Un element radio-electronic din material semiconductor, folosind un semnal de intrare, creează, amplifică, modifică impulsuri în circuite și sisteme integrate de stocare, procesare și transmitere a informațiilor. Un tranzistor este o rezistență ale cărei funcții sunt reglate de tensiunea dintre emițător și bază sau sursă și poartă, în funcție de tipul de modul.
Conţinut
Tipuri de tranzistoare
Convertoarele sunt utilizate pe scară largă în producția de microcircuite digitale și analogice pentru reducerea la zero a curentului static de consum și obținerea unei liniarități îmbunătățite. Tipurile de tranzistoare diferă prin faptul că unele sunt controlate de o schimbare a tensiunii, acestea din urmă sunt reglate de o abatere de curent.
Modulele de câmp funcționează cu rezistență DC crescută, transformarea de înaltă frecvență nu crește costurile energetice.Dacă spunem ce este un tranzistor în termeni simpli, atunci acesta este un modul cu o marjă de câștig mare. Această caracteristică este mai mare la speciile de câmp decât la tipurile bipolare. Primele nu au resorbție a purtătorului de sarcină, ceea ce accelerează funcționarea.
Semiconductorii de câmp sunt utilizați mai des datorită avantajelor lor față de tipurile bipolare:
- rezistență puternică la intrare la curent continuu și frecvență înaltă, aceasta reduce pierderea de energie pentru control;
- lipsa acumulării de electroni minori, ceea ce accelerează funcționarea tranzistorului;
- transportul particulelor în mișcare;
- stabilitate cu abaterile de temperatură;
- zgomot mic din cauza lipsei de injecție;
- consum redus de energie în timpul funcționării.
Tipurile de tranzistoare și proprietățile lor determină scopul. Încălzirea convertorului de tip bipolar crește curentul de-a lungul căii de la colector la emițător. Au un coeficient de rezistență negativ, iar purtătorii mobili curg către dispozitivul de colectare de la emițător. Baza subțire este separată prin joncțiuni p-n, iar curentul apare numai atunci când particulele în mișcare se acumulează și sunt injectate în bază. Unii purtători de sarcină sunt capturați de o joncțiune p-n adiacentă și accelerați, așa se calculează parametrii tranzistorilor.
FET-urile au un alt tip de avantaj care trebuie menționat pentru manechin. Sunt conectate în paralel fără egalizarea rezistenței. Rezistoarele nu sunt folosite în acest scop, deoarece indicatorul crește automat atunci când sarcina se schimbă. Pentru a obține o valoare mare a curentului de comutare, se recrutează un complex de module, care este utilizat în invertoare sau alte dispozitive.
Este imposibil să conectați un tranzistor bipolar în paralel, determinarea parametrilor funcționali duce la faptul că este detectată o defecțiune termică de natură ireversibilă. Aceste proprietăți sunt legate de calitățile tehnice ale canalelor p-n simple. Modulele sunt conectate în paralel folosind rezistențe pentru a egaliza curentul în circuitele emițătorului. În funcție de caracteristicile funcționale și de specificul individual, tipurile bipolare și de câmp se disting în clasificarea tranzistoarelor.
Tranzistoare bipolare
Modelele bipolare sunt produse ca dispozitive semiconductoare cu trei conductori. Straturi cu orificii p-conductivitate sau impuritate n-conductivitate sunt prevăzute în fiecare dintre electrozi. Alegerea unui set complet de straturi determină eliberarea tipurilor de dispozitive p-n-p sau n-p-n. În momentul în care dispozitivul este pornit, diferite tipuri de sarcini sunt transferate simultan de găuri și electroni, sunt implicate 2 tipuri de particule.
Purtătorii se deplasează datorită mecanismului de difuzie. Atomii și moleculele unei substanțe pătrund în rețeaua intermoleculară a unui material învecinat, după care concentrația lor scade în volum. Transportul are loc din zone cu compactare mare spre zone cu conținut scăzut.
Electronii se propagă și sub acțiunea unui câmp de forță în jurul particulelor cu o includere neuniformă a aditivilor de aliere în masa de bază. Pentru a accelera funcționarea dispozitivului, electrodul conectat la stratul mijlociu este subțire. Conductorii cei mai exteriori se numesc emițător și colector. Caracteristica de tensiune inversă a tranziției este neimportantă.
FET-uri
Tranzistorul cu efect de câmp controlează rezistența folosind un câmp electric transversal care rezultă din tensiunea aplicată. Locul din care se deplasează electronii în canal se numește sursă, iar scurgerea arată ca punctul final de intrare a sarcinilor. Tensiunea de comandă trece printr-un conductor numit poartă. Dispozitivele sunt împărțite în 2 tipuri:
- cu control p-n-joncțiune;
- Tranzistoare MIS cu poartă izolată.
Dispozitivele de primul tip conțin o placă semiconductoare în proiectare, care este conectată la circuitul controlat folosind electrozi pe părți opuse (dren și sursă). Un loc cu un alt tip de conductivitate apare după ce placa este conectată la poartă. O sursă de polarizare constantă introdusă în circuitul de intrare produce o tensiune de blocare la joncțiune.
Sursa impulsului amplificat este de asemenea situată în circuitul de intrare. După modificarea tensiunii la intrare, indicatorul corespunzător de la joncțiunea p-n este transformat. Grosimea stratului și aria secțiunii transversale a joncțiunii canalului din cristal, care transmite fluxul de electroni încărcați, este modificată. Lățimea canalului depinde de spațiul dintre regiunea de epuizare (sub poartă) și substrat. Curentul de control la punctele de început și de sfârșit este controlat prin modificarea lățimii regiunii de epuizare.
Tranzistorul MIS se caracterizează prin faptul că poarta sa este separată prin izolație de stratul de canal. Într-un cristal semiconductor, numit substrat, sunt create locuri dopate cu semnul opus. Pe ele sunt instalate conductoare - o scurgere și o sursă, între care un dielectric este situat la o distanță mai mică de un micron. Pe izolator există un electrod metalic - un obturator.Datorită structurii rezultate care conține un metal, un strat dielectric și un semiconductor, tranzistorilor li se acordă abrevierea MIS.
Dispozitiv și principiu de funcționare pentru începători
Tehnologiile funcționează nu numai cu o sarcină de electricitate, ci și cu un câmp magnetic, cuante de lumină și fotoni. Principiul de funcționare al tranzistorului constă în stările între care comută dispozitivul. Opus semnal mic și mare, stare deschisă și închisă - aceasta este munca dublă a dispozitivelor.
Împreună cu materialul semiconductor din compoziție, utilizat sub formă de un singur cristal, dopat pe alocuri, tranzistorul are în design:
- concluzii din metal;
- izolatoare dielectrice;
- carcasa tranzistoarelor din sticla, metal, plastic, cermet.
Înainte de inventarea dispozitivelor bipolare sau polare, tuburile electronice cu vid erau folosite ca elemente active. Circuitele dezvoltate pentru acestea, după modificare, sunt utilizate în producția de dispozitive semiconductoare. Acestea ar putea fi conectate ca un tranzistor și utilizate, deoarece multe dintre caracteristicile funcționale ale lămpilor sunt potrivite pentru a descrie funcționarea speciilor de câmp.
Avantajele și dezavantajele înlocuirii lămpilor cu tranzistori
Invenția tranzistoarelor este un factor stimulant pentru introducerea tehnologiilor inovatoare în electronică. Rețeaua folosește elemente semiconductoare moderne, în comparație cu circuitele vechi de lămpi, astfel de dezvoltări au avantaje:
- dimensiuni mici și greutate redusă, ceea ce este important pentru electronicele în miniatură;
- capacitatea de a aplica procese automatizate în producția de dispozitive și de a grupa etapele, ceea ce reduce costul;
- utilizarea surselor de curent de dimensiuni mici datorită necesității de joasă tensiune;
- pornire instantanee, încălzirea catodului nu este necesară;
- eficiență energetică crescută datorită disipării reduse a puterii;
- rezistență și fiabilitate;
- interacțiune bine coordonată cu elemente suplimentare din rețea;
- rezistenta la vibratii si socuri.
Dezavantajele apar în următoarele prevederi:
- tranzistoarele de siliciu nu funcționează la tensiuni mai mari de 1 kW, lămpile sunt eficiente la rate de peste 1-2 kW;
- atunci când se utilizează tranzistori în rețele de difuzare de mare putere sau emițătoare cu microunde, este necesară potrivirea amplificatoarelor de putere redusă conectate în paralel;
- vulnerabilitatea elementelor semiconductoare la efectele unui semnal electromagnetic;
- o reacție sensibilă la razele cosmice și radiații, necesitând dezvoltarea unor microcircuite rezistente la radiații în acest sens.
Scheme de comutare
Pentru a funcționa într-un singur circuit, tranzistorul necesită 2 ieșiri la intrare și la ieșire. Aproape toate tipurile de dispozitive semiconductoare au doar 3 puncte de conectare. Pentru a ieși dintr-o situație dificilă, unul dintre capete este atribuit ca unul comun. Acest lucru duce la 3 scheme comune de conectare:
- pentru tranzistor bipolar;
- dispozitiv polar;
- cu scurgere deschisă (colector).
Modulul bipolar este conectat cu un emițător comun pentru amplificarea atât a tensiunii, cât și a curentului (MA). În alte cazuri, se potrivește pinii unui cip digital atunci când există o tensiune mare între circuitul exterior și planul de cablare interior.Așa funcționează conexiunea comună a colectorului și se observă doar o creștere a curentului (OK). Dacă trebuie să creșteți tensiunea, atunci elementul este introdus cu o bază comună (OB). Opțiunea funcționează bine în circuitele în cascadă compuse, dar este rar setat în proiecte cu un singur tranzistor.
Dispozitivele semiconductoare de câmp ale soiurilor MIS și care utilizează o joncțiune p-n sunt incluse în circuit:
- cu un emițător comun (CI) - o conexiune similară cu OE a unui modul de tip bipolar
- cu o singură ieșire (OS) - un plan de tip OK;
- cu un obturator comun (OZ) - o descriere similară a OB.
În planurile cu drenaj deschis, tranzistorul este pornit cu un emițător comun ca parte a microcircuitului. Ieșirea colectorului nu este conectată la alte părți ale modulului, iar sarcina merge la conectorul extern. Alegerea intensității tensiunii și a intensității curentului colectorului se face după instalarea proiectului. Dispozitivele cu scurgere deschisă funcționează în circuite cu trepte de ieșire puternice, drivere de magistrală, circuite logice TTL.
Pentru ce sunt tranzistorii?
Domeniul de aplicare este delimitat în funcție de tipul dispozitivului – modul sau câmp bipolar. De ce sunt necesare tranzistori? Dacă este necesar un curent scăzut, de exemplu, în planurile digitale, se folosesc vederi de teren. Circuitele analogice realizează o liniaritate ridicată a câștigului într-o gamă de tensiuni de alimentare și ieșiri.
Zonele de instalare pentru tranzistoarele bipolare sunt amplificatoarele, combinațiile acestora, detectoarele, modulatoarele, circuitele logistice ale tranzistorilor și invertoarele de tip logic.
Locurile de aplicare ale tranzistorilor depind de caracteristicile acestora. Acestea funcționează în 2 moduri:
- într-o manieră de amplificare, modificarea impulsului de ieșire cu mici abateri ale semnalului de control;
- în reglarea cheii, controlând alimentarea sarcinilor cu un curent de intrare slab, tranzistorul este complet închis sau deschis.
Tipul de modul semiconductor nu modifică condițiile de funcționare a acestuia. Sursa este conectată la sarcină, de exemplu, un comutator, un amplificator, un dispozitiv de iluminat, poate fi un senzor electronic sau un tranzistor adiacent puternic. Cu ajutorul curentului, începe funcționarea dispozitivului de sarcină, iar tranzistorul este conectat la circuitul dintre instalație și sursă. Modulul semiconductor limitează puterea energiei furnizate unității.
Rezistența la ieșirea tranzistorului se transformă în funcție de tensiunea de pe conductorul de comandă. Puterea curentului și tensiunea la începutul și punctul final al circuitului se modifică și cresc sau descrește și depind de tipul de tranzistor și de modul în care este conectat. Controlul unei surse de alimentare controlate duce la o creștere a curentului, un impuls de putere sau o creștere a tensiunii.
Tranzistoarele de ambele tipuri sunt utilizate în următoarele cazuri:
- În reglementarea digitală. Au fost dezvoltate proiecte experimentale de circuite de amplificare digitale bazate pe convertoare digital-analogice (DAC).
- în generatoarele de impulsuri. În funcție de tipul de ansamblu, tranzistorul funcționează într-o ordine cheie sau liniară pentru a reproduce semnale pătrate sau, respectiv, arbitrare.
- În dispozitivele hardware electronice. Pentru a proteja informațiile și programele de furt, hacking și utilizare ilegală. Operația are loc în modul cheie, puterea curentului este controlată în formă analogică și este reglată folosind lățimea impulsului.Tranzistoarele sunt plasate în acționările motoarelor electrice, stabilizatoare de tensiune de comutare.
Semiconductorii monocristalini și modulele de deschidere și închidere cresc puterea, dar funcționează doar ca întrerupătoare. În dispozitivele digitale, tranzistoarele de tip câmp sunt utilizate ca module economice. Tehnologiile de fabricație în conceptul de experimente integrate prevăd producerea de tranzistori pe un singur cip de siliciu.
Miniaturizarea cristalelor duce la calculatoare mai rapide, mai puțină energie și mai puțină căldură.
Articole similare:
