Kako tranzistor radi i gdje se koristi?

Radioelektronički element izrađen od poluvodičkog materijala pomoću ulaznog signala stvara, pojačava, mijenja impulse u integriranim krugovima i sustavima za pohranu, obradu i prijenos informacija. Tranzistor je otpor čije su funkcije regulirane naponom između emitera i baze ili izvora i vrata, ovisno o vrsti modula.

Vrste tranzistora

Pretvarači se široko koriste u proizvodnji digitalnih i analognih mikro krugova za nuliranje statičke struje potrošača i postizanje poboljšane linearnosti. Vrste tranzistora se razlikuju po tome što se neki kontroliraju promjenom napona, a potonji se reguliraju odstupanjem struje.

Moduli polja rade s povećanim DC otporom, visokofrekventna transformacija ne povećava troškove energije.Ako jednostavno kažemo što je tranzistor, onda je ovo modul s velikom marginom pojačanja. Ova karakteristika je veća kod poljskih vrsta nego kod bipolarnih tipova. Prvi nemaju resorpciju nosača naboja, što ubrzava rad.

Poluvodiči polja se češće koriste zbog svojih prednosti u odnosu na bipolarne tipove:

• snažan otpor na ulazu pri istosmjernoj struji i visokoj frekvenciji, to smanjuje gubitak energije za kontrolu;
• nedostatak nakupljanja manjih elektrona, što ubrzava rad tranzistora;
• transport pokretnih čestica;
• stabilnost s temperaturnim odstupanjima;
• mala buka zbog nedostatka ubrizgavanja;
• niska potrošnja energije tijekom rada.

Vrste tranzistora i njihova svojstva određuju namjenu. Zagrijavanje pretvarača bipolarnog tipa povećava struju duž puta od kolektora do emitera. Imaju negativan koeficijent otpora, a mobilni nosači teku do uređaja za prikupljanje iz emitera. Tanka baza je odvojena p-n spojevima, a struja nastaje tek kada se pokretne čestice nakupljaju i ubrizgavaju u bazu. Neki nosači naboja su zarobljeni susjednim p-n spojem i ubrzani, tako se izračunavaju parametri tranzistora.

FET-ovi imaju još jednu vrstu prednosti koju treba spomenuti za lutke. Spojeni su paralelno bez izjednačavanja otpora. Otpornici se ne koriste u tu svrhu, jer se indikator automatski povećava kada se opterećenje promijeni. Da bi se dobila visoka vrijednost sklopne struje, angažira se kompleks modula koji se koristi u pretvaračima ili drugim uređajima.

Nemoguće je paralelno spojiti bipolarni tranzistor, određivanje funkcionalnih parametara dovodi do činjenice da se otkriva toplinski slom nepovratne prirode. Ova svojstva su povezana s tehničkim kvalitetama jednostavnih p-n kanala. Moduli su spojeni paralelno pomoću otpornika za izjednačavanje struje u krugovima emitera. Ovisno o funkcionalnim značajkama i individualnim specifičnostima, u klasifikaciji tranzistora razlikuju se bipolarni i poljski tipovi.

Bipolarni tranzistori

Bipolarni dizajni se proizvode kao poluvodički uređaji s tri vodiča. Slojevi s rupičnom p-vodljivošću ili nečistoćom n-vodljivosti su predviđeni u svakoj od elektroda. Izbor kompletnog skupa slojeva određuje oslobađanje p-n-p ili n-p-n tipova uređaja. U trenutku kada je uređaj uključen, različite vrste naboja istovremeno se prenose rupama i elektronima, uključene su 2 vrste čestica.

Nosači se kreću zahvaljujući mehanizmu difuzije. Atomi i molekule tvari prodiru u intermolekularnu rešetku susjednog materijala, nakon čega se njihova koncentracija izjednačava u cijelom volumenu. Prijevoz se odvija iz područja velike zbijenosti u područja s niskim sadržajem.

Elektroni se također šire pod djelovanjem polja sile oko čestica uz neravnomjerno uključivanje legirajućih aditiva u osnovnu masu. Kako bi se ubrzao rad uređaja, elektroda spojena na srednji sloj je tanka. Najudaljeniji vodiči nazivaju se emiter i kolektor. Reverzna naponska karakteristika prijelaza je nevažna.

FET-ovi

Tranzistor s efektom polja kontrolira otpor pomoću električnog poprečnog polja koje proizlazi iz primijenjenog napona. Mjesto s kojeg se elektroni kreću u kanal naziva se izvor, a odvod izgleda kao krajnja točka ulaska naboja. Upravljački napon prolazi kroz vodič koji se naziva kapija. Uređaji su podijeljeni u 2 vrste:

• s kontrolnim p-n-spojem;
• MIS tranzistori s izoliranim vratima.

Uređaji prvog tipa u dizajnu sadrže poluvodičku pločicu koja je spojena na kontrolirani krug pomoću elektroda na suprotnim stranama (odvod i izvor). Mjesto s drugom vrstom vodljivosti javlja se nakon što je ploča spojena na vrata. Izvor konstantne pristranosti umetnut u ulazni krug stvara napon blokiranja na spoju.

Izvor pojačanog impulsa također se nalazi u ulaznom krugu. Nakon promjene napona na ulazu, transformira se odgovarajući indikator na p-n spoju. Debljina sloja i površina poprečnog presjeka spoja kanala u kristalu, koji prenosi protok nabijenih elektrona, se mijenja. Širina kanala ovisi o prostoru između područja iscrpljivanja (ispod vrata) i supstrata. Kontrolna struja na početnoj i krajnjoj točki kontrolira se promjenom širine područja iscrpljivanja.

MIS tranzistor karakterizira činjenica da su njegova vrata odvojena izolacijom od sloja kanala. U poluvodičkom kristalu, zvanom supstrat, stvaraju se dopirana mjesta suprotnog predznaka. Na njima su ugrađeni vodiči - odvod i izvor, između kojih se dielektrik nalazi na udaljenosti manjoj od mikrona. Na izolatoru se nalazi metalna elektroda - zatvarač.Zbog dobivene strukture koja sadrži metal, dielektrični sloj i poluvodič, tranzistori su dobili skraćenicu MIS.

Uređaj i princip rada za početnike

Tehnologije djeluju ne samo s nabojem električne energije, već i s magnetskim poljem, svjetlosnim kvantima i fotonima. Princip rada tranzistora leži u stanjima između kojih se uređaj prebacuje. Suprotno malom i velikom signalu, otvoreno i zatvoreno stanje - to je dvostruki rad uređaja.

Zajedno s poluvodičkim materijalom u sastavu, korištenim u obliku jednog kristala, na nekim mjestima dopiranim, tranzistor u svom dizajnu ima:

• zaključci od metala;
• dielektrični izolatori;
• kućište tranzistora od stakla, metala, plastike, kermeta.

Prije izuma bipolarnih ili polarnih uređaja, elektroničke vakuumske cijevi korištene su kao aktivni elementi. Sklopovi razvijeni za njih, nakon modifikacije, koriste se u proizvodnji poluvodičkih uređaja. Mogu se spojiti kao tranzistor i koristiti, budući da su mnoge funkcionalne karakteristike svjetiljki prikladne za opisivanje rada polja.

Prednosti i nedostaci zamjene svjetiljki tranzistorima

Izum tranzistora poticajan je čimbenik za uvođenje inovativnih tehnologija u elektroniku. Mreža koristi moderne poluvodičke elemente, u usporedbi sa starim krugovima svjetiljki, takvi razvoji imaju prednosti:

• male dimenzije i mala težina, što je važno za minijaturnu elektroniku;
• mogućnost primjene automatiziranih procesa u proizvodnji uređaja i grupiranja faza, što smanjuje troškove;
• korištenje izvora struje male veličine zbog potrebe za niskim naponom;
• trenutno uključivanje, zagrijavanje katode nije potrebno;
• povećana energetska učinkovitost zbog smanjene disipacije snage;
• snaga i pouzdanost;
• dobro koordinirana interakcija s dodatnim elementima u mreži;
• otpornost na vibracije i udarce.

Nedostaci se pojavljuju u sljedećim odredbama:

• silikonski tranzistori ne rade na naponima većim od 1 kW, lampe su učinkovite pri brzinama iznad 1-2 kW;
• kada se koriste tranzistori u mrežama za emitiranje velike snage ili mikrovalnim odašiljačima, potrebno je usklađivanje paralelno spojenih pojačala male snage;
• ranjivost poluvodičkih elemenata na učinke elektromagnetskog signala;
• osjetljiva reakcija na kozmičke zrake i zračenje, što zahtijeva razvoj otpornih mikro krugova na zračenje u tom pogledu.

Sheme prebacivanja

Za rad u jednom krugu tranzistoru su potrebna 2 izlaza na ulazu i izlazu. Gotovo sve vrste poluvodičkih uređaja imaju samo 3 priključne točke. Za izlazak iz teške situacije, jedan od ciljeva je dodijeljen kao zajednički. To dovodi do 3 uobičajene sheme povezivanja:

• za bipolarni tranzistor;
• polarni uređaj;
• s otvorenim odvodom (kolektorom).

Bipolarni modul povezan je sa zajedničkim emiterom za pojačanje napona i struje (MA). U drugim slučajevima, odgovara iglama digitalnog čipa kada postoji veliki napon između vanjskog kruga i unutarnjeg plana ožičenja.Tako radi zajednički spoj kolektora, a opaža se samo povećanje struje (OK). Ako trebate povećati napon, tada se element uvodi sa zajedničkom bazom (OB). Opcija dobro funkcionira u složenim kaskadnim krugovima, ali se rijetko postavlja u projektima s jednim tranzistorom.

U krug su uključeni terenski poluvodički uređaji MIS varijanti i koji koriste p-n spoj:

• sa zajedničkim emiterom (CI) - spoj sličan OE modula bipolarnog tipa
• s jednim izlazom (OS) - plan tipa OK;
• sa spojnim zatvaračem (OZ) - sličan opis OB.

U planovima s otvorenim odvodom, tranzistor je uključen sa zajedničkim emiterom kao dijelom mikrosklopa. Izlaz kolektora nije spojen na druge dijelove modula, a opterećenje ide na vanjski konektor. Izbor intenziteta napona i jačine struje kolektora vrši se nakon montaže projekta. Uređaji s otvorenim odvodom rade u krugovima sa snažnim izlaznim stupnjevima, upravljačkim programima sabirnice, TTL logičkim sklopovima.

Čemu služe tranzistori?

Opseg je omeđen ovisno o vrsti uređaja - bipolarni modul ili polje. Zašto su potrebni tranzistori? Ako je potrebna niska struja, na primjer, u digitalnim planovima, koriste se pogledi s terena. Analogni sklopovi postižu visoku linearnost pojačanja u rasponu napona napajanja i izlaza.

Područja ugradnje bipolarnih tranzistora su pojačala, njihove kombinacije, detektori, modulatori, logistički sklopovi tranzistora i pretvarači logičkog tipa.

Mjesta primjene tranzistora ovise o njihovim karakteristikama. Rade u 2 načina rada:

• na način pojačavanja, mijenjanje izlaznog impulsa s malim odstupanjima kontrolnog signala;
• u ključnoj regulaciji, kontrolirajući napajanje opterećenja sa slabom ulaznom strujom, tranzistor je potpuno zatvoren ili otvoren.

Vrsta poluvodičkog modula ne mijenja uvjete njegovog rada. Izvor je spojen na opterećenje, na primjer, prekidač, pojačalo, rasvjetni uređaj, može biti elektronički senzor ili snažan susjedni tranzistor. Uz pomoć struje počinje rad uređaja za opterećenje, a tranzistor je spojen na krug između instalacije i izvora. Poluvodički modul ograničava snagu energije koja se dovodi u jedinicu.

Otpor na izlazu tranzistora se transformira ovisno o naponu na kontrolnom vodiču. Jačina struje i napon na početnoj i krajnjoj točki kruga mijenjaju se i povećavaju ili smanjuju i ovise o vrsti tranzistora i načinu na koji je spojen. Upravljanje kontroliranim napajanjem dovodi do povećanja struje, impulsa snage ili povećanja napona.

Tranzistori oba tipa koriste se u sljedećim slučajevima:

1. U digitalnoj regulaciji. Razvijeni su eksperimentalni projekti sklopova za digitalno pojačanje na bazi digitalno-analognih pretvarača (DAC).
2. u generatorima impulsa. Ovisno o vrsti sklopa, tranzistor radi u ključnom ili linearnom redoslijedu kako bi reproducirao kvadratne ili proizvoljne signale.
3. U elektroničkim hardverskim uređajima. Za zaštitu informacija i programa od krađe, ilegalnog hakiranja i korištenja. Rad se odvija u ključnom načinu rada, jačina struje se kontrolira u analognom obliku i regulira širinom impulsa.Tranzistori se postavljaju u pogone elektromotora, sklopne stabilizatore napona.

Monokristalni poluvodiči i otvoreni i zatvoreni moduli povećavaju snagu, ali funkcioniraju samo kao prekidači. U digitalnim uređajima tranzistori polja koriste se kao ekonomični moduli. Proizvodne tehnologije u konceptu integriranih eksperimenata predviđaju proizvodnju tranzistora na jednom silicijskom čipu.

Minijaturizacija kristala dovodi do bržih računala, manje energije i manje topline.

Slični članci: