Kako deluje tranzistor in kje se uporablja?

Radioelektronski element iz polprevodniškega materiala z uporabo vhodnega signala ustvarja, ojača, spreminja impulze v integriranih vezjih in sistemih za shranjevanje, obdelavo in prenos informacij. Tranzistor je upor, katerega funkcije so regulirane z napetostjo med oddajnikom in bazo ali virom in vrati, odvisno od vrste modula.

Vrste tranzistorjev

Pretvorniki se pogosto uporabljajo pri proizvodnji digitalnih in analognih mikrovezij za izravnavo statičnega toka potrošnika in doseganje izboljšane linearnosti. Vrste tranzistorjev se razlikujejo po tem, da so nekatere nadzorovane s spremembo napetosti, slednje pa se regulirajo s tokovnim odstopanjem.

Moduli na terenu delujejo s povečano odpornostjo na enosmerni tok, visokofrekvenčna transformacija ne poveča stroškov energije.Če preprosto rečemo, kaj je tranzistor, potem je to modul z visoko stopnjo dobička. Ta lastnost je večja pri poljskih vrstah kot pri bipolarnih vrstah. Prvi nimajo resorpcije nosilca naboja, kar pospešuje delovanje.

Terenski polprevodniki se pogosteje uporabljajo zaradi svojih prednosti pred bipolarnimi tipi:

• močan upor na vhodu pri enosmernem toku in visoki frekvenci, to zmanjša izgubo energije za nadzor;
• pomanjkanje kopičenja manjših elektronov, kar pospešuje delovanje tranzistorja;
• transport gibljivih delcev;
• stabilnost pri temperaturnih odstopanjih;
• majhen hrup zaradi pomanjkanja vbrizgavanja;
• nizka poraba energije med delovanjem.

Vrste tranzistorjev in njihove lastnosti določajo namen. Ogrevanje bipolarnega pretvornika poveča tok na poti od kolektorja do oddajnika. Imajo negativni koeficient upora, mobilni nosilci pa tečejo v zbiralno napravo iz oddajnika. Tanka podlaga je ločena s p-n stičišči, tok pa nastane šele, ko se gibljivi delci kopičijo in se vbrizgajo v bazo. Nekatere nosilce naboja zajame sosednji p-n stičišče in pospeši, tako se izračunajo parametri tranzistorjev.

FET imajo še eno vrsto prednosti, ki jo je treba omeniti za lutke. Povezani so vzporedno brez izenačitve upora. Upori se v ta namen ne uporabljajo, saj se indikator samodejno poveča, ko se obremenitev spremeni. Za pridobitev visoke vrednosti preklopnega toka se izbere kompleks modulov, ki se uporablja v pretvornikih ali drugih napravah.

Nemogoče je vzporedno povezati bipolarni tranzistor, določitev funkcionalnih parametrov vodi do dejstva, da se odkrije toplotni zlom nepopravljive narave. Te lastnosti so povezane s tehničnimi lastnostmi preprostih p-n kanalov. Moduli so povezani vzporedno z uporabo uporov za izenačitev toka v emiterskih tokokrogih. Glede na funkcionalne značilnosti in posamezne posebnosti se pri klasifikaciji tranzistorjev razlikujejo bipolarne in poljske vrste.

Bipolarni tranzistorji

Bipolarne zasnove se proizvajajo kot polprevodniške naprave s tremi vodniki. V vsaki od elektrod so na voljo plasti z luknjasto p-prevodnostjo ali nečistočo n-prevodnostjo. Izbira celotnega nabora slojev določa sprostitev vrst naprav p-n-p ali n-p-n. V trenutku, ko je naprava vklopljena, se različne vrste nabojev hkrati prenašajo z luknjami in elektroni, vključeni sta 2 vrsti delcev.

Nosilci se premikajo zaradi difuzijskega mehanizma. Atomi in molekule snovi prodrejo v medmolekulsko mrežo sosednjega materiala, nato pa se njihova koncentracija po celotnem volumnu izenači. Prevoz poteka z območij z visoko zgoščenostjo na območja z nizko vsebnostjo.

Elektroni se širijo tudi pod delovanjem silnega polja okoli delcev z neenakomerno vključitvijo legirnih dodatkov v osnovno maso. Za pospešitev delovanja naprave je elektroda, povezana s srednjim slojem, tanka. Najbolj oddaljeni prevodniki se imenujejo emiter in kolektor. Povratna napetostna značilnost prehoda je nepomembna.

FET-ji

Tranzistor z učinkom polja nadzoruje upor z uporabo električnega prečnega polja, ki izhaja iz uporabljene napetosti. Kraj, iz katerega se elektroni premikajo v kanal, se imenuje vir, odtok pa je videti kot končna točka vstopa nabojev. Krmilna napetost prehaja skozi prevodnik, imenovan vrata. Naprave so razdeljene na 2 vrsti:

• s krmilnim p-n-stičem;
• MIS tranzistorji z izoliranimi vrati.

Naprave prvega tipa vsebujejo v zasnovi polprevodniško rezino, ki je povezana z nadzorovanim vezjem z elektrodami na nasprotnih straneh (odtok in vir). Po priključitvi plošče na vrata se pojavi mesto z drugačno vrsto prevodnosti. Konstantni vir pristranskosti, vstavljen v vhodno vezje, ustvari blokirno napetost na stičišču.

V vhodnem vezju se nahaja tudi vir ojačanega impulza. Po spremembi napetosti na vhodu se ustrezen indikator na p-n stičišču transformira. Spremenjena je debelina plasti in površina preseka kanalskega stičišča v kristalu, ki prenaša tok nabitih elektronov. Širina kanala je odvisna od prostora med območjem izčrpavanja (pod vrati) in substratom. Krmilni tok na začetni in končni točki se nadzoruje s spreminjanjem širine območja izčrpavanja.

Za MIS tranzistor je značilno, da so njegova vrata ločena z izolacijo od sloja kanala. V polprevodniškem kristalu, imenovanem substrat, nastanejo dopirana mesta z nasprotnim predznakom. Na njih so nameščeni prevodniki - odtok in vir, med katerima se dielektrik nahaja na razdalji manj kot mikron. Na izolatorju je kovinska elektroda - zaklop.Zaradi nastale strukture, ki vsebuje kovino, dielektrično plast in polprevodnik, dobijo tranzistorje okrajšavo MIS.

Naprava in načelo delovanja za začetnike

Tehnologije ne delujejo samo z nabojem električne energije, temveč tudi z magnetnim poljem, svetlobnimi kvantami in fotoni. Načelo delovanja tranzistorja je v stanjih, med katerimi se naprava preklaplja. Nasproti majhnega in velikega signala, odprtega in zaprtega stanja - to je dvojno delo naprav.

Skupaj s polprevodniškim materialom v sestavi, ki se uporablja v obliki enega samega kristala, ponekod dopiranega, ima tranzistor v svoji zasnovi:

• zaključki iz kovine;
• dielektrični izolatorji;
• ohišje tranzistorjev iz stekla, kovine, plastike, kermeta.

Pred izumom bipolarnih ali polarnih naprav so bile elektronske vakuumske cevi uporabljene kot aktivni elementi. Vezja, razvita zanje, se po modifikaciji uporabljajo pri proizvodnji polprevodniških naprav. Lahko jih povežemo kot tranzistor in uporabimo, saj so številne funkcionalne značilnosti svetilk primerne za opis delovanja terenskih vrst.

Prednosti in slabosti zamenjave svetilk s tranzistorji

Izum tranzistorjev je spodbuden dejavnik za uvajanje inovativnih tehnologij v elektroniko. Omrežje uporablja sodobne polprevodniške elemente, v primerjavi s starimi vezji žarnic ima tak razvoj prednosti:

• majhne dimenzije in majhna teža, kar je pomembno za miniaturno elektroniko;
• sposobnost uporabe avtomatiziranih procesov v proizvodnji naprav in združevanja stopenj, kar zmanjša stroške;
• uporaba majhnih virov toka zaradi potrebe po nizki napetosti;
• takojšen vklop, segrevanje katode ni potrebno;
• povečana energetska učinkovitost zaradi zmanjšane disipacije moči;
• moč in zanesljivost;
• dobro usklajena interakcija z dodatnimi elementi v omrežju;
• odpornost na vibracije in udarce.

Slabosti se kažejo v naslednjih določbah:

• silicijevi tranzistorji ne delujejo pri napetostih, večjih od 1 kW, žarnice so učinkovite pri stopnjah nad 1-2 kW;
• pri uporabi tranzistorjev v visokozmogljivih oddajnih omrežjih ali mikrovalovnih oddajnikih je potrebno ujemanje vzporedno povezanih ojačevalnikov nizke moči;
• ranljivost polprevodniških elementov na učinke elektromagnetnega signala;
• občutljiva reakcija na kozmične žarke in sevanje, ki v zvezi s tem zahteva razvoj odpornih sevalnih mikrovezij.

Preklopne sheme

Za delovanje v enem samem vezju potrebuje tranzistor 2 izhoda na vhodu in izhodu. Skoraj vse vrste polprevodniških naprav imajo le 3 priključne točke. Za izhod iz težke situacije je eden od koncev dodeljen kot skupen. To vodi do 3 pogostih povezovalnih shem:

• za bipolarni tranzistor;
• polarna naprava;
• z odprtim odtokom (kolektor).

Bipolarni modul je povezan s skupnim oddajnikom za ojačanje napetosti in toka (MA). V drugih primerih se ujema z zatiči digitalnega čipa, ko je med zunanjim vezjem in notranjim načrtom ožičenja velika napetost.Tako deluje skupni kolektorski priključek in opazimo le povečanje toka (OK). Če morate povečati napetost, se element uvede s skupno bazo (OB). Možnost dobro deluje v sestavljenih kaskadnih vezjih, vendar je redko nastavljena v projektih z enim tranzistorjem.

V vezje so vključene polprevodniške polprevodniške naprave sort MIS in z uporabo p-n spoja:

• s skupnim oddajnikom (CI) - povezava, podobna OE modula bipolarnega tipa
• z enim izhodom (OS) - načrt tipa OK;
• s sklepnim zaklopom (OZ) - podoben opis OB.

V načrtih z odprtim odtokom je tranzistor vklopljen s skupnim oddajnikom kot del mikrovezja. Izhod kolektorja ni povezan z drugimi deli modula, obremenitev pa gre na zunanji konektor. Izbira jakosti napetosti in jakosti kolektorskega toka se izvede po vgradnji projekta. Naprave z odprtim odtokom delujejo v vezjih z močnimi izhodnimi stopnjami, gonilniki vodila, logičnimi vezji TTL.

Za kaj so tranzistorji?

Obseg je omejen glede na vrsto naprave - bipolarni modul ali polje. Zakaj so potrebni tranzistorji? Če je potreben nizek tok, na primer v digitalnih načrtih, se uporabljajo pogledi s terena. Analogna vezja dosegajo visoko linearnost dobička v različnih napajalnih napetostih in izhodih.

Področja namestitve bipolarnih tranzistorjev so ojačevalniki, njihove kombinacije, detektorji, modulatorji, tranzistorska logistična vezja in logični pretvorniki.

Kraji uporabe tranzistorjev so odvisni od njihovih značilnosti. Delujejo na 2 načina:

• na ojačevalni način spreminjanje izhodnega impulza z majhnimi odstopanji krmilnega signala;
• pri regulaciji ključa, ki nadzoruje napajanje bremen s šibkim vhodnim tokom, je tranzistor popolnoma zaprt ali odprt.

Vrsta polprevodniškega modula ne spremeni pogojev njegovega delovanja. Vir je povezan z obremenitvijo, na primer stikalo, ojačevalnik, svetlobna naprava, lahko je elektronski senzor ali močan sosednji tranzistor. S pomočjo toka se začne delovanje obremenitvene naprave, tranzistor pa je priključen na vezje med instalacijo in virom. Polprevodniški modul omejuje moč energije, ki se dovaja enoti.

Upor na izhodu tranzistorja se transformira glede na napetost na krmilnem vodniku. Trenutna moč in napetost na začetni in končni točki vezja se spreminjata in povečujeta ali zmanjšujeta ter sta odvisni od vrste tranzistorja in načina povezave. Krmiljenje nadzorovanega napajanja vodi do povečanja toka, močnostnega impulza ali povečanja napetosti.

Tranzistorji obeh vrst se uporabljajo v naslednjih primerih:

1. V digitalni regulaciji. Razvite so bile eksperimentalne zasnove digitalnih ojačevalnih vezij na osnovi digitalno-analognih pretvornikov (DAC).
2. v impulznih generatorjih. Odvisno od vrste sklopa, tranzistor deluje v ključnem ali linearnem vrstnem redu, da reproducira kvadratne ali poljubne signale.
3. V elektronskih strojnih napravah. Za zaščito informacij in programov pred krajo, nezakonitim vdorom in uporabo. Delovanje poteka v ključnem načinu, jakost toka se nadzoruje v analogni obliki in se uravnava s širino impulza.Tranzistorji so nameščeni v pogonih elektromotorjev, preklopnih stabilizatorjev napetosti.

Monokristalni polprevodniki in moduli za odpiranje in zapiranje povečujejo moč, vendar delujejo le kot stikala. V digitalnih napravah se tranzistorji polja uporabljajo kot ekonomični moduli. Proizvodne tehnologije v konceptu integriranih eksperimentov predvidevajo izdelavo tranzistorjev na enem samem silicijevem čipu.

Miniaturizacija kristalov vodi do hitrejših računalnikov, manj energije in manj toplote.

Podobni članki: