvorené a zatvorené moduly zvyšujú výkon, ale fungujú len ako spínače. V digitálnych zariadeniach sa tranzistory typu poľa používajú ako ekonomické moduly. Výrobné technológie v koncepcii integrovaných experimentov zabezpečujú výrobu tranzistorov na jedinom kremíkovom čipe.
Miniaturizácia kryštálov vedie k rýchlejším počítačom, menej energie a tepla.
Podobné články:
