Félvezető anyagból készült rádióelektronikai elem bemeneti jel felhasználásával impulzusokat hoz létre, erősít fel, változtat az információ tárolására, feldolgozására és továbbítására szolgáló integrált áramkörökben és rendszerekben. A tranzisztor olyan ellenállás, amelynek funkcióit a modul típusától függően az emitter és a bázis vagy a forrás és a kapu közötti feszültség szabályozza.
Tartalom
A tranzisztorok típusai
Az átalakítókat széles körben használják digitális és analóg mikroáramkörök gyártásában a statikus fogyasztói áram nullázására és a jobb linearitás elérésére. A tranzisztorok típusai abban különböznek egymástól, hogy egyeseket feszültségváltozással, utóbbiakat árameltéréssel szabályozzák.
A terepi modulok megnövelt DC ellenállással működnek, a nagyfrekvenciás transzformáció nem növeli az energiaköltségeket.Ha leegyszerűsítve mondjuk, mi a tranzisztor, akkor ez egy nagy nyereségű modul. Ez a tulajdonság nagyobb a szántóföldi fajoknál, mint a bipoláris típusoknál. Az előbbiekben nincs töltéshordozó-felszívódás, ami felgyorsítja a működést.
A terepi félvezetőket gyakrabban használják a bipoláris típusokkal szembeni előnyeik miatt:
- nagy ellenállás a bemeneten egyenáramnál és nagy frekvencián, ez csökkenti a vezérlés energiaveszteségét;
- a kisebb elektronok felhalmozódásának hiánya, ami felgyorsítja a tranzisztor működését;
- mozgó részecskék szállítása;
- stabilitás hőmérsékleti eltérésekkel;
- kis zaj az injekció hiánya miatt;
- alacsony energiafogyasztás működés közben.
A tranzisztorok típusai és tulajdonságai határozzák meg a célt. A bipoláris típusú konverter fűtése növeli az áramerősséget a kollektortól az emitterig vezető úton. Negatív ellenállási együtthatóval rendelkeznek, és mobil hordozók áramlanak a gyűjtőkészülékbe az emitterből. A vékony alapot p-n átmenetek választják el, és az áram csak akkor keletkezik, amikor a mozgó részecskék felhalmozódnak és bejutnak az alapba. Egyes töltéshordozókat egy szomszédos p-n átmenet megfogja és felgyorsítja, így számítják ki a tranzisztorok paramétereit.
A FET-eknek van egy másik előnye is, amelyet meg kell említeni a próbababák esetében. Az ellenállás kiegyenlítése nélkül párhuzamosan kapcsolódnak. Az ellenállásokat erre a célra nem használják, mivel a terhelés megváltozásakor a jelző automatikusan növekszik. A kapcsolóáram nagy értékének elérése érdekében modulok komplexét veszik fel, amelyet inverterekben vagy más eszközökben használnak.
A bipoláris tranzisztor párhuzamos csatlakoztatása lehetetlen, a funkcionális paraméterek meghatározása visszafordíthatatlan termikus törés észleléséhez vezet. Ezek a tulajdonságok az egyszerű p-n csatornák műszaki tulajdonságaihoz kapcsolódnak. A modulok párhuzamosan kapcsolódnak ellenállások segítségével, hogy kiegyenlítsék az áramkört az emitter áramkörökben. A funkcionális jellemzőktől és az egyéni sajátosságoktól függően a tranzisztorok osztályozásában bipoláris és mezőtípusokat különböztetnek meg.
Bipoláris tranzisztorok
A bipoláris kialakításokat három vezetős félvezető eszközként állítják elő. Az elektródák mindegyikében p-vezetőképességű vagy szennyező-n-vezetőképességű rétegek vannak. A teljes rétegkészlet kiválasztása határozza meg a p-n-p vagy n-p-n típusú eszközök kiadását. A készülék bekapcsolt állapotában a lyukak és az elektronok egyidejűleg különböző típusú töltéseket adnak át, 2 típusú részecskék érintettek.
A hordozók a diffúziós mechanizmus miatt mozognak. Az anyag atomjai és molekulái behatolnak a szomszédos anyag intermolekuláris rácsába, majd koncentrációjuk a teljes térfogatban kiegyenlítődik. A szállítás a nagy tömörségű területekről az alacsony tartalmú területekre történik.
Az elektronok a részecskék körüli erőtér hatására is terjednek, és az ötvöző adalékanyagok egyenetlenül szerepelnek az alaptömegben. A készülék működésének felgyorsítása érdekében a középső réteghez csatlakoztatott elektródát vékonyra készítik. A legkülső vezetőket emitternek és kollektornak nevezik. Az átmenet fordított feszültségjellemzője nem fontos.
FET-ek
A térhatású tranzisztor az ellenállást a rákapcsolt feszültségből származó elektromos keresztirányú mező segítségével szabályozza. Azt a helyet, ahonnan az elektronok bejutnak a csatornába, forrásnak nevezzük, és az elvezetés úgy néz ki, mint a töltések belépésének végpontja. A vezérlőfeszültség a kapunak nevezett vezetőn halad át. Az eszközök 2 típusra oszthatók:
- vezérlő p-n átmenettel;
- MIS tranzisztorok szigetelt kapuval.
Az első típusú készülékek félvezető lapkát tartalmaznak, amely az ellentétes oldalon (lefolyó és forrás) elektródák segítségével csatlakozik a vezérelt áramkörhöz. Más típusú vezetőképességű hely következik be, miután a lemezt a kapuhoz csatlakoztatják. A bemeneti áramkörbe beépített állandó előfeszítő forrás blokkoló feszültséget hoz létre a csomópontban.
Az erősített impulzus forrása szintén a bemeneti áramkörben található. A bemeneti feszültség megváltoztatása után a p-n átmeneten lévő megfelelő indikátor átalakul. A töltött elektronok áramlását továbbító kristályban a rétegvastagság és a csatorna csomópont keresztmetszete módosul. A csatorna szélessége a kimerülési tartomány (a kapu alatt) és a hordozó közötti tértől függ. A vezérlőáramot a kezdő és végpontban a kimerülési tartomány szélességének változtatásával szabályozzuk.
A MIS tranzisztorra jellemző, hogy a kapuját szigetelés választja el a csatornarétegtől. A hordozónak nevezett félvezető kristályban ellentétes előjelű adalékolt helyek jönnek létre. Vezetők vannak felszerelve rájuk - egy lefolyó és egy forrás, amelyek között egy dielektrikum van egy mikronnál kisebb távolságra. A szigetelőn van egy fém elektróda - redőny.A létrejövő fémet, dielektromos réteget és félvezetőt tartalmazó szerkezet miatt a tranzisztorok az MIS rövidítést kapják.
Készülék és működési elv kezdőknek
A technológiák nemcsak elektromos töltéssel működnek, hanem mágneses térrel, fénykvantumokkal és fotonokkal is. A tranzisztor működési elve azokban az állapotokban rejlik, amelyek között a készülék átkapcsol. Ellentétes kis és nagy jel, nyitott és zárt állapot - ez az eszközök kettős munkája.
A kompozícióban lévő, egykristály formájában használt, helyenként adalékolt félvezető anyaggal együtt a tranzisztor a következőkkel rendelkezik:
- következtetések fémből;
- dielektromos szigetelők;
- tranzisztorok háza üvegből, fémből, műanyagból, cermet.
A bipoláris vagy poláris eszközök feltalálása előtt az elektronikus vákuumcsöveket aktív elemként használták. A hozzájuk kifejlesztett áramkörök átalakítás után félvezető eszközök gyártásánál használatosak. Tranzisztorként csatlakoztathatók és használhatók, mivel a lámpák számos funkcionális jellemzője alkalmas a terepi fajok működésének leírására.
A lámpák tranzisztoros cseréjének előnyei és hátrányai
A tranzisztorok feltalálása ösztönző tényező az innovatív technológiák bevezetésében az elektronikában. A hálózat modern félvezető elemeket használ, a régi lámpaáramkörökhöz képest az ilyen fejlesztések előnyei:
- kis méretek és kis súly, ami fontos a miniatűr elektronika számára;
- az automatizált folyamatok alkalmazásának képessége az eszközök gyártásában és a szakaszok csoportosítása, ami csökkenti a költségeket;
- kis méretű áramforrások használata az alacsony feszültség szükségessége miatt;
- azonnali bekapcsolás, a katód melegítése nem szükséges;
- megnövekedett energiahatékonyság a csökkent teljesítménydisszipció miatt;
- szilárdság és megbízhatóság;
- jól koordinált interakció a hálózat további elemeivel;
- rezgés- és ütésállóság.
A hátrányok a következő rendelkezésekben jelennek meg:
- a szilícium tranzisztorok nem működnek 1 kW-nál nagyobb feszültségen, a lámpák 1-2 kW feletti teljesítményen működnek;
- nagy teljesítményű műsorszóró hálózatokban vagy mikrohullámú adókban tranzisztorok használatakor a párhuzamosan kapcsolt kis teljesítményű erősítők illesztése szükséges;
- a félvezető elemek sérülékenysége elektromágneses jelekkel szemben;
- érzékeny reakció a kozmikus sugarakra és sugárzásokra, ami e tekintetben rezisztens sugárzási mikroáramkörök kifejlesztését igényli.
Váltási sémák
Az egyetlen áramkörben való működéshez a tranzisztornak 2 kimenetre van szüksége a bemeneten és a kimeneten. Szinte minden típusú félvezető eszköznek csak 3 csatlakozási pontja van. A nehéz helyzetből való kilábalás érdekében az egyik véget közösnek kell kijelölni. Ez 3 általános csatlakozási sémát eredményez:
- bipoláris tranzisztorhoz;
- poláris eszköz;
- nyitott lefolyóval (kollektorral).
A bipoláris modul egy közös emitterrel van összekötve mind a feszültség, mind az áram (MA) erősítésére. Más esetekben megegyezik a digitális chip érintkezőivel, ha nagy feszültség van a külső áramkör és a belső huzalozási terv között.A közös kollektor csatlakozás így működik, és csak az áramerősség növekedése (OK) figyelhető meg. Ha növelni kell a feszültséget, akkor az elemet közös alappal (OB) vezetjük be. Az opció jól működik összetett kaszkád áramkörökben, de ritkán van beállítva egytranzisztoros projektekben.
A p-n átmenetet használó MIS típusú terepi félvezető eszközöket az áramkör tartalmazza:
- közös emitterrel (CI) - egy bipoláris típusú modul OE-jéhez hasonló csatlakozás
- egyetlen kimenettel (OS) - OK típusú terv;
- csuklós redőnnyel (OZ) - az OB hasonló leírása.
Nyílt leeresztő tervekben a tranzisztort egy közös emitterrel kapcsolják be a mikroáramkör részeként. A kollektor kimenet nincs csatlakoztatva a modul többi részéhez, és a terhelés a külső csatlakozóra kerül. A feszültség intenzitás és a kollektor áramerősség kiválasztása a projekt telepítése után történik. A nyílt vízelvezető eszközök nagy teljesítményű kimeneti fokozatokkal, buszmeghajtókkal, TTL logikai áramkörökkel rendelkező áramkörökben működnek.
Mire valók a tranzisztorok?
A hatókör az eszköz típusától függően - bipoláris modul vagy mező - behatárolt. Miért van szükség tranzisztorokra? Ha alacsony áramerősségre van szükség, például digitális tervekben, terepi nézeteket használnak. Az analóg áramkörök nagy erősítésű linearitást érnek el számos tápfeszültség és kimenet között.
A bipoláris tranzisztorok telepítési területei az erősítők, ezek kombinációi, detektorok, modulátorok, tranzisztoros logisztikai áramkörök és logikai inverterek.
A tranzisztorok alkalmazási helyei jellemzőiktől függenek. 2 üzemmódban működnek:
- erősítő módon a kimeneti impulzus megváltoztatása a vezérlőjel kis eltéréseivel;
- a gyenge bemeneti áramú terhelések tápellátását szabályozó kulcsszabályozásban a tranzisztor teljesen zárt vagy nyitott.
A félvezető modul típusa nem változtatja meg működésének feltételeit. A forrás a terheléshez van csatlakoztatva, például egy kapcsoló, egy erősítő, egy világítóeszköz, lehet elektronikus érzékelő vagy erős szomszédos tranzisztor. Az áram segítségével megkezdődik a terhelési eszköz működése, és a tranzisztor csatlakozik a telepítés és a forrás közötti áramkörhöz. A félvezető modul korlátozza az egységhez szolgáltatott energia erősségét.
A tranzisztor kimenetén lévő ellenállás a vezérlővezető feszültségétől függően átalakul. Az áramerősség és a feszültség az áramkör kezdeti és végpontjában változik és nő vagy csökken, és függ a tranzisztor típusától és a csatlakozás módjától. A szabályozott tápegység szabályozása áramnövekedéshez, teljesítményimpulzushoz vagy feszültségnövekedéshez vezet.
Mindkét típusú tranzisztort a következő esetekben használják:
- A digitális szabályozásban. Digitális-analóg konvertereken (DAC) alapuló digitális erősítő áramkörök kísérleti terveit dolgozták ki.
- impulzusgenerátorokban. Az összeállítás típusától függően a tranzisztor kulcs vagy lineáris sorrendben működik, hogy négyzetes vagy tetszőleges jeleket reprodukáljon.
- Elektronikus hardver eszközökben. Az információk és programok védelme a lopástól, az illegális feltöréstől és felhasználástól. A működés kulcs módban történik, az áramerősséget analóg formában szabályozzák, és az impulzusszélességgel szabályozzák.A tranzisztorok az elektromos motorok hajtásaiban vannak elhelyezve, kapcsolófeszültség-stabilizátorok.
A monokristályos félvezetők és a nyitó és záró modulok növelik a teljesítményt, de csak kapcsolóként működnek. A digitális eszközökben a mező típusú tranzisztorokat gazdaságos modulként használják. A gyártási technológiák az integrált kísérletek koncepciójában a tranzisztorok egyetlen szilícium chipen történő előállítását teszik lehetővé.
A kristályok miniatürizálása gyorsabb számítógépekhez, kevesebb energiához és kevesebb hőhez vezet.
Hasonló cikkek:
