Πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ και πού χρησιμοποιείται;

Ένα ραδιοηλεκτρονικό στοιχείο από υλικό ημιαγωγών, χρησιμοποιώντας σήμα εισόδου, δημιουργεί, ενισχύει, αλλάζει παλμούς σε ολοκληρωμένα κυκλώματα και συστήματα αποθήκευσης, επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών. Ένα τρανζίστορ είναι μια αντίσταση της οποίας οι λειτουργίες ρυθμίζονται από την τάση μεταξύ του πομπού και της βάσης ή της πηγής και της πύλης, ανάλογα με τον τύπο της μονάδας.

Τύποι τρανζίστορ

Οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή ψηφιακών και αναλογικών μικροκυκλωμάτων για τον μηδενισμό του στατικού ρεύματος καταναλωτή και την επίτευξη βελτιωμένης γραμμικότητας. Οι τύποι τρανζίστορ διαφέρουν στο ότι μερικά ελέγχονται από μια αλλαγή τάσης, τα τελευταία ρυθμίζονται από μια απόκλιση ρεύματος.

Οι μονάδες πεδίου λειτουργούν με αυξημένη αντίσταση DC, ο μετασχηματισμός υψηλής συχνότητας δεν αυξάνει το κόστος ενέργειας.Αν πούμε τι είναι ένα τρανζίστορ με απλά λόγια, τότε αυτό είναι ένα δομοστοιχείο με υψηλό περιθώριο κέρδους. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι μεγαλύτερο σε είδη αγρού παρά σε διπολικούς τύπους. Τα πρώτα δεν έχουν απορρόφηση φορέα φορτίου, γεγονός που επιταχύνει τη λειτουργία.

Οι ημιαγωγοί πεδίου χρησιμοποιούνται συχνότερα λόγω των πλεονεκτημάτων τους έναντι των διπολικών τύπων:

• ισχυρή αντίσταση στην είσοδο σε συνεχές ρεύμα και υψηλή συχνότητα, αυτό μειώνει την απώλεια ενέργειας για έλεγχο.
• έλλειψη συσσώρευσης δευτερευόντων ηλεκτρονίων, η οποία επιταχύνει τη λειτουργία του τρανζίστορ.
• μεταφορά κινούμενων σωματιδίων.
• σταθερότητα με αποκλίσεις θερμοκρασίας.
• μικρός θόρυβος λόγω έλλειψης έγχυσης.
• χαμηλή κατανάλωση ενέργειας κατά τη λειτουργία.

Οι τύποι των τρανζίστορ και οι ιδιότητές τους καθορίζουν το σκοπό. Η θέρμανση του μετατροπέα διπολικού τύπου αυξάνει το ρεύμα κατά μήκος της διαδρομής από τον συλλέκτη στον πομπό. Έχουν αρνητικό συντελεστή αντίστασης και κινητοί φορείς ρέουν στη συσκευή συλλογής από τον πομπό. Η λεπτή βάση χωρίζεται από συνδέσεις p-n και το ρεύμα προκύπτει μόνο όταν συγκεντρώνονται κινούμενα σωματίδια και εγχέονται στη βάση. Ορισμένοι φορείς φορτίου συλλαμβάνονται από μια γειτονική διασταύρωση p-n και επιταχύνονται, έτσι υπολογίζονται οι παράμετροι των τρανζίστορ.

Τα FET έχουν ένα άλλο είδος πλεονεκτήματος που πρέπει να αναφερθεί για τα ανδρείκελα. Συνδέονται παράλληλα χωρίς να εξισώνουν την αντίσταση. Δεν χρησιμοποιούνται αντιστάσεις για το σκοπό αυτό, καθώς ο δείκτης αυξάνεται αυτόματα όταν αλλάζει το φορτίο. Για να επιτευχθεί υψηλή τιμή του ρεύματος μεταγωγής, στρατολογείται ένα σύμπλεγμα μονάδων, το οποίο χρησιμοποιείται σε μετατροπείς ή άλλες συσκευές.

Είναι αδύνατο να συνδέσετε ένα διπολικό τρανζίστορ παράλληλα, ο προσδιορισμός των λειτουργικών παραμέτρων οδηγεί στο γεγονός ότι ανιχνεύεται μια θερμική διάσπαση μη αναστρέψιμης φύσης. Αυτές οι ιδιότητες σχετίζονται με τις τεχνικές ιδιότητες απλών καναλιών p-n. Οι μονάδες συνδέονται παράλληλα χρησιμοποιώντας αντιστάσεις για την εξίσωση του ρεύματος στα κυκλώματα εκπομπών. Ανάλογα με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τις επιμέρους ιδιαιτερότητες, οι διπολικοί τύποι και οι τύποι πεδίου διακρίνονται στην ταξινόμηση των τρανζίστορ.

Διπολικά τρανζίστορ

Τα διπολικά σχέδια παράγονται ως συσκευές ημιαγωγών με τρεις αγωγούς. Σε κάθε ένα από τα ηλεκτρόδια παρέχονται στρώματα με αγωγιμότητα p οπής ή αγωγιμότητα n ακαθαρσίας. Η επιλογή ενός πλήρους συνόλου στρωμάτων καθορίζει την απελευθέρωση των τύπων συσκευών p-n-p ή n-p-n. Τη στιγμή που η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, διαφορετικοί τύποι φορτίων μεταφέρονται ταυτόχρονα από οπές και ηλεκτρόνια, εμπλέκονται 2 τύποι σωματιδίων.

Οι φορείς κινούνται λόγω του μηχανισμού διάχυσης. Τα άτομα και τα μόρια μιας ουσίας διεισδύουν στο διαμοριακό πλέγμα ενός γειτονικού υλικού, μετά το οποίο η συγκέντρωσή τους μειώνεται σε όλο τον όγκο. Η μεταφορά γίνεται από περιοχές υψηλής συμπύκνωσης σε περιοχές χαμηλής περιεκτικότητας.

Τα ηλεκτρόνια διαδίδονται επίσης υπό τη δράση ενός πεδίου δύναμης γύρω από σωματίδια με ανομοιόμορφη συμπερίληψη πρόσθετων κραμάτων στη βασική μάζα. Για να επιταχυνθεί η λειτουργία της συσκευής, το ηλεκτρόδιο που συνδέεται με το μεσαίο στρώμα γίνεται λεπτό. Οι εξωτερικοί αγωγοί ονομάζονται πομπός και συλλέκτης. Το χαρακτηριστικό αντίστροφης τάσης της μετάβασης δεν είναι σημαντικό.

FET

Το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ελέγχει την αντίσταση χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό εγκάρσιο πεδίο που προκύπτει από την εφαρμοζόμενη τάση. Το μέρος από το οποίο κινούνται τα ηλεκτρόνια στο κανάλι ονομάζεται πηγή και η αποστράγγιση μοιάζει με το τελικό σημείο εισόδου φορτίων. Η τάση ελέγχου διέρχεται από έναν αγωγό που ονομάζεται πύλη. Οι συσκευές χωρίζονται σε 2 τύπους:

• με έλεγχο p-n-junction?
• Τρανζίστορ MIS με μονωμένη πύλη.

Οι συσκευές του πρώτου τύπου περιέχουν μια γκοφρέτα ημιαγωγών στο σχέδιο, η οποία συνδέεται με το ελεγχόμενο κύκλωμα χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια στις αντίθετες πλευρές (αποχέτευση και πηγή). Μια θέση με διαφορετικό τύπο αγωγιμότητας εμφανίζεται μετά τη σύνδεση της πλάκας στην πύλη. Μια πηγή σταθερής πόλωσης που εισάγεται στο κύκλωμα εισόδου παράγει μια τάση μπλοκαρίσματος στη διασταύρωση.

Η πηγή του ενισχυμένου παλμού βρίσκεται επίσης στο κύκλωμα εισόδου. Μετά την αλλαγή της τάσης στην είσοδο, ο αντίστοιχος δείκτης στη διασταύρωση p-n μετασχηματίζεται. Το πάχος του στρώματος και η περιοχή διατομής της διασταύρωσης του καναλιού στον κρύσταλλο, που μεταδίδει τη ροή των φορτισμένων ηλεκτρονίων, τροποποιείται. Το πλάτος του καναλιού εξαρτάται από τον χώρο μεταξύ της περιοχής εξάντλησης (κάτω από την πύλη) και του υποστρώματος. Το ρεύμα ελέγχου στα σημεία έναρξης και λήξης ελέγχεται αλλάζοντας το πλάτος της περιοχής εξάντλησης.

Το τρανζίστορ MIS χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι η πύλη του διαχωρίζεται με μόνωση από το στρώμα καναλιού. Σε έναν κρύσταλλο ημιαγωγών, που ονομάζεται υπόστρωμα, δημιουργούνται ντοπαρισμένες θέσεις με το αντίθετο πρόσημο. Σε αυτά είναι εγκατεστημένοι αγωγοί - μια αποχέτευση και μια πηγή, μεταξύ των οποίων βρίσκεται ένα διηλεκτρικό σε απόσταση μικρότερη από ένα μικρό. Στον μονωτήρα υπάρχει ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο - ένα κλείστρο.Λόγω της δομής που προκύπτει που περιέχει ένα μέταλλο, ένα διηλεκτρικό στρώμα και έναν ημιαγωγό, στα τρανζίστορ δίνεται η συντομογραφία MIS.

Συσκευή και αρχή λειτουργίας για αρχάριους

Οι τεχνολογίες λειτουργούν όχι μόνο με φορτίο ηλεκτρισμού, αλλά και με μαγνητικό πεδίο, κβάντα φωτός και φωτόνια. Η αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ έγκειται στις καταστάσεις μεταξύ των οποίων μεταβαίνει η συσκευή. Αντίθετο μικρό και μεγάλο σήμα, ανοιχτή και κλειστή κατάσταση - αυτό είναι το διπλό έργο των συσκευών.

Μαζί με το ημιαγωγικό υλικό στη σύνθεση, που χρησιμοποιείται με τη μορφή ενός κρυστάλλου, ντοπαρισμένο σε ορισμένα σημεία, το τρανζίστορ έχει στο σχεδιασμό του:

• Συμπεράσματα από μέταλλο?
• διηλεκτρικοί μονωτές?
• θήκη τρανζίστορ από γυαλί, μέταλλο, πλαστικό, κεραμομεταλλικό.

Πριν από την εφεύρεση των διπολικών ή πολικών συσκευών, οι ηλεκτρονικοί σωλήνες κενού χρησιμοποιούνταν ως ενεργά στοιχεία. Τα κυκλώματα που αναπτύχθηκαν για αυτούς, μετά από τροποποίηση, χρησιμοποιούνται στην παραγωγή συσκευών ημιαγωγών. Θα μπορούσαν να συνδεθούν ως τρανζίστορ και να χρησιμοποιηθούν, καθώς πολλά από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των λαμπτήρων είναι κατάλληλα για την περιγραφή της λειτουργίας των ειδών του αγρού.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της αντικατάστασης λαμπτήρων με τρανζίστορ

Η εφεύρεση των τρανζίστορ είναι ένας παράγοντας τόνωσης για την εισαγωγή καινοτόμων τεχνολογιών στην ηλεκτρονική. Το δίκτυο χρησιμοποιεί σύγχρονα στοιχεία ημιαγωγών, σε σύγκριση με τα παλιά κυκλώματα λαμπτήρων, τέτοιες εξελίξεις έχουν πλεονεκτήματα:

• μικρές διαστάσεις και χαμηλό βάρος, το οποίο είναι σημαντικό για τα μικροσκοπικά ηλεκτρονικά.
• τη δυνατότητα εφαρμογής αυτοματοποιημένων διαδικασιών στην παραγωγή συσκευών και ομαδοποίησης των σταδίων, γεγονός που μειώνει το κόστος.
• η χρήση πηγών ρεύματος μικρού μεγέθους λόγω της ανάγκης για χαμηλή τάση.
• στιγμιαία ενεργοποίηση, δεν απαιτείται θέρμανση της καθόδου.
• αυξημένη ενεργειακή απόδοση λόγω μειωμένης απαγωγής ισχύος.
• δύναμη και αξιοπιστία·
• καλά συντονισμένη αλληλεπίδραση με πρόσθετα στοιχεία στο δίκτυο.
• αντοχή σε κραδασμούς και κραδασμούς.

Μειονεκτήματα εμφανίζονται στις ακόλουθες διατάξεις:

• Τα τρανζίστορ πυριτίου δεν λειτουργούν σε τάσεις μεγαλύτερες από 1 kW, οι λαμπτήρες είναι αποτελεσματικοί σε ρυθμούς πάνω από 1-2 kW.
• Όταν χρησιμοποιείτε τρανζίστορ σε δίκτυα εκπομπής υψηλής ισχύος ή πομπούς μικροκυμάτων, απαιτείται αντιστοίχιση ενισχυτών χαμηλής ισχύος που συνδέονται παράλληλα.
• την ευπάθεια των στοιχείων ημιαγωγών στις επιδράσεις ενός ηλεκτρομαγνητικού σήματος·
• μια ευαίσθητη αντίδραση στις κοσμικές ακτίνες και την ακτινοβολία, που απαιτεί την ανάπτυξη ανθεκτικών μικροκυκλωμάτων ακτινοβολίας από αυτή την άποψη.

Σχέδια μεταγωγής

Για να λειτουργήσει σε ένα μόνο κύκλωμα, το τρανζίστορ απαιτεί 2 εξόδους στην είσοδο και στην έξοδο. Σχεδόν όλοι οι τύποι συσκευών ημιαγωγών έχουν μόνο 3 σημεία σύνδεσης. Για να βγούμε από μια δύσκολη κατάσταση, ένα από τα άκρα εκχωρείται ως κοινό. Αυτό οδηγεί σε 3 κοινά σχήματα σύνδεσης:

• για διπολικό τρανζίστορ?
• πολική συσκευή?
• με ανοιχτή αποχέτευση (συλλέκτη).

Η διπολική μονάδα συνδέεται με έναν κοινό πομπό για ενίσχυση τόσο τάσης όσο και ρεύματος (MA). Σε άλλες περιπτώσεις, ταιριάζει με τις ακίδες ενός ψηφιακού τσιπ όταν υπάρχει μεγάλη τάση μεταξύ του εξωτερικού κυκλώματος και του εσωτερικού σχεδίου καλωδίωσης.Έτσι λειτουργεί η σύνδεση κοινού συλλέκτη και παρατηρείται μόνο αύξηση του ρεύματος (ΟΚ). Εάν πρέπει να αυξήσετε την τάση, τότε το στοιχείο εισάγεται με μια κοινή βάση (OB). Η επιλογή λειτουργεί καλά σε σύνθετα κυκλώματα καταρράκτη, αλλά σπάνια ρυθμίζεται σε έργα ενός τρανζίστορ.

Στο κύκλωμα περιλαμβάνονται συσκευές ημιαγωγών πεδίου των ποικιλιών MIS και που χρησιμοποιούν μια διασταύρωση p-n:

• με κοινό πομπό (CI) - μια σύνδεση παρόμοια με την ΟΕ μιας μονάδας διπολικού τύπου
• με μία έξοδο (OS) - ένα σχέδιο τύπου ΟΚ.
• με κοινό κλείστρο (OZ) - παρόμοια περιγραφή του OB.

Σε σχέδια ανοιχτής αποστράγγισης, το τρανζίστορ ενεργοποιείται με έναν κοινό πομπό ως μέρος του μικροκυκλώματος. Η έξοδος συλλέκτη δεν συνδέεται με άλλα μέρη της μονάδας και το φορτίο πηγαίνει στον εξωτερικό σύνδεσμο. Η επιλογή της έντασης της τάσης και της ισχύος του ρεύματος συλλέκτη γίνεται μετά την εγκατάσταση του έργου. Οι συσκευές ανοιχτής αποστράγγισης λειτουργούν σε κυκλώματα με ισχυρά στάδια εξόδου, προγράμματα οδήγησης διαύλου, λογικά κυκλώματα TTL.

Σε τι χρησιμεύουν τα τρανζίστορ;

Το πεδίο εφαρμογής οριοθετείται ανάλογα με τον τύπο της συσκευής - διπολική μονάδα ή πεδίο. Γιατί χρειάζονται τρανζίστορ; Εάν απαιτείται χαμηλό ρεύμα, για παράδειγμα, σε ψηφιακά σχέδια, χρησιμοποιούνται προβολές πεδίου. Τα αναλογικά κυκλώματα επιτυγχάνουν υψηλή γραμμικότητα απολαβής σε ένα εύρος τάσεων και εξόδων τροφοδοσίας.

Οι περιοχές εγκατάστασης για διπολικά τρανζίστορ είναι οι ενισχυτές, οι συνδυασμοί τους, οι ανιχνευτές, οι διαμορφωτές, τα κυκλώματα εφοδιαστικής τρανζίστορ και οι μετατροπείς λογικού τύπου.

Οι τόποι εφαρμογής των τρανζίστορ εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά τους. Λειτουργούν σε 2 τρόπους:

• με ενισχυτικό τρόπο, αλλάζοντας τον παλμό εξόδου με μικρές αποκλίσεις του σήματος ελέγχου.
• στη ρύθμιση κλειδιού, ελέγχοντας την τροφοδοσία φορτίων με ασθενές ρεύμα εισόδου, το τρανζίστορ είναι εντελώς κλειστό ή ανοιχτό.

Ο τύπος της μονάδας ημιαγωγών δεν αλλάζει τις συνθήκες λειτουργίας της. Η πηγή συνδέεται με το φορτίο, για παράδειγμα, ένας διακόπτης, ένας ενισχυτής, μια συσκευή φωτισμού, μπορεί να είναι ένας ηλεκτρονικός αισθητήρας ή ένα ισχυρό παρακείμενο τρανζίστορ. Με τη βοήθεια ρεύματος, ξεκινά η λειτουργία της συσκευής φορτίου και το τρανζίστορ συνδέεται στο κύκλωμα μεταξύ της εγκατάστασης και της πηγής. Η μονάδα ημιαγωγών περιορίζει την ισχύ της ενέργειας που παρέχεται στη μονάδα.

Η αντίσταση στην έξοδο του τρανζίστορ μετασχηματίζεται ανάλογα με την τάση στον αγωγό ελέγχου. Η ισχύς και η τάση ρεύματος στο σημείο έναρξης και λήξης του κυκλώματος αλλάζουν και αυξάνονται ή μειώνονται και εξαρτώνται από τον τύπο του τρανζίστορ και τον τρόπο σύνδεσης του. Ο έλεγχος μιας ελεγχόμενης παροχής ρεύματος οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος, παλμό ισχύος ή αύξηση τάσης.

Τρανζίστορ και των δύο τύπων χρησιμοποιούνται στις ακόλουθες περιπτώσεις:

1. Στην ψηφιακή ρύθμιση. Έχουν αναπτυχθεί πειραματικά σχέδια ψηφιακών κυκλωμάτων ενίσχυσης που βασίζονται σε μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό (DAC).
2. σε γεννήτριες παλμών. Ανάλογα με τον τύπο του συγκροτήματος, το τρανζίστορ λειτουργεί με κλειδί ή γραμμική σειρά για να αναπαράγει τετράγωνα ή αυθαίρετα σήματα, αντίστοιχα.
3. Σε ηλεκτρονικές συσκευές υλικού. Για την προστασία πληροφοριών και προγραμμάτων από κλοπή, παράνομη πειρατεία και χρήση. Η λειτουργία πραγματοποιείται σε λειτουργία κλειδιού, η ισχύς του ρεύματος ελέγχεται σε αναλογική μορφή και ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας το πλάτος παλμού.Τα τρανζίστορ τοποθετούνται στους κινητήρες των ηλεκτρικών κινητήρων, σταθεροποιητές τάσης μεταγωγής.

Οι μονοκρυσταλλικοί ημιαγωγοί και οι μονάδες ανοίγματος και κλεισίματος αυξάνουν την ισχύ, αλλά λειτουργούν μόνο ως διακόπτες. Σε ψηφιακές συσκευές, τα τρανζίστορ τύπου πεδίου χρησιμοποιούνται ως οικονομικές μονάδες. Οι τεχνολογίες κατασκευής στην έννοια των ολοκληρωμένων πειραμάτων προβλέπουν την παραγωγή τρανζίστορ σε ένα μόνο τσιπ πυριτίου.

Η σμίκρυνση των κρυστάλλων οδηγεί σε ταχύτερους υπολογιστές, λιγότερη ενέργεια και λιγότερη θερμότητα.

Παρόμοια άρθρα: