Транзистор для чего: Для чего нужны транзисторы и как они работают

Для чего нужен транзистор, что это такое, виды, как устроен и какой принцип работы

Больше всего вопросов у начинающих радиолюбителей вызывает транзистор. Без этих знаний нельзя починить даже старенький магнитофон, не говоря о современной электронике. Как работает и как устроен транзистор, можно прочитать в этой статье!

Что такое транзистор

У многих возникает вопрос «в каком году был изобретен транзистор». Формально инновацию можно приписать Уильяму Шокли, который положил теоретическую базу первого 2-электродного триода, управлять которым должно внешнее электромагнитное поле. Однозначно сказать, кто изобрел первый транзистор нельзя, так как над ним трудилась целая команда людей: Шокли, Бардин, Браттейн. Благодаря их трудам, компания Bell Labs заявила патент в 1948 году.

Что такое транзистор сейчас? Так называют полупроводниковый элемент радиоэлектроники, состоящий из 3 электродов. Он предназначен для управления и изменения электрического тока в цепи.

Устройство

Простыми словами триоды можно описать так: это — конструкция из нескольких полупроводниковых слоев, впрессованных в керамо-металлический, металл-стеклянный или пластиковый корпус.

Рассматривая схематично, триод состоит из 2 полупроводника, разделенного диэлектрическим промежутком. В зависимости от полярности напряжения, бывают NPN и PNP транзисторы.

Вот так из можно изобразить на рисунке.

Характеристики

Чтобы правильно подобрать транзистор, нужно знать основные параметры. Для бипол.триодов – это:

1. Усиление по амперам с общей базы.
2. Аналогичное усиление с эмиттером.
3. Обратный коллекторный ток Iko.
4. Hfe транзистора. Показывает, насколько больший ток может протечь по каналу «collector-emitter» в сравнении с каналом «bese-emitter». Кстати, Hfe транзистора относится только к биполярным триодам.

Кстати, относительно бипол.триодов стоит знать, что бывают PNP и NPN транзисторы:

1. Транзистор NPN пускает ток от контакта «collector «к контакту «emitter».
2. Транзистор PNP работает наоборот.

Основные параметра транзистора полевого типа заключаются в:

1. Вольтаж отсечки – напряжение, которое нужно пустить на базу, чтобы закрыть p-n проход.
2. Максимальный ампераж стока.
3. Напряжение между выводами триода.

Способ работы

Объяснить, как работает полевой транзистор для чайников – непросто. Придется вообразить себе всю схему. Он состоит из 3 частей:

1. Коллектор — приемник. На открытый коллектор поступает большой ток, который и нужно изменить. От него он идет в эмиттер.
2. База – ключ. На этот вывод транзистора подаются малые токи. Они и открывают «большой».
3. Эмиттер — это выходной канал. На него поступает ток с коллектора.

Как понятно из описания, ток течет между коллектором и эмиттером. Но если база находится в состоянии покоя, транзистор работать не будет.

Может показаться, что работа транзистора похожа на сочетания резистора и выключателя.

На самом деле, все хитрее. Если подавать на контакт базы аналоговые токи, то их амплитуда будет сохраняться и на эмиттере, даже если на коллекторе он подавался с другими характеристиками.

Получается, что триод функционирует в ключевом режиме или выполняет функцию изменения (усиления) выходного сигнала.

Чтобы понять принцип действия транзистора, можно посмотреть эту картинку:

Маркировка на схемах

Стандартизированным маркировкой транзистора является литера «Q». Также допускается «VT». Если в схеме больше 1 штуки, часто добавляют позиционное обозначение (например, VT1, VT2…, VTN).

Схема подключения рисуется линиями, с кольцом или без. Направление движения электричества показывается стрелочкой.

Виды триодов

Полупроводниковые транзисторы делятся на 3 категории:

1. Полевой;
2. Биполярный;
3. Комбинированный.

По факту они выполняют схожую функцию, но вот их тип действия отличается. Поэтому многие из них невзаимозаменяемые.

Виды транзисторов стоит рассмотреть предметно и знать хотя бы поверхностно.

Полевые

Также прижилось название «однополярные» (униполярные), так как могут пропускать ток лишь в одном направлении. Стоит помнить, что есть разные виды полевых транзисторов. Всего их 3:

1. С управляем п-н переходом.
2. С закрытым затвором.
3. Имеющие структуру: металл – диэл – проводник.

Эти виды транзисторов состоят из: стока, истока и затвора.

Отличаются высокой чувствительностью к статическому напряжению, поэтому при работе с ними необходимо:

1. Заземление инструмента. Пинцет должен быть антистатическим, а паяльник заземленным. Если это обычный ЭПСН, то к болтику нужно привязать провод и направить в землю.
2. Нужна защита от пыли, которая хорошо накапливает статическое напряжение.

Потребляют минимум электроэнергии, поэтому их устанавливают в пульты ДУ и схожую технику.

Биполярные

Структура биполярного транзистора такова, что он может по одному каналу пропускать заряд с разным знаком (+ и -). Из особенность в том, что на выходе у них очень низкое сопротивление, поэтому они используются в качестве коммутационных устройств.

Комбинированные

Поняв принцип работы полевого транзистора или биполярного, с комбинированными трудностей не возникнет. По сути, это 2 и более триода, внедренные в один корпус. Составные транзисторы можно разделить так:

1. Биполярный триод с резистором.
2. Соединенные 2 транзистора в одном корпусе. Причем они могут быть одинаковыми, так и отличными.
3. Лямбда. Так называют 2 триода, комбинированные в одном корпусе. Они образуют место с минусовым сопротивлением.
4. Схема полевого транзистора с закрытым затвором, управляющий бипол.триодом.

Как работает биполярный триод

Рассматривать устройство биполярного транзистора лучше всего на примерах с небольшой теоретической базой.

Работа бипол.транзистора построена на комбинации разных полупроводников (ПП). Кремнвые, германиевые и другие ПП имеют одно свойство: добавляя к ним другие элементы, они меняют свои качества. Некоторые добавки увеличивают количество свободных электронов (они называются донорами), другие образуют «дыры» (акцепторы).

Это называется электронно-дырочной рекомбинацией. Свободные электроны на коллекторе стремятся рекомбинировать дыры в эмиттере. Осуществляется p-n канальный переход, между полупроводниками. А подаваемый небольшой ток с базы задает амплитуду.

Схемы включения

Схема биполярного транзистора выглядит так:

Из картинки видно, что включение делится на:

1. Схему включения транзистора с общей базой. Для нее характерно низкое сопротивление на входе, минимальное тепловыделение и большой вольтаж.
2. Схему включения транзистора с общим коллектором. Высокий вольтаж на входе и низкое на выходе, а также низкий К. вольтажа по усилению.
3. Схему включения транзистора с общим эмиттером. Большое усиление вольт и ампер, и малое по мощности. Также характерна инверсия входного электричества.

Как работает полевой триод

Здесь p-n канального перехода нет, а заряд идет по заданному «маршруту». Он называется затвором и регулируется подаваемым напряжением.

Упрощенно, пнп зона «ссужается» и «увеличивается», в зависимости от канала, которое создает электромагнитное поле.

Схемы включения

Полевые типы транзисторов имеют схожую схему включения с биполярными:

1. Общий исток. Дает большее усилие вольт и ватт.
2. Общий затвор. Малое вводное сопротивление и выходное усиление.
3. Общий сток. аналогично эмиттеру на бипол.транзисторе.

Транзистор — полупроводниковый элемент, устройство.

Как транзистор работает, из чего состоит, для чего нужен?

Что такое транзистор?

Транзистор – полупроводниковый прибор, предназначенный для управления электрическим током.

Где применяются транзисторы? Да везде! Без транзисторов не обходится практически ни одна современная электрическая схема. Они повсеместно используются при производстве вычислительной техники, аудио- и видео-аппаратуры.

Времена, когда советские микросхемы были самыми большими в мире, прошли, и размер современных транзисторов очень мал. Так, самые маленькие из устройств имеют размер порядка нанометра!

Приставка нано- обозначает величину порядка десять в минус девятой степени.

Однако существуют и гигантские экземпляры, использующиеся преимущественно в областях энергетики и промышленности.

Транзисторы

Существуют разные типы транзисторов: биполярные и полярные, прямой и обратной проводимости. Тем не менее, в основе работы этих приборов лежит один и тот же принцип. Транзистор — прибор полупроводниковый. Как известно, в полупроводнике носителями заряда являются электроны или дырки.

Область с избытком электронов обозначается буквой n (negative), а область с дырочной проводимостью – p (positive).

Ищем базу, эмиттер и коллектор на транзисторе

Как сразу найти коллектор.

Чтобы сразу найти коллектор нужно выяснить, какой мощности перед вами транзистор, а они бывают средней мощности, маломощные и мощные.

Транзисторы средней мощности и мощные сильно греются, поэтому от них нужно отводить тепло.

Делается это с помощью специального радиатора охлаждения, а отвод тепла происходит через вывод коллектора, который в этих типах транзисторов расположен посередине и подсоединен напрямую к корпусу.

Получается такая схема передачи тепла: вывод коллектора – корпус – радиатор охлаждения.

Если коллектор определен, то определить другие выводы уже будет не сложно.

Бывают случаи, которые значительно упрощают поиск, это когда на устройстве уже есть нужные обозначения, как показано ниже.

Производим нужные замеры прямого и обратного сопротивления.

Однако все равно торчащие три ножки в транзисторе могу многих начинающих электронщиков ввести в ступор.

Как же тут найти базу, эмиттер и коллектор?

Без мультиметра или просто омметра тут не обойтись.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Масляные выключатели: типы, устройство и принцип работы

Итак, приступаем к поиску. Сначала нам нужно найти базу.

Берем прибор и производим необходимые замеры сопротивления на ножках транзистора.

Берем плюсовой щуп и подсоединяем его к правому выводу. Поочередно минусовой щуп подводим к среднему, а затем к левому выводам.

Между правым и среднем у нас, к примеру, показало 1 (бесконечность), а между правым и левым 816 Ом.

Эти показания пока ничего нам не дают. Делаем замеры дальше.

Теперь сдвигаемся влево, плюсовой щуп подводим к среднему выводу, а минусовым последовательно касаемся к левому и правому выводам.

Опять средний – правый показывает бесконечность (1), а средний левый 807 Ом.

Это тоже нам ничего не говорить. Замеряем дальше.

Теперь сдвигаемся еще левее, плюсовой щуп подводим к крайнему левому выводу, а минусовой последовательно к правому и среднему.

Если в обоих случаях сопротивление будет показывать бесконечность (1), то это значит, что базой является левый вывод.

А вот где эмиттер и коллектор (средний и правый выводы) нужно будет еще найти.

Теперь нужно сделать замер прямого сопротивления. Для этого теперь делаем все наоборот, минусовой щуп к базе (левый вывод), а плюсовой поочередно подсоединяем к правому и среднему выводам.

Запомните один важный момент, сопротивление p-n перехода база – эмиттер всегда больше, чем p-n перехода база – коллектор.

В результате замеров было выяснено, что сопротивление база (левый вывод) – правый вывод равно 816 Ом, а сопротивление база – средний вывод 807 Ом.

Значит правый вывод — это эмиттер, а средний вывод – это коллектор.

Итак, поиск базы, эмиттера и коллектора завершен.

Как работает транзистор?

Чтобы все было предельно ясно, рассмотрим работу биполярного транзистора (самый популярный вид).

Биполярный транзистор (далее – просто транзистор) представляет собой кристалл полупроводника (чаще всего используется кремний или германий), разделенный на три зоны с разной электропроводностью. Зоны называются соответственно коллектором, базой и эмиттером. Устройство транзистора и его схематическое изображение показаны на рисунке ни же

Биполярный транзистор

Разделяют транзисторы прямой и обратной проводимости. Транзисторы p-n-p называются транзисторами с прямой проводимостью, а транзисторы n-p-n – с обратной.

Транзисторы

Теперь о том, какие есть два режима работы транзисторов. Сама работа транзистора похожа на работу водопроводного крана или вентиля. Только вместо воды – электрический ток. Возможны два состояния транзистора – рабочее (транзистор открыт) и состояние покоя (транзистор закрыт).

Что это значит? Когда транзистор закрыт, через него не течет ток. В открытом состоянии, когда на базу подается малый управляющий ток, транзистор открывается, и большой ток начинает течь через эмиттер-коллектор.

Полевой транзистор

В этом полупроводниковом приборе управление рабочим током осуществляется не током во входной (базовой) цепи, как в биполярном транзисторе, а воздействием на носители тока электрического поля. Отсюда и название «полевой». Схематическое устройство и конструкция полевого транзистора с р — n переходом показаны на (рис. 6). Основой такого транзистора служит пластина кремния с электропроводностью типа n, в которой имеется тонкая область с электропроводностью типа р. Пластину прибора называют затвором, а область типа р в ней — каналом. С одной стороны канал заканчивается истоком, с другой стоком — тоже областью типа р, но с повышенной концентрацией дырок. Между затвором и каналом создается р — n переход. От затвора, истока и стока сделаны контактные выводы. Если к истоку подключить положительный, а к стоку — отрицательный полюсы батареи питания (на рис. 6 — батарея GB), то в канале появится ток, создающийся движением дырок от истока к стоку. Этот ток, называемый током стока Iс, зависит не только от напряжения этой батареи, но и от напряжения, действующего между источником и затвором (на рис. 6 — элемент G).

И вот почему. Когда на затворе относительно истока действует положительное закрывающее напряжение, обедненная область р — n перехода расширяется (на рис. 6 показано штриховыми линиями). От этого канал сужается, его сопротивление увеличивается, из — за чего ток стока уменьшается. С уменьшением положительного напряжения на затворе обедненная область р — n перехода, наоборот, сужается, канал расширяется, и ток снова увеличивается. Если на затвор вместе с положительным напряжением смещения подавать низкочастотный или высокочастотный сигнал, в цепи стока возникнет пульсирующий ток, а на нагрузке, включенной в эту цепь, — напряжение усиленного сигнала. Так, в упрощенном виде устроены и работают полевые транзисторы с каналом типа р, например — КП102, КП103 (буквы К и П означают «кремниевый полевой»). Принципиально так же устроен и работает полевой транзистор с каналом типа n. Затвор транзистора такой структуры обладает дырочной электропроводностью, поэтому на него относительно истока должно подаваться отрицательное напряжение смещения, а на сток (тоже относительно истока) — положительное напряжение источника питания. На условном графическом изображении полевого транзистора с каналом типа n стрелка на линии затвора направлена в сторону истока, а не от истока, как в обозначении транзистора с каналом типа р. Полевой транзистор — тоже трехэлектродный прибор. Поэтому его, как и биполярный транзистор, включать в усилительный каскад можно тремя способами: по схеме общего стока (ОС), по схеме общего истока (ОИ) и по схеме общего затвора (ОЗ). В радиолюбительской практике применяют в основном только первые два способа включения, позволяющие с наибольшей эффективностью использовать полевые транзисторы.

Усилительный каскад на полевом транзисторе обладает очень большим, исчисляемым мегаомами, входным сопротивлением.

Это позволяет подавать на его вход высокочастотные и низкочастотные сигналы от источников с большим внутренним сопротивлением, например от пьезокерамическрго звукоснимателя, не опасаясь искажения или ухудшения усиления входного сигнала.

В этом главное преимущество полевых транзисторов по сравнению с биполярными. Усилительные свойства полевого транзистора характеризуют крутизной характеристики S — отношением изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора, включенного по схеме ОИ. Численное значение параметра S выражают в миллиамперах на вольт; для различных транзисторов оно может составлять от 0,1 — 0,2 до 10 — 15 мА/В и больше. Чем больше крутизна, тем большее усиление сигнала может дать транзистор.

Рис. 6 Конструкция и графическое изображение полевого транзистора с каналом типа (p).

Другой параметр полевого транзистора — напряжение отсечки Uзи.отс. — Это обратное напряжение на р — n переходе затвор — канал, при котором ток через этот переход уменьшается до нуля. У различных транзисторов напряжение отсечки может составлять от 0,5 до 10 В. О полевых транзисторах и их уникальных свойствах можно говорить еще много, я попытался рассказать о наиболее существенных.

Физические процессы в транзисторе

А теперь подробнее о том, почему все происходит именно так, то есть почему транзистор открывается и закрывается. Возьмем биполярный транзистор. Пусть это будет n-p-n транзистор.

Если подключить источник питания между коллектором и эмиттером, электроны коллектора начнут притягиваться к плюсу, однако тока между коллектором и эмиттером не будет. Этому мешает прослойка базы и сам слой эмиттера.

Транзистор закрыт

Если же подключить дополнительный источник между базой и эмиттером, электроны из n области эмиттера начнут проникать в область баз. В результате область базы обогатиться свободными электронами, часть из которых рекомбинирует с дырками, часть потечет к плюсу базы, а часть (большая часть) направится к коллектору.

Таким образом, транзистор получается открыт, и в нем течет ток эмиттер коллектор. Если напряжение на базе увеличить, увеличится и ток коллектор эмиттер. Причем, при малом изменении управляющего напряжения наблюдается значительный рост тока через коллектор-эмиттер. Именно на этом эффекте и основана работа транзисторов в усилителях.

Транзистор открыт

Вот вкратце и вся суть работы транзисторов. Нужно рассчитать усилитель мощности на биполярных транзисторах за одну ночь, или выполнить лабораторную работу по исследованию работы транзистора? Это не проблема даже для новичка, если воспользоваться помощью специалистов нашего студенческого сервиса.

Не стесняйтесь обращаться за профессиональной помощью в таких важных вопросах, как учеба! А теперь, когда у вас уже есть представление о транзисторах, предлагаем расслабиться и посмотреть клип группы Korn “Twisted transistor”! Например, вы решили купить отчет по практике, обращайтесь в Заочник.

Маркировка SMD транзисторов.

«15» на корпусе SOT-23	MMBT3960(Datasheet «Motorola»)
«1A» на корпусе SOT-23	BC846A(Datasheet «Taitron»)
«1B» на корпусе SOT-23	BC846B(Datasheet «Taitron»)
«1C» на корпусе SOT-23	MMBTA20LT(Datasheet «Motorola»)
«1D» на корпусе SOT-23	BC846(Datasheet «NXP»)
«1E» на корпусе SOT-23	BC847A(Datasheet «Taitron»)
«1F» на корпусе SOT-23	BC847B(Datasheet «Taitron»)
«1G» на корпусе SOT-23	BC847C(Datasheet «Taitron»)
«1H» на корпусе SOT-23	BC847(Datasheet «NXP»)
«1N» на корпусе SOT-416	BC847T(Datasheet «NXP»)
«1J» на корпусе SOT-23	BC848A(Datasheet «Taitron»)
«1K» на корпусе SOT-23	BC848B(Datasheet «Taitron»)
«1L» на корпусе SOT-23	BC848C(Datasheet «Taitron»)
«1M» на корпусе SOT-416	BC846T(Datasheet «NXP»)
«1M» на корпусе SOT-323	BC848W(Datasheet «NXP»)
«1M» на корпусе SOT-23	MMBTA13(Datasheet «Motorola»)
«1N» на корпусе SOT-23	MMBTA414(Datasheet «Motorola»)
«1V» на корпусе SOT-23	MMBT6427(Datasheet «Motorola»)
«1P» на корпусе SOT-23	FMMT2222A,KST2222A,MMBT2222A.
«1T» на корпусе SOT-23	MMBT3960A(Datasheet «Motorola»)
«1Y» на корпусе SOT-23	MMBT3903(Datasheet «Samsung»)
«2A» на корпусе SOT-23	FMMBT3906,KST3906,MMBT3906
«2B» на корпусе SOT-23	BC849B(Datasheet «G.S.»)
«2C» на корпусе SOT-23	BC849C(Datasheet «G.S.»)
«2E» на корпусе SOT-23	FMMTA93,KST93
«2F» на корпусе SOT-23	FMMT2907A,KST2907A,MMBT2907AT
«2G» на корпусе SOT-23	FMMTA56,KST56
«2H» на корпусе SOT-23	MMBTA55(Datasheet «Taitron»)
«2J» на корпусе SOT-23	MMBT3640(Datasheet «Fairchild»)
«2K» на корпусе SOT-23	FMMT4402(Datasheet «Zetex»)
«2M» на корпусе SOT-23	MMBT404(Datasheet «Motorola»)
«2N» на корпусе SOT-23	MMBT404A(Datasheet «Motorola»)
«2T» на корпусе SOT-23	KST4403,MMBT4403
«2V» на корпусе SOT-23	MMBTA64(Datasheet «Motorola»)
«2U» на корпусе SOT-23	MMBTA63(Datasheet «Motorola»)
«2X» на корпусе SOT-23	MMBT4401,KST4401
«3A» на корпусе SOT-23	MMBTh34(Datasheet «Motorola»)
«3B» на корпусе SOT-23	MMBT918(Datasheet «Motorola»)
«3D» на корпусе SOT-23	MMBTH81(Datasheet «Motorola»)
«3E» на корпусе SOT-23	MMBTh20(Datasheet «Motorola»)
«3F» на корпусе SOT-23	MMBT6543(Datasheet «Motorola»)
«3J-» на корпусе SOT-143B	BCV62A(Datasheet «NXP»)
«3K-» на корпусе SOT-23	BC858B(Datasheet «NXP»)
«3L-» на корпусе SOT-143B	BCV62C(Datasheet «NXP»)
«3S» на корпусе SOT-23	MMBT5551(Datasheet «Fairchild»)
«4As» на корпусе SOT-23	BC859A(Datasheet «Siemens»)
«4Bs» на корпусе SOT-23	BC859B(Datasheet «Siemens»)
«4Cs» на корпусе SOT-23	BC859C(Datasheet «Siemens»)
«4J» на корпусе SOT-23	FMMT38A(Datasheet «Zetex S. »)
«449» на корпусе SOT-23	FMMT449(Datasheet «Diodes Inc.»)
«489» на корпусе SOT-23	FMMT489(Datasheet «Diodes Inc.»)
«491» на корпусе SOT-23	FMMT491(Datasheet «Diodes Inc.»)
«493» на корпусе SOT-23	FMMT493(Datasheet «Diodes Inc.»)
«5A» на корпусе SOT-23	BC807-16(Datasheet «General Sem.»)
«5B» на корпусе SOT-23	BC807-25(Datasheet «General Sem.»)
«5C» на корпусе SOT-23	BC807-40(Datasheet «General Sem.»)
«5E» на корпусе SOT-23	BC808-16(Datasheet «General Sem.»)
«5F» на корпусе SOT-23	BC808-25(Datasheet «General Sem.»)
«5G» на корпусе SOT-23	BC808-40(Datasheet «General Sem.»)
«5J» на корпусе SOT-23	FMMT38B(Datasheet «Zetex S.»)
«549» на корпусе SOT-23	FMMT549(Datasheet «Fairchild»)
«589» на корпусе SOT-23	FMMT589(Datasheet «Fairchild»)
«591» на корпусе SOT-23	FMMT591(Datasheet «Fairchild»)
«593» на корпусе SOT-23	FMMT593(Datasheet «Fairchild»)
«6A-«,»6Ap»,»6At» на корпусе SOT-23	BC817-16(Datasheet «NXP»)
«6B-«,»6Bp»,»6Bt» на корпусе SOT-23	BC817-25(Datasheet «NXP»)
«6C-«,»6Cp»,»6Ct» на корпусе SOT-23	BC817-40(Datasheet «NXP»)
«6E-«,»6Et»,»6Et» на корпусе SOT-23	BC818-16(Datasheet «NXP»)
«6F-«,»6Ft»,»6Ft» на корпусе SOT-23	BC818-25(Datasheet «NXP»)
«6G-«,»6Gt»,»6Gt» на корпусе SOT-23	BC818-40(Datasheet «NXP»)
«7J» на корпусе SOT-23	FMMT38C(Datasheet «Zetex S. »)
«9EA» на корпусе SOT-23	BC860A(Datasheet «Fairchild»)
«9EB» на корпусе SOT-23	BC860B(Datasheet «Fairchild»)
«9EC» на корпусе SOT-23	BC860C(Datasheet «Fairchild»)
«AA» на корпусе SOT-523F	2N7002T(Datasheet «Fairchild»)
«AA» на корпусе SOT-23	BCW60A(Datasheet «Diotec Sem.»)
«AB» на корпусе SOT-23	BCW60B(Datasheet «Diotec Sem.»)
«AC» на корпусе SOT-23	BCW60C(Datasheet «Diotec Sem.»)
«AD» на корпусе SOT-23	BCW60D(Datasheet «Diotec Sem.»)
«AE» на корпусе SOT-89	BCX52(Datasheet «NXP»)
«AG» на корпусе SOT-23	BCX70G(Datasheet «Central Sem.Corp.»)
«AH» на корпусе SOT-23	BCX70H(Datasheet «Central Sem.Corp.»)
«AJ» на корпусе SOT-23	BCX70J(Datasheet «Central Sem.Corp.»)
«AK» на корпусе SOT-23	BCX70K(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«AL» на корпусе SOT-89	BCX53-16(Datasheet «Zetex»)
«AM» на корпусе SOT-89	BCX52-16(Datasheet «Zetex»)
«AS1» на корпусе SOT-89	BST50(Datasheet «Philips»)
«B2» на корпусе SOT-23	BSV52(Datasheet «Diotec Sem.»)
«BA» на корпусе SOT-23	BCW61A(Datasheet «Fairchild»)
«BA» на корпусе SOT-23	2SA1015LT1(Datasheet «Tip»)
«BA» на корпусе SOT-23	2SA1015(Datasheet «BL Galaxy El.»)
«BB» на корпусе SOT-23	BCW61B(Datasheet «Fairchild»)
«BC» на корпусе SOT-23	BCW61C(Datasheet «Fairchild»)
«BD» на корпусе SOT-23	BCW61D(Datasheet «Fairchild»)
«BE» на корпусе SOT-89	BCX55(Datasheet » BL Galaxy El.»)
«BG» на корпусе SOT-89	BCX55-10(Datasheet » BL Galaxy El.»)
«BH» на корпусе SOT-89	BCX56(Datasheet » BL Galaxy El. »)
«BJ» на корпусе SOT-23	BCX71J(Datasheet «Diotec Sem.»)
«BK» на корпусе SOT-23	BCX71K(Datasheet «Diotec Sem.»)
«BH» на корпусе SOT-23	BCX71H(Datasheet «Diotec Sem.»)
«BG» на корпусе SOT-23	BCX71G(Datasheet «Diotec Sem.»)
«BR2» на корпусе SOT-89	BSR31(Datasheet «Zetex»)
«C1» на корпусе SOT-23	BCW29(Datasheet «Diotec Sem.»)
«C2» на корпусе SOT-23	BCW30(Datasheet «Diotec Sem.»)
«C5» на корпусе SOT-23	MMBA811C5(Datasheet «Samsung Sem.»)
«C6» на корпусе SOT-23	MMBA811C6(Datasheet «Samsung Sem.»)
«C7» на корпусе SOT-23	BCF29(Datasheet «Diotec Sem.»)
«C8» на корпусе SOT-23	BCF30(Datasheet «Diotec Sem.»)
«CEs» на корпусе SOT-23	BSS79B(Datasheet «Siemens»)
«CEC» на корпусе SOT-89	BC869(Datasheet «Philips»)
«CFs» на корпусе SOT-23	BSS79C(Datasheet «Siemens»)
«CHs» на корпусе SOT-23	BSS80B(Datasheet «Infenion»)
«CJs» на корпусе SOT-23	BSS80C(Datasheet «Infenion»)
«CMs» на корпусе SOT-23	BSS82C(Datasheet «Infenion»)
«CLs» на корпусе SOT-23	BSS82B(Datasheet «Infenion»)
«D1» на корпусе SOT-23	BCW31(Datasheet «KEC»)
«D2» на корпусе SOT-23	BCW32(Datasheet «KEC»)
«D3» на корпусе SOT-23	BCW33(Datasheet «KEC»)
D6″ на корпусе SOT-23	MMBC1622D6(Datasheet «Samsung Sem. »)
«D7t»,»D7p» на корпусе SOT-23	BCF32(Datasheet «NXP Sem.»)
«D7» на корпусе SOT-23	BCF32(Datasheet «Diotec Sem.»)
«D8» на корпусе SOT-23	BCF33(Datasheet «Diotec Sem.»)
«DA» на корпусе SOT-23	BCW67A(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«DB» на корпусе SOT-23	BCW67B(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«DC» на корпусе SOT-23	BCW67C(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«DF» на корпусе SOT-23	BCW67F(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«DG» на корпусе SOT-23	BCW67G(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«DH» на корпусе SOT-23	BCW67H(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«E2p» на корпусе SOT-23	BFS17A(Datasheet «Philips»)
«EA» на корпусе SOT-23	BCW65A(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«EB» на корпусе SOT-23	BCW65B(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«EC» на корпусе SOT-23	BCW65C(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«EF» на корпусе SOT-23	BCW65F(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«EG» на корпусе SOT-23	BCW65G(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«EH» на корпусе SOT-23	BCW65H(Datasheet «Central Sem. Corp.»)
«F1» на корпусе SOT-23	MMBC1009F1(Datasheet «Samsung Sem.»)
«F3» на корпусе SOT-23	MMBC1009F3(Datasheet «Samsung Sem.»)
«FA» на корпусе SOT-89	BFQ17(Datasheet «Philips»)
«FDp»,»FDt»,»FDW» на корпусе SOT-23	BCV26(Datasheet «Philips(NXP)»)
«FEp»,»FEt»,»FEW» на корпусе SOT-23	BCV46(Datasheet «Philips(NXP)»)
«FFp»,»FFt»,»FFW» на корпусе SOT-23	BCV27(Datasheet «Philips(NXP)»)
«FGp»,»FGt»,»FGW» на корпусе SOT-23	BCV47(Datasheet «Philips(NXP)»)
«GFs» на корпусе SOT-23	BFR92P(Datasheet «Infenion»)
«h2p»,»h2t»,»h2W» на корпусе SOT-23	BCV69(Datasheet «Philips(NXP)»)
«h3p»,»h3t»,»h3W» на корпусе SOT-23	BCV70(Datasheet «Philips(NXP)»)
«h4p»,»h4t» на корпусе SOT-23	BCV89(Datasheet «Philips(NXP)»)
«H7p» на корпусе SOT-23	BCF70
«K1» на корпусе SOT-23	BCW71(Datasheet «Samsung Sem. »)
«K2» на корпусе SOT-23	BCW72(Datasheet «Samsung Sem.»)
«K3p» на корпусе SOT-23	BCW81(Datasheet «Philips(NXP)»)
«K1p»,»K1t» на корпусе SOT-23	BCW71(Datasheet «Philips(NXP)»)
«K2p»,»K2t» на корпусе SOT-23	BCW72(Datasheet «Philips(NXP)»)
«K7p»,»K7t» на корпусе SOT-23	BCV71(Datasheet «Philips(NXP)»)
«K8p»,»K8t» на корпусе SOT-23	BCV72(Datasheet «Philips(NXP)»)
«K9p» на корпусе SOT-23	BCF81(Datasheet » Guangdong Kexin Ind.Co.Ltd»)
«L1» на корпусе SOT-23	BSS65
«L2» на корпусе SOT-23	BSS69(Datasheet «Zetex Sem.»)
«L3» на корпусе SOT-23	BSS70(Datasheet «Zetex Sem.»)
«L4» на корпусе SOT-23	2SC1623L4(Datasheet «BL Galaxy El.»)
«L5» на корпусе SOT-23	BSS65R
«L6» на корпусе SOT-23	BSS69R(Datasheet «Zetex Sem. »)
«L7» на корпусе SOT-23	BSS70R(Datasheet «Zetex Sem.»)
«M3» на корпусе SOT-23	MMBA812M3(Datasheet «Samsung Sem.»)
«M4» на корпусе SOT-23	MMBA812M4(Datasheet «Samsung Sem.»)
«M5» на корпусе SOT-23	MMBA812M5(Datasheet «Samsung Sem.»)
«M6» на корпусе SOT-23	MMBA812M6(Datasheet «Samsung Sem.»)
«M6P» на корпусе SOT-23	BSR58(Datasheet «Philips(NXP)»)
«M7» на корпусе SOT-23	MMBA812M7(Datasheet «Samsung Sem.»)
«P1» на корпусе SOT-23	BFR92(Datasheet «Vishay Telefunken»)
«P2» на корпусе SOT-23	BFR92A(Datasheet «Vishay Telefunken»)
«P4» на корпусе SOT-23	BFR92R(Datasheet «Vishay Telefunken»)
«P5» на корпусе SOT-23	FMMT2369A(Datasheet «Zetex Sem.»)
«Q2» на корпусе SOT-23	MMBC1321Q2(Datasheet «Motorola Sc. »)
«Q3» на корпусе SOT-23	MMBC1321Q3(Datasheet «Motorola Sc.»)
«Q4» на корпусе SOT-23	MMBC1321Q4(Datasheet «Motorola Sc.»)
«Q5» на корпусе SOT-23	MMBC1321Q5(Datasheet «Motorola Sc.»)
«R1p» на корпусе SOT-23	BFR93(Datasheet «Philips(NXP)»)
«R2p» на корпусе SOT-23	BFR93A(Datasheet «Philips(NXP)»)
«s1A» на корпусах SOT-23,SOT-363,SC-74	SMBT3904(Datasheet «Infineon»)
«s1D» на корпусе SOT-23	SMBTA42(Datasheet «Infineon»)
«S2» на корпусе SOT-23	MMBA813S2(Datasheet «Motorola Sc.»)
«s2A» на корпусе SOT-23	SMBT3906(Datasheet «Infineon»)
«s2D» на корпусе SOT-23	SMBTA92(Datasheet «Siemens Sem.»)
«s2F» на корпусе SOT-23	SMBT2907A(Datasheet «Infineon»)
«S3» на корпусе SOT-23	MMBA813S3(Datasheet «Motorola Sc. »)
«S4» на корпусе SOT-23	MMBA813S4(Datasheet «Motorola Sc.»)
«T1″на корпусе SOT-23	BCX17(Datasheet «Philips(NXP)»)
«T2″на корпусе SOT-23	BCX18(Datasheet «Philips(NXP)»)
«T7″на корпусе SOT-23	BSR15(Datasheet «Diotec Sem.»)
«T8″на корпусе SOT-23	BSR16(Datasheet «Diotec Sem.»)
«U1p»,»U1t»,»U1W»на корпусе SOT-23	BCX19(Datasheet «Philips(NXP)»)
«U2″на корпусе SOT-23	BCX20(Datasheet «Diotec Sem.»)
«U7p»,»U7t»,»U7W»на корпусе SOT-23	BSR13(Datasheet «Philips(NXP)»)
«U8p»,»U8t»,»U8W»на корпусе SOT-23	BSR14(Datasheet «Philips(NXP)»)
«U92» на корпусе SOT-23	BSR17A(Datasheet «Philips»)
«Z2V» на корпусе SOT-23	FMMTA64(Datasheet «Zetex Sem.»)
«ZD» на корпусе SOT-23	MMBT4125(Datasheet «Samsung Sem.»)

На главную страницу В начало

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Важные параметры биполярных транзисторов.

1. Коэффициент передачи тока(коэффициент усиления) — от 1 до 1000 при постоянном токе. С увеличением частоты постепенно снижается. 2. Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером(при разомкнутой базе) У специальных высоковольтных транзисторов, достигает десятков тысяч вольт. 3.Предельная частота, до которой коэффициент передачи тока выше 1. До 100000 гц. у низкочастотных транзисторов, свыше 100000 гц. — у высокочастотных. 4.Напряжение насыщения эмиттер-коллектор — величина падения напряжения между этими электродами у полностью открытого транзистора.

Рейтинг

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

устройство, принцип действия, схемы включения

Слово “транзистор” составлено из слов TRANSfer и resISTOR – преобразователь сопротивления. Он пришел на смену лампам в начале 1950-х. Это прибор с тремя выводами, используется для усиления и переключения в электронных схемах.

Прилагательное “биполярный” (bipolar junction transistor) служит для отличия от полевых транзисторов (FET – field effect transistor). Принцип действия биполярного транзистора состоит в использовании двух p-n переходов, образующих запорный слой, который позволяет малому току управлять большим током. Биполярный транзистор используется и как управляемое сопротивление, и как ключ. Транзисторы бывают двух типов: pnp и npn.

• P-N переход
• PNP-транзистор
• NPN-транзистор
• Схемы включения транзисторов
• Общий эмиттер
• Общий коллектор
• Общая база
• Два основных режима работы
• Другие виды транзисторов

P-N переход

Германий (Ge) и кремний (Si) – это полупроводники. Сейчас главным образом используют кремний. Валентность Si и Ge равна четырем. Поэтому если добавить в кристаллическую решетку кремния пятивалентный мышьяк (As), мы получим “лишний” электрон, а если добавить трехвалентный бор (B) – мы получим вакантное место для электрона. В первом случае говорят о “донорном” материале, дающем электроны, во втором случае – об “акцепторном”, принимающем электроны. Также первый тип материала называют N (negative), а второй – P (positive).

Если привести в контакт материалы P и N типов, то между ними возникнет ток и установится динамическое равновесие с обедненной областью, где концентрация носителей заряда – электронов и вакантных мест (“дырок”) – мала. Этот слой обладает односторонней проводимостью и служит основой прибора, называемого диод. Непосредственный контакт материалов не создаст качественный переход, необходимо сплавление (диффузия) или “забивание” в кристалл ионов легирующих примесей в вакууме.

PNP-транзистор

Впервые биполярный транзистор изготовили, вплавляя в кристалл германия (материал n-типа) капли индия. Индий (In) – трехвалентный металл, материал p-типа. Поэтому такой транзистор назвали диффузным (сплавным), имеющим структуру p-n-p (или pnp). Биполярный транзистор на рисунке ниже изготовлен в 1965 году. Его корпус обрезан для наглядности.

Кристалл германия в центре называется базой, а вплавленные в него капли индия – эмиттером и коллектором. Можно рассматривать переходы ЭБ (эмиттерный) и КБ (коллекторный) как обычные диоды, но переход КЭ (коллектор-эмиттерный) имеет особое свойство. Поэтому невозможно изготовить биполярный транзистор из двух отдельных диодов.

Если в транзисторе типа pnp приложить между коллектором (-) и эмиттером (+) напряжение в несколько вольт, в цепи пойдет очень слабый ток, несколько мкА. Если затем приложить небольшое (открывающее) напряжение между базой (-) и эмиттером (+) – для германия оно составляет около 0,3 В (а для кремния 0,6 В) – то ток некоторой величины потечет из эмиттера в базу. Но так как база сделана очень тонкой, то она быстро насытится дырками (“растеряет” свой избыток электронов, которые уйдут в эмиттер). Поскольку эмиттер сильно легирован дырочной проводимостью, а в слабо легированной базе рекомбинация электронов немного запаздывает, то существенно большая часть тока пойдет из эмиттера в коллектор. Коллектор сделан больше эмиттера и слабо легирован, что позволяет иметь на нем большее пробивное напряжение (U_{проб.КЭ} > U_{проб.ЭБ}). Также, поскольку основная часть дырок рекомбинирует в коллекторе, то он и греется сильнее остальных электродов прибора.

Между током коллектора и эмиттера имеется соотношение:

Обычно α лежит в пределах 0,85-0,999 и обратно зависит от толщины базы. Эта величина называется коэффициент передачи тока эмиттера. На практике чаще используют обратную величину (также обозначается как h_21e):

Это коэффициент передачи тока базы, один из самых важных параметров биполярного транзистора. Он чаще определяет усилительные свойства на практике.

Транзистор pnp называют транзистором прямой проводимости. Но бывает и другой тип транзистора, структура которого отлично дополняет pnp в схемотехнике.

NPN-транзистор

Биполярный транзистор может иметь коллектор с эмиттером из материала N-типа. Тогда база делается из материала P-типа. И в этом случае, транзистор npn работает точно, как pnp, за исключением полярности – это транзистор обратной проводимости.

Транзисторы на основе кремния подавляют своим числом все остальные типы биполярных транзисторов. Донорным материалом для коллектора и эмиттера может служить As, имеющий “лишний” электрон. Также изменилась технология изготовления транзисторов. Сейчас они планарные, что дает возможность использовать литографию и делать интегральные схемы. На картинке ниже изображен планарный биполярный транзистор (в составе интегральной схемы при сильном увеличении). По планарной технологии изготавливаются как pnp, так и npn-транзисторы, в том числе и мощные. Сплавные уже сняты с производства.

Планарный биполярный транзистор в разрезе на следующей картинке (упрощенная схема).

Из картинки видно, насколько удачно устроена конструкция планарного транзистора – коллектор эффективно охлаждается подложкой кристалла. Также изготовлен и планарный pnp транзистор.

Условные графические обозначения биполярного транзистора показаны на следующей картинке.

Эти УГО являются международными, и также действительны по ГОСТ 2.730-73.

Схемы включения транзисторов

Обычно биполярный транзистор всегда используется в прямом включении – обратная полярность на КЭ переходе ничего интересного не дает. Для прямой схемы подключения есть три схемы включения: общий эмиттер (ОЭ), общий коллектор (ОК), и общая база (ОБ). Все три включения показаны ниже. Они поясняют только сам принцип работы – если предположить, что рабочая точка каким-то образом, с помощью дополнительного источника питания или вспомогательной цепи установлена. Для открывания кремниевого транзистора (Si) необходимо иметь потенциал ~0,6 В между эмиттером и базой, а для германиевого хватит ~0,3 В.

Общий эмиттер

Напряжение U1 вызывает ток Iб, ток коллектора Iк равен базовому току, умноженному на β. При этом напряжение +E должно быть достаточно большим: 5 В-15 В. Эта схема хорошо усиливает ток и напряжение, следовательно, и мощность. Выходной сигнал противоположен по фазе входному (инвертируется). Это используется в цифровой технике как функция НЕ.

Если транзистор работает не в ключевом режиме, а как усилитель малых сигналов (активный или линейный режим), то при помощи подбора базового тока устанавливают напряжение U₂ равным E/2, чтобы выходной сигнал не искажался. Такое применение используется, например, при усилении аудиосигналов в усилителях высокого класса, с низкими искажениям и, как следствие, низким КПД.

Общий коллектор

По напряжению схема ОК не усиливает, здесь коэффициент усиления равен α ~ 1. Поэтому эта схема называется эмиттерный повторитель. Ток в цепи эмиттера получается в β+1 раз больше, чем в цепи базы. Эта схема хорошо усиливает ток и имеет низкое выходное и очень высокое входное сопротивление. (Тут самое время вспомнить о том, что транзистор называется трансформатором сопротивления.)

Эмиттерный повторитель имеет свойства и рабочие параметры, очень подходящие для пробников осциллографов. Здесь используют его огромное входное сопротивление и низкое выходное, что хорошо для согласования с низкоомным кабелем.

Общая база

Эта схема отличается наиболее низким входным сопротивлением, но усиление по току у нее равно α. Схема с общей базой хорошо усиливает по напряжению, но не по мощности. Ее особенностью является устранение влияния обратной связи по емкости (эфф. Миллера). Каскады с ОБ идеально подходят в качестве входных каскадов усилителей в радиочастотных трактах, согласованных на низких сопротивлениях 50 и 75 Ом.

Каскады с общей базой очень широко используются в технике СВЧ и их применение в радиоэлектронике с каскадом эмиттерного повторителя очень распространено.

Два основных режима работы

Различают режимы работы с использованием “малого” и “большого” сигнала. В первом случае биполярный транзистор работает на маленьком участке своих характеристик и это используется в аналоговой технике. В таких случаях важна линейность усиления сигналов и малые шумы. Это линейный режим.

Во втором случае (ключевой режим), биполярный транзистор работает в полном диапазоне – от насыщения до отсечки, как ключ. Это значит, что если посмотреть на ВАХ p-n перехода – следует для полного запирания транзистора приложить между базой и эмиттером небольшое обратное напряжение, а для полного открывания, когда транзистор переходит в режим насыщения, немного увеличить базовый ток, по сравнению с малосигнальным режимом. Тогда транзистор работает как импульсный ключ. Этот режим используется в импульсных и силовых устройствах, применяется для импульсных источников питания. В таких случаях стараются добиться малого времени переключения транзисторов.

Для цифровой логики характерно промежуточное положение между “большим” и “малым” сигналами. Низкий логический уровень ограничивают 10% от напряжения питания, а высокий 90%. Время задержек и переключения стремятся уменьшить до предела. Такой режим работы является ключевым, но мощность здесь стремятся свести к минимальной. Любой логический элемент – это ключ.

Другие виды транзисторов

Основные, уже описанные виды транзисторов, не ограничивают их устройство. Выпускают составные транзисторы (схема Дарлингтона). Их β очень большой и равен произведению коэффициентов обеих транзисторов, поэтому их называют еще “супербета” транзисторами.

Электротехника уже хорошо освоила IGBT-транзисторы (insulated gate bipolar transistor), с изолированным затвором. Затвор полевого транзистора, действительно, изолирован от его канала. Правда, есть вопрос перезарядки его входной емкости при переключениях, так что, без тока и здесь не обходится.

Такие транзисторы используют в мощных силовых ключах: импульсные преобразователи, инверторы и т.д. По входу IGBT очень чувствительны, за счет высокого сопротивления затворов полевых транзисторов. По выходу – дают возможность получать огромные токи и могут быть изготовлены на высокое напряжение. Например, в США есть новая солнечная электростанция, где такие транзисторы в мостовой схеме нагружены на мощные трансформаторы, отдающие энергию в промышленную сеть.

В заключение отметим, что транзисторы, говоря простыми словами, являются “рабочей лошадкой” всей современной электроники. Их используют везде: от электровозов до мобильников. Любой современный компьютер состоит практически из одних транзисторов. Физические основы работы транзисторов хорошо изучены и обещают еще немало новых достижений.

Материалы по теме:

• Что такое диодный мост — простое объяснение
• Что такое резистор и для чего он нужен в электрической цепи
• Для чего нужен транзистор-тестер и что он меряет

Что такое транзистор? | Принципы работы транзисторов

В этой статье мы познакомим вас с электронным компонентом под названием транзистор.

Хотите верьте, хотите нет, но в вашем телефоне сотни тысяч транзисторов. Ваш компьютер имеет миллионы! Не будет преувеличением сказать, что жизнь сегодня была бы совсем другой, если бы не был изобретен транзистор.

Название происходит от слияния двух слов передача и резистор , чтобы стать переходным резистором .

Сократите 2 слова и получите транзистор .

Итак, из названия следует, что транзистор каким-то образом выполняет какую-то передачу сопротивления. Позже мы подробнее рассмотрим эту концепцию.

Транзистор — это электронный компонент, используемый в различных схемах и используемый для усиления или переключения электронных сигналов и электроэнергии.

Типы транзисторов

Существует множество различных типов транзисторов, каждый из которых имеет свой электронный символ.

, чтобы назвать лишь несколько:

– есть BJT или биполярное переходное транзистор

– Еще одним распространенным транзистором является FET или полевой транзистор

– есть также UJT или Unijunction Transistor

9002

55555 Что такое полупроводник?

Транзистор — это полупроводниковый прибор.

ОК… так что же такое полупроводник?

Проще говоря, полупроводник не является хорошим проводником, но и не является хорошим изолятором. Это где-то посередине.

Все слышали о Кремниевой долине .

Итак, Silicon — это полупроводник, а Силиконовая долина является домом для большого количества изобретателей и производителей, специализирующихся на кремниевых транзисторах и интегральных схемах.

Большинство транзисторов сделаны из кремния. Небольшой процент транзисторов изготовлен из германия, который является еще одним полупроводниковым материалом.

Что означают буквы N и P ?

Базовый транзистор состоит из 3 кусков кремния, соединенных между собой.

Как упоминалось ранее, существует множество различных типов транзисторов.

В этой статье мы сосредоточимся на транзисторе с биполярным переходом, который, вероятно, является наиболее распространенным.

Теперь хороший вопрос: что означают буквы N и P?

Первым этапом изготовления транзистора является процесс изменения проводящих свойств полупроводника путем введения в его структуру примесей. Этот процесс изменения проводимости называется Допинг .

Проще говоря, кусочек сэндвича P  более положительный, а кусочек сэндвича N  более отрицательный из-за легирования.

Транзистор с биполярным соединением

Хорошо… теперь мы знаем, что транзистор — это, по сути, сэндвич, состоящий из 3 кусков полупроводникового материала, легированного для того, чтобы сделать P фрагментов более положительными, а N фрагментов — более отрицательными.

Давайте поближе познакомимся с BJT.

Существует 2 типа BJT. Им даются имена, основанные на содержании легирующих элементов полупроводниковых элементов в каждом из них.

Один называется NPN , а другой называется PNP . Каждый имеет свой электронный символ.

К каждому куску бутерброда подключен терминал, и каждому терминалу дано имя. Названия: Излучатель, База и Коллектор.

Мы намеренно избегаем теории транзисторов, включая концепции ковалентной связи, зоны истощения и смещения, поскольку существует бесконечное количество веб-сайтов, где вы можете получить эту информацию, если вам это интересно.

Вот вам пара советов….

Стрелка всегда является частью соединения Emitter/Base.

Типы можно определить по направлению стрелки.

Применение транзисторов

Транзистор в качестве усилителя

Если мы посмотрим на управление большим напряжением с помощью малого напряжения, мы можем сказать, что выполняем усиление. Транзистор может это сделать.

Транзистор в качестве переключателя

Способность транзистора действовать как переключатель или выполнять передачу сопротивления делает его очень полезным компонентом в промышленных приложениях.

Давайте посмотрим, как работает транзистор в качестве переключателя.

Переключающая часть транзистора находится между коллектором и эмиттером.

Переключатель управляется изменением напряжения между Базой и Эмиттером.

Если входное напряжение равно 0 вольт, переключатель разомкнут, сопротивление бесконечно, а выходное напряжение равно +10 вольт.

Если входное напряжение равно +10 вольт, переключатель замкнут, сопротивление равно нулю, а выходное напряжение равно 0 вольт.

Транзисторный радиоприемник

Существует бесчисленное множество применений транзисторов.

Одним из применений, оказавших огромное влияние, было изобретение транзисторного радиоприемника.

До появления транзисторов радиоприемники представляли собой громоздкие предметы мебели, заполненные электронными лампами, обеспечивающими необходимое усиление звука.

После изобретения транзистора звуковые сигналы теперь могли воспроизводиться крошечными транзисторами.

Итак, транзисторный радиоприемник стал портативным и совсем маленьким.

Применение транзисторов в промышленности

Бесконтактный переключатель

Транзисторы также используются в промышленности.

Например, традиционные концевые выключатели заменяются активными датчиками приближения.

Выход активного датчика приближения представляет собой транзисторный ключ. Активный бесконтактный переключатель не имеет движущихся частей и не подвержен износу или поломке.

Модули вывода ПЛК

Включение транзисторов в модули вывода ПЛК — еще один пример применения транзисторов в промышленности.

Выходные модули ПЛК теперь имеют транзисторные выходные схемы.

Ранние ПЛК использовали релейное переключение для управления нагрузками.

Вместо управления реле модуль ПЛК может управлять устройством вывода с помощью транзисторного переключателя. Опять же… нет движущихся частей… повышенная надежность и явное преимущество в скорости переключения!

Резюме

Хорошо, … давайте рассмотрим то, что мы рассмотрели в этой статье

— Транзисторы — это электронные компоненты, используемые в цепи для управления большим током или напряжением с помощью небольшого напряжения или тока.

— Слово «транзистор» происходит от сочетания двух слов «передача» и «резистор».

– Транзисторы изготовлены из кремния или германия, которые являются полупроводниковыми материалами.

– Полупроводник не является ни проводником, ни изолятором, а чем-то средним.

— Наиболее распространены транзисторы BJT.

– BJT двух типов: NPN и PNP.

– BJT используются для усиления звука и в качестве электронных коммутационных устройств.

Возможно, вы захотите ознакомиться с другими нашими статьями:

Если у вас есть какие-либо вопросы о транзисторах и применении транзисторов в промышленности, добавьте их в комментарии ниже, и мы свяжемся с вами менее чем через 24 часа. часы.

У вас есть друг, клиент или коллега, которым может пригодиться эта информация? Пожалуйста, поделитесь этой статьей.

The Realpars Team

Поиск для:

Инженер по автоматизации

Опубликовано 21 декабря, 2020

от Ted Mortenson

Инженер по автоматизации

Опубликовано 21 декабря, 2020

Как работает ».

Электроники. Примечания .

Описание того, что такое транзистор, как работает биполярный транзистор, а также сведения о транзисторах NPN и PNP.

---

Учебное пособие по транзисторам Включает:
Основы транзисторов Усиление: Hfe, hfe и бета Характеристики транзистора Коды нумерации транзисторов и диодов Выбор транзисторов на замену

---

Транзисторы лежат в основе современной электронной техники. Разработка биполярного транзистора или транзистора с биполярным переходом, BJT, привела к многим изменениям в мире.

Внедрение биполярного транзистора сделало возможным использование многих технологий, которые сегодня считаются само собой разумеющимися: от портативных транзисторных радиоприемников до мобильных телефонов и компьютеров, дистанционного управления, функций, которые мы считаем само собой разумеющимися в современных автомобилях, и т. д. . . . Все это и многое другое стало возможным благодаря изобретению транзистора.

Сегодня биполярные транзисторы доступны во многих формах. Существует базовый транзистор в виде выводов или он доступен в виде транзистора для поверхностного монтажа. Но транзисторы также широко используются в интегральных схемах. Большинство цифровых ИС используют технологию полевого эффекта, но многие аналоговые ИС используют биполярную технологию для обеспечения требуемой производительности.

Вместе со своими полевыми транзисторами, FET, родственниками, которые используют совершенно другой принцип, биполярные транзисторы составляют основу большей части современного электронного оборудования, либо в виде дискретных устройств, либо в составе интегральных схем.

Выбор транзистора с пластиковыми выводами

Разработка транзистора

Полупроводниковая технология в настоящее время хорошо зарекомендовала себя, но она используется уже более ста лет. Первые полупроводниковые эффекты были замечены еще в начале 1900-х годов, когда использовались первые беспроводные или радиоприемники. В качестве детекторов исследовались различные идеи.

Технология термоэмиссионного клапана или вакуумной трубки была представлена ​​в 1904 году, но эти устройства были дорогими, а также требовали питания от батареи. Вскоре после этого был обнаружен детектор Cat’s Whisker. Он состоял из тонкой проволоки, помещенной на один из нескольких типов материалов. Эти материалы сегодня известны как полупроводники и составляют основу современной электронной техники.

Заметка об истории транзисторов:

Биполярный транзистор был изобретен тремя исследователями, работающими в Bell Laboratories: Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли. Они работали над идеей использования эффекта поля для управления током в полупроводнике, но не смогли воплотить эту идею в жизнь. Они обратили внимание на другую возможность и сделали трехконтактное устройство, используя два близко расположенных точечных контакта на германиевой пластине. Эта идея сработала, и они смогли продемонстрировать, что в конце 1949.

Подробнее о Биполярный транзистор История

Старый биполярный транзистор OC71

После того, как основная идея была разработана, потребовалось некоторое время, прежде чем полупроводниковая технология была принята, но как только это произошло, она получила широкое распространение, как мы знаем сегодня.

Что такое биполярный транзистор

стоит в нескольких словах определить, что такое биполярный транзистор:

Определение биполярного транзистора:

Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей P-типа или N-типа — область одного типа расположена между областями другого. Транзистор в основном усиливает ток, но его можно включать в схемы, предназначенные для усиления напряжения или мощности.

Биполярный транзистор необходимо отличать от полевого транзистора. Биполярный переходной транзистор, BJT, получил свое название из-за того, что в своей работе он использует как дырки, так и электроны. Полевые транзисторы представляют собой униполярные устройства, использующие один или любой тип носителей заряда.

Биполярный транзистор или, точнее, транзистор с биполярным переходом, BJT, имеет два диодных перехода PN, которые расположены спиной к спине. Биполярный транзистор имеет три вывода: эмиттер, базу и коллектор.

Транзистор усиливает ток – биполярные транзисторы являются токовыми устройствами, в отличие от электронных ламп с термоэмиссионными клапанами и полевыми транзисторами, которые являются устройствами напряжения. Ток, протекающий в базовой цепи, влияет на ток, протекающий между коллектором и эмиттером.

Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.

Примечание по конструкции схемы транзистора:

Транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, обеспечивающее усиление по току. Есть три конфигурации, которые могут быть использованы для транзистора: с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой. Каждый из них имеет различные характеристики сети, и, разрабатывая схему вокруг одной из этих конфигураций, можно достичь требуемых характеристик.

Подробнее о Схема биполярного транзистора

Базовая структура транзистора

Транзистор представляет собой трехвыводное устройство и состоит из трех отдельных слоев. Два из них легированы для получения полупроводника одного типа, а два — противоположного типа, то есть два могут быть n-типа и один p-типа, или два могут быть p-типа и один может быть n-типа. устроен так, что два одинаковых слоя транзистора находятся между слоями противоположного типа. В результате эти полупроводниковые устройства обозначаются как PNP-транзисторы или NPN-транзисторы в зависимости от способа их изготовления.

Базовая структура и символы схемы для транзисторов NPN и PNP

Названия трех электродов широко используются, но их значения не всегда понятны:

• База: База транзистора получила свое название из-за того, что в ранних транзисторах этот электрод служил базой для всего устройства. Самые ранние транзисторы с точечным контактом имели два точечных контакта, размещенных на основном материале. Этот базовый материал сформировал базовое соединение. . . и название прижилось.
• Излучатель:   Излучатель получил свое название из-за того, что он излучает носители заряда.
• Коллектор:   Коллектор получил свое название из-за того, что он собирает носители заряда.

Для работы транзистора необходимо, чтобы базовая область была очень тонкой. В современных транзисторах база обычно может быть всего около 1 мкм в поперечнике. Именно то, что базовая область транзистора тонкая, является залогом работы устройства

Чтение . . . . более подробные сведения о структуре и изготовлении транзисторов.

Как работает транзистор: основы

Транзистор можно рассматривать как два PN-перехода, расположенных спина к спине. Один из них, а именно переход базы-эмиттера, смещен в прямом направлении, а другой, переход базы-коллектора, смещен в обратном направлении. Обнаружено, что при протекании тока в переходе база-эмиттер больший ток протекает в цепи коллектора, даже если переход база-коллектор смещен в обратном направлении.

Для наглядности взят пример транзистора NPN. Те же рассуждения можно использовать для устройства PNP, за исключением того, что дырки являются основными носителями вместо электронов.

Когда ток протекает через переход база-эмиттер, электроны покидают эмиттер и перетекают в базу. Однако легирование в этой области остается низким, и для рекомбинации доступно сравнительно немного дырок. В результате большая часть электронов может течь прямо через базовую область в коллекторную область, притягиваемые положительным потенциалом.

Базовая работа транзистора
Работа показана для транзистора NPN

Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.

Только небольшая часть электронов из эмиттера соединяется с дырками в области базы, вызывая ток в цепи база-эмиттер. Это означает, что ток коллектора намного выше.

Отношение между током коллектора и током базы обозначено греческим символом В. Для большинства маломощных транзисторов это значение может быть в пределах от 50 до 500. В некоторых случаях оно может быть даже выше. Это означает, что ток коллектора обычно в 50-500 раз превышает ток базы. Для транзистора большой мощности значение В несколько меньше: 20 — довольно типичное значение.

Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.

Почему транзисторы NPN используются чаще, чем транзисторы PNP

При просмотре схем, а также в таблицах данных и т. д. видно, что NPN-транзисторы гораздо более популярны, чем PNP-транзисторы.

На это есть несколько причин:

• Мобильность носителей:   NPN-транзисторы используют электроны в качестве основных носителей, а не дырки, которые являются основными носителями в PNP-транзисторах. Поскольку дырки гораздо легче перемещаются в кристаллической решетке, чем электроны, т. е. они обладают более высокой подвижностью, они могут работать быстрее и обеспечивать гораздо более высокий уровень производительности.
• Отрицательное заземление:   С годами отрицательное заземление стало стандартным, например в автомобильных транспортных средствах и т. д., а полярность NPN-транзисторов означает, что базовые конфигурации транзисторов работают с отрицательным заземлением.
• Затраты на производство: Производство полупроводниковых компонентов на основе кремния наиболее экономично с использованием больших кремниевых пластин N-типа. В то время как изготовление PNP-транзисторов возможно, требуется в 3 раза большая площадь поверхности пластины, а это значительно увеличивает затраты. Поскольку стоимость пластин составляет основную часть общей стоимости компонентов, это значительно увеличило производственные затраты на PNP-транзисторы.

Биполярные транзисторы, BJT, были первой формой транзистора, который был изобретен, и они до сих пор очень широко используются во многих областях. Они просты в использовании, дешевы и имеют характеристики, отвечающие большинству требований. Они идеально подходят для многих схем, хотя, естественно, характеристики биполярного транзистора должны соответствовать характеристикам схемы.

Другие электронные компоненты:
Резисторы конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор полевой транзистор Типы памяти Тиристор Соединители ВЧ-разъемы Клапаны/трубки Батареи Переключатели Реле Технология поверхностного монтажа
    Вернуться в меню “Компоненты”. . .

Транзистор — Энциклопедия Нового Света

Транзисторы в ассортименте.

Транзистор — это полупроводниковое устройство, в котором небольшое напряжение или электрический ток используется для управления большим изменением напряжения или тока. Благодаря быстрому отклику и точности его можно использовать в самых разных приложениях, включая усиление, коммутацию, стабилизацию напряжения, модуляцию сигнала и генератор. Транзистор является основным строительным блоком как цифровых, так и аналоговых схем — схем, управляющих работой компьютеров, сотовых телефонов и всей другой современной электроники. Транзисторы могут быть упакованы индивидуально или как часть микросхемы интегральной схемы, которая может содержать тысячи транзисторов на очень небольшой площади.

Содержание

• 1 Введение
• 2 История
• 3 типа
  • 3.1 Биполярный транзистор
  • 3.2 Полевой транзистор
  • 3.3 Другие типы транзисторов
  • 3.4 Полупроводниковые материалы
  • 3.5 Упаковка
• 4 Использование
  • 4.1 Переключатели
  • 4.2 Усилители
  • 4.3 Компьютеры
• 5 Важность
• 6 Преимущества транзисторов перед электронными лампами
• 7 Галерея
• 8 См. также
• 9 Сноски
• 10 Каталожные номера
  • 10.1 Книги
  • 10.2 Прочее
• 11 Внешние ссылки
• 12 кредитов

Введение

Современные транзисторы делятся на две основные категории: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET). Применение тока в биполярных транзисторах и напряжения в полевых транзисторах между входной и общей клеммами увеличивает проводимость между общей и выходной клеммами, тем самым контролируя протекание тока между ними.

Термин «транзистор» первоначально относился к типу точечных контактов, но они имели очень ограниченное коммерческое применение, и в начале 1950-х годов они были заменены гораздо более практичными типами биполярных переходов. По иронии судьбы, как сам термин «транзистор», так и наиболее широко используемый сегодня для него схематический символ конкретно относятся к этим давно устаревшим устройствам; ^[1] попытки ввести более точные версии ни к чему не привели.

В аналоговых схемах транзисторы используются в усилителях (усилителях постоянного тока, аудиоусилителях, радиочастотных усилителях) и линейных регулируемых источниках питания. Транзисторы также используются в цифровых схемах, где они функционируют как электронные переключатели, но редко как дискретные устройства, почти всегда встраиваясь в монолитные интегральные схемы. Цифровые схемы включают в себя логические элементы, оперативную память (RAM), микропроцессоры и процессоры цифровых сигналов (DSP).

История

Первые три патента на принцип полевого транзистора были зарегистрированы в Германии в 1928 году физиком Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом, но Лилиенфельд не публиковал исследовательских статей о своих устройствах, и они были проигнорированы промышленностью. В 1934 году немецкий физик доктор Оскар Хайль запатентовал еще один полевой транзистор. Нет прямых доказательств того, что эти устройства были построены, но более поздние работы в 1990-х годах показывают, что одна из конструкций Лилиенфельда работала, как описано, и давала существенный выигрыш. Юридические документы из патента Bell Labs показывают, что Шокли и Пирсон построили операционные версии на основе патентов Лилиенфельда, но они никогда не ссылались на эту работу ни в одной из своих более поздних исследовательских работ или исторических статей. ^[2]

16 декабря 1947 года Уильяму Шокли, Джону Бардину и Уолтеру Браттейну удалось создать в Bell Labs первый практичный транзистор с точечным контактом. Эта работа последовала за их усилиями военного времени по производству «кристаллических» смесительных диодов из чрезвычайно чистого германия, используемых в радиолокационных устройствах в качестве элемента смесителя частоты в микроволновых радиолокационных приемниках. Ранние ламповые технологии не подходили для этой роли достаточно быстро, поэтому команда Bell вместо этого использовала твердотельные диоды. Имея в руках эти знания, они обратились к конструкции триода, но обнаружили, что это совсем не просто. В конце концов Бардин разработал новую ветвь физики поверхности, чтобы объяснить наблюдаемое ими «странное» поведение, а Бардину и Браттейну в конце концов удалось создать работающее устройство.

Bell Telephone Laboratories требовалось общее название для нового изобретения: «Полупроводниковый триод», «Твердый триод», «Триод с поверхностными состояниями», «Кристаллический триод» и «Иотатрон» — все рассматривались, но «транзистор» придумал Джон. Р. Пирс выиграл внутреннее голосование. Обоснование названия описано в следующем отрывке из Технического меморандума компании, призывающего к голосованию:

Транзистор. Это сокращенное сочетание слов «крутизна» или «передача» и «варистор». Устройство логически принадлежит к семейству варисторов и имеет крутизну или передаточный импеданс устройства с усилением, так что эта комбинация является описательной.

Bell Telephone Laboratories – Технический меморандум (28 мая 1948 г.)

Пирс вспоминал название несколько иначе:

Я назвал имя, чтобы подумать о том, что делает устройство. И в то время он должен был быть двойником вакуумной трубки. У вакуумной лампы была крутизна, поэтому у транзистора было бы «крутосопротивление». И название должно сочетаться с названиями других устройств, таких как варистор и термистор. И… я предложил название «транзистор».

Джон Р. Пирс дал интервью для шоу PBS “Transistorized!”

Bell немедленно запустила ограниченное производство точечных транзисторов в Western Electric в Аллентауне, штат Пенсильвания. Были продемонстрированы прототипы полностью транзисторных АМ-радиоприемников, но на самом деле это были лишь лабораторные курьезы. Однако в 1950 году Шокли разработал твердотельный усилитель радикально другого типа, который стал известен как «транзистор» с биполярным соединением. Хотя он работает по совершенно другому принципу, чем «транзистор» с точечным контактом, это устройство, которое сегодня чаще всего называют «транзистором». Они также были лицензированы для ряда других компаний, производящих электронику, включая Texas Instruments, которая произвела ограниченный тираж транзисторных радиоприемников в качестве инструмента продаж. Ранние транзисторы были химически «нестабильны» и подходили только для маломощных низкочастотных приложений, но по мере развития конструкции транзисторов эти проблемы постепенно преодолевались.

Хотя его часто неправильно приписывают Sony, первым в мире коммерческим транзисторным радиоприемником был Regency TR-1, созданный Regency Division I.D.E. A. (Industrial Development Engineering Associates) из Индианаполиса, штат Индиана, и было объявлено 18 октября 1954 года. Он был выставлен на продажу в ноябре 1954 года по цене 49,95 доллара (что эквивалентно 361 доллару в долларах 2005 года), и было продано около 150 000 единиц. Он использовал четыре транзистора NPN и питался от батареи на 22,5 В.

Акио Морита, соучредитель японской фирмы Tokyo Tsushin Kogyo, находился с визитом в США, когда Bell Labs объявила о наличии производственных лицензий, включая подробные инструкции по производству переходных транзисторов. Морита получил специальное разрешение от Министерства финансов Японии на оплату лицензионного сбора в размере 50 000 долларов, и в 1955 компания представила собственное «карманное» радио под торговой маркой Sony. (Термин «карман» был предметом некоторой интерпретации, поскольку у Sony, как известно, были специальные рубашки с большими карманами для своих продавцов). Вскоре за этим продуктом последовали более амбициозные проекты, но обычно он считается началом роста Sony в производственной сверхдержаве.

В течение следующих двух десятилетий транзисторы постепенно заменили более ранние электронные лампы в большинстве приложений, а позже сделали возможным множество новых устройств, таких как интегральные схемы и персональные компьютеры.

Шокли, Бардин и Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». Бардин впоследствии получил вторую Нобелевскую премию по физике, став одним из двух человек, получивших более одной Нобелевской премии по одной и той же дисциплине за свою работу по исследованию сверхпроводимости.

В августе 1948 года немецкие физики Герберт Ф. Матаре (1912–) и Генрих Велкер (ок. 1912–1981), работавшие в Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse в Париже, Франция, подали заявку на патент на усилитель на основе неосновной несущей. процесс впрыска, который они назвали «транзистроном». Поскольку Bell Labs не делала публичных заявлений о транзисторе до 19 июня.48, трансистрон считался самостоятельно разработанным. Матаре впервые наблюдал эффекты крутизны при производстве германиевых дуодиодов для немецкого радиолокационного оборудования во время Второй мировой войны. Транзистроны серийно производились для французской телефонной компании и военных, а в 1953 году на Дюссельдорфской радиоярмарке был продемонстрирован твердотельный радиоприемник с четырьмя трансистронами.

Типы

Транзисторы классифицируются по:

• Полупроводниковый материал: германий, кремний, арсенид галлия, карбид кремния
• Структура: BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, «другие типы»
• Полярность: NPN, PNP, N-канальный, P-канальный
• Максимальная номинальная мощность: низкая, средняя, ​​высокая
• Максимальная рабочая частота: низкая, средняя, ​​высокая, радиочастота (РЧ), микроволновая (Максимальная эффективная частота транзистора обозначается термином fT {\ displaystyle f _ {\ mathrm {T}}}, сокращение от «частота перехода». Частота перехода — это частота, при которой транзистор дает единичное усиление).
• Применение: переключатель общего назначения, аудио, высоковольтный, супер-бета, согласованная пара
• Физическая упаковка: сквозное металлическое отверстие, сквозное пластиковое отверстие, поверхностный монтаж, массив шариковой сетки

Таким образом, конкретный транзистор может быть описан как: кремний, поверхностный монтаж, BJT, NPN, маломощный, высокочастотный переключатель.

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор (BJT) был первым серийно выпускаемым транзистором. Биполярные транзисторы названы так потому, что в них используются как основные, так и неосновные носители. Три терминала BJT названы 9.0273 эмиттер, база и коллектор . Внутри биполярного транзистора существуют два p-n перехода: переход база/эмиттер , переход база/эмиттер и переход база/коллектор . BJT обычно называют устройством, работающим от тока, поскольку ток коллектора/эмиттера регулируется током, протекающим между выводами базы и эмиттера. В отличие от полевого транзистора, биполярный транзистор представляет собой устройство с низким входным сопротивлением. Из-за этой экспоненциальной зависимости крутизна биполярного транзистора выше, чем у полевого транзистора.

Биполярные транзисторы можно заставить проводить свет, поскольку поглощение фотонов в базовой области генерирует фототок, который действует как базовый ток; ток коллектора приблизительно равен бета-кратному фототоку. Устройства, предназначенные для этой цели, имеют в корпусе прозрачное окно и называются фототранзисторами.

Полевой транзистор

Полевой транзистор (FET), иногда называемый униполярным транзистором , использует либо электроны (N-канальный полевой транзистор), либо дырки (P-канальный полевой транзистор) для проводимости. Четыре клеммы полевого транзистора названы 9.0273 исток, вентиль, слив, и корпус (подложка). В большинстве полевых транзисторов корпус соединен с источником внутри корпуса, и это предполагается для последующего описания.

Напряжение между затвором и истоком (корпусом) управляет током, протекающим между стоком и истоком. По мере увеличения напряжения затвор/исток (Vgs) ток стока/истока (Ids) увеличивается параболически. В полевых транзисторах ток стока/истока протекает по проводящему каналу около ворота. Этот канал соединяет область стока с областью источника . Проводимость канала изменяется электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным между выводами затвора/истока. Таким образом, ток, протекающий между стоком и истоком, контролируется. Полевые транзисторы

делятся на два семейства: полевые транзисторы с переходом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET). IGFET более известен как металл-оксид-полупроводник FET 9.0167 (МОП-транзистор) из-за их первоначальной конструкции, состоящей из слоя металла (затвор), слоя оксида (изоляция) и слоя полупроводника. В отличие от IGFET, затвор JFET образует PN-диод с каналом, расположенным между истоком и стоком. Функционально это делает N-канальный JFET твердотельным эквивалентом лампового триода, который аналогичным образом образует диод между сеткой и катодом. Также оба устройства работают в режиме истощения , оба имеют высокое входное сопротивление, и оба проводят ток под управлением входного напряжения.

MESFET представляют собой JFET, в которых PN-переход с обратным смещением заменен полупроводниково-металлическим переходом Шоттки. Они, а также HEMFET (полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов), в которых двумерный электронный газ с очень высокой подвижностью носителей используется для переноса заряда, особенно подходят для использования на очень высоких частотах (микроволновые частоты; несколько ГГц).

В отличие от биполярных транзисторов, полевые транзисторы по своей природе не усиливают фототок. Тем не менее, есть способы их использования, особенно JFET, в качестве светочувствительных устройств, используя фототоки в соединениях канал-затвор или канал-корпус.

FET дополнительно делятся на типы с режимом истощения и с режимом расширения , в зависимости от того, включен или выключен канал с нулевым напряжением затвор-исток. В режиме улучшения канал выключен при нулевом смещении, а потенциал затвора может «усилить» проводимость. В режиме истощения канал включен при нулевом смещении, а потенциал затвора (противоположной полярности) может «истощать» канал, уменьшая проводимость. Для любого режима более положительное напряжение затвора соответствует более высокому току для N-канальных устройств и более низкому току для P-канальных устройств. Почти все полевые транзисторы JFET работают в режиме истощения, поскольку диодные переходы смещали бы вперед и проводили, если бы они были устройствами в режиме улучшения; большинство IGFET являются типами режима улучшения.

Другие типы транзисторов

• Биполярный транзистор с гетеропереходом (HBT) представляет собой усовершенствование транзистора с биполярным переходом (BJT), который может обрабатывать сигналы очень высоких частот до нескольких сотен ГГц. Это распространено в современных сверхбыстрых схемах, в основном в радиочастотных (РЧ) системах.
Однопереходные транзисторы
• можно использовать в качестве простых генераторов импульсов. Они состоят из основного корпуса из полупроводника P-типа или N-типа с омическими контактами на каждом конце (клеммы Base1 и Base2 ). Переход с противоположным типом полупроводника формируется в точке по длине корпуса для третьего вывода (Эмиттер).
Полевые транзисторы с двумя затворами
• имеют один канал с двумя затворами в каскоде; конфигурация, оптимизированная для высокочастотных усилителей, микшеров и генераторов.
Массивы транзисторов
• используются для приложений общего назначения, генерации функций и малошумящих усилителей низкого уровня. Они включают два или более транзистора на общей подложке для обеспечения точного согласования параметров и теплового отслеживания, что особенно важно для усилителей с длинной хвостовой парой.
Транзисторы Дарлингтона
• состоят из биполярного транзистора средней мощности, соединенного с силовым биполярным транзистором. Это обеспечивает высокий коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования.
В биполярном транзисторе с изолированным затвором
• (IGBT-транзистор) используется IGFET средней мощности, аналогично подключенный к мощному BJT, для обеспечения высокого входного сопротивления. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования. БТИЗ особенно подходят для тяжелых промышленных применений.
• Одноэлектронные транзисторы (SET) состоят из затворного острова между двумя туннельными переходами. Туннельный ток управляется напряжением, подаваемым на затвор через конденсатор. [1][2]
• Наножидкостный транзистор Управляйте движением ионов через субмикроскопические каналы, заполненные водой. Нанофлюидный транзистор, основа будущих химических процессоров.
Транзисторы Trigate
• (прототип от Intel, также известные как трехмерные транзисторы) используют один затвор, который расположен поверх двух вертикальных затворов, что позволяет электронам перемещаться по площади, в три раза превышающей площадь поверхности.
Транзисторы
• Avalanche способны переключать очень большие токи с временем нарастания и спада менее наносекунды (время перехода).
• Баллистический транзистор, Электроны прыгают по лабиринту.
• Спиновые транзисторы являются магниточувствительными устройствами.
В ЖК-дисплее используются тонкопленочные транзисторы
• .
Транзисторы с плавающим затвором
• используются для энергонезависимой памяти.
• Фототранзисторы реагируют на свет
• Полевой транзистор с перевернутой буквой Т, часть устройства проходит вертикально от горизонтальной плоскости в форме перевернутой буквы Т, отсюда и название.
• Ионочувствительные полевые транзисторы измеряют концентрацию ионов в растворе.
• FinFET Область истока/стока образует ребра на поверхности кремния.
• FREDFET Полевой транзистор с быстрообратным эпитаксиальным диодом
• EOSFET Электролитно-оксидно-полупроводниковый полевой транзистор (нейрочип)

Полупроводниковые материалы

Первые биполярные транзисторы были изготовлены из германия (Ge), а некоторые мощные типы все еще изготавливаются из него. В настоящее время преобладают кремниевые (Si) типы, но некоторые усовершенствованные микроволновые и высокопроизводительные версии теперь используют составной полупроводник материал арсенид галлия (GaAs) и полупроводниковый сплав кремний-германий (SiGe). Одноэлементные полупроводниковые материалы (Ge или Si) описываются как «элементарные».

Упаковка

Транзисторы со сквозным отверстием (рулетка отмечена в сантиметрах)

Транзисторы поставляются в различных упаковках (корпусах для микросхем). Две основные категории: со сквозным отверстием (или с выводами ) и для поверхностного монтажа, , также известный как 9.0273 Устройство поверхностного монтажа (Технология поверхностного монтажа, SMD). «Шаровая решетка» (BGA) — новейший корпус для поверхностного монтажа (в настоящее время только для больших массивов транзисторов). На нижней стороне вместо выводов имеются «шарики» припоя. Поскольку они меньше и имеют более короткие межсоединения, SMD имеют лучшие высокочастотные характеристики, но более низкую номинальную мощность.

Корпуса транзисторов изготавливаются из стекла, металла, керамики или пластмассы. Пакет часто диктует номинальную мощность и частотные характеристики. Мощные транзисторы имеют большие корпуса, которые можно прикрепить к радиаторам для улучшения охлаждения. Кроме того, у большинства мощных транзисторов коллектор или сток физически соединены с металлической банкой/металлической пластиной. С другой стороны, некоторые «микроволновые» транзисторы поверхностного монтажа размером с песчинку.

Часто данный тип транзистора доступен в различных корпусах. Транзисторные блоки в основном стандартизированы, но назначение функций транзистора клеммам нет: разные типы транзисторов могут назначать разные функции клеммам корпуса. Даже для одного и того же типа транзистора назначение выводов может различаться (обычно обозначается суффиксной буквой к номеру детали, например, BC212L и BC212K).

Использование

На заре разработки транзисторных схем биполярный транзистор (или BJT) был наиболее часто используемым транзистором. Даже после того, как МОП-транзисторы стали доступны, биполярные транзисторы оставались предпочтительным транзистором для цифровых и аналоговых схем из-за их простоты изготовления и скорости. Тем не менее, полевой МОП-транзистор обладает рядом желательных свойств для цифровых схем, а значительные достижения в области цифровых схем привели к тому, что конструкция МОП-транзистора стала самой современной. МОП-транзисторы в настоящее время широко используются как для аналоговых, так и для цифровых функций.

Переключатели

Транзисторы обычно используются в качестве электронных переключателей как для приложений с высокой мощностью, включая импульсные источники питания, так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические элементы.

Усилители

Огромное количество продуктов, от мобильных телефонов до телевизоров, включает усилители для воспроизведения звука, радиопередачи и обработки сигналов. Первые усилители звука на дискретных транзисторах едва выдавали несколько сотен милливатт, но мощность и качество звука постепенно увеличивались по мере того, как становились доступнее более совершенные транзисторы и развивалась архитектура усилителя.

Транзисторы обычно используются в современных усилителях музыкальных инструментов, где широко распространены и относительно дешевы схемы мощностью до нескольких сотен ватт. Транзисторы в значительной степени заменили лампы в инструментальных усилителях. Некоторые производители усилителей для музыкальных инструментов смешивают транзисторы и электронные лампы в одной схеме, чтобы использовать преимущества обоих устройств.

Компьютеры

В «первом поколении» электронных компьютеров использовались вакуумные лампы, которые выделяли большое количество тепла, были громоздкими и ненадежными. Разработка транзистора была ключом к миниатюризации и надежности компьютеров. «Второе поколение» компьютеров, до конца 19 в.В 50-х и 1960-х годах были представлены платы, заполненные отдельными транзисторами и магнитными ядрами памяти. Впоследствии транзисторы, другие компоненты и необходимые для них соединения были объединены в единый компонент массового производства: интегральную схему. Транзисторы, встроенные в интегральные схемы, заменили большинство дискретных транзисторов в современных цифровых компьютерах.

Важность

Транзистор многими считается одним из величайших изобретений в современной истории, по значимости он стоит наравне с печатным станком, автомобилем и телефоном. Это ключевой активный компонент практически всей современной электроники. Его важность в современном обществе основывается на возможности его массового производства с использованием высокоавтоматизированного процесса (изготовления), который обеспечивает исчезающе низкую стоимость транзистора.

Хотя миллионы отдельных (известных как дискретных ) транзисторов все еще используются, подавляющее большинство транзисторов изготавливается в виде интегральных схем (часто обозначаемых аббревиатурой IC и также называемых микросхемами или просто микросхемами ) вместе с диодами. , резисторы, конденсаторы и другие электронные компоненты для производства полных электронных схем. Логический элемент состоит примерно из двадцати транзисторов, тогда как усовершенствованный микропроцессор по состоянию на 2006 год может использовать до 1,7 миллиарда транзисторов (MOSFET) [3].

Низкая стоимость, гибкость и надежность транзистора сделали его универсальным устройством для немеханических задач, таких как цифровые вычисления. Транзисторные схемы также заменили электромеханические устройства для управления приборами и механизмами. Часто дешевле и эффективнее использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разрабатывать эквивалентную функцию механического управления.

Из-за низкой стоимости транзисторов и, следовательно, цифровых компьютеров существует тенденция к оцифровке информации. С цифровыми компьютерами, предлагающими возможность быстро находить, сортировать и обрабатывать цифровую информацию, все больше и больше усилий было направлено на то, чтобы сделать информацию цифровой. В результате сегодня многие медиаданные передаются в цифровой форме, а компьютеры преобразуют их и представляют в аналоговой форме. Области, на которые повлияла цифровая революция, включают телевидение, радио и газеты.

Преимущества транзисторов перед электронными лампами

До разработки транзисторов электронные лампы (или в Великобритании термоэмиссионные вентили или просто вентили ) были основными активными компонентами в электронном оборудовании. Ключевые преимущества, которые позволили транзисторам заменить своих ламповых предшественников в большинстве приложений:

• Меньший размер (несмотря на продолжающуюся миниатюризацию электронных ламп)
• Высокоавтоматизированное производство
• Более низкая стоимость (при серийном производстве)
• Более низкие возможные рабочие напряжения (но электронные лампы могут работать при более высоких напряжениях)
• Нет периода прогрева (большинству вакуумных ламп требуется от 10 до 60 секунд для правильной работы)
• Меньшее рассеивание мощности (без мощности нагревателя, очень низкое напряжение насыщения)
• Более высокая надежность и большая физическая прочность (хотя электронные лампы более надежны в электрическом отношении. Кроме того, электронные лампы гораздо более устойчивы к ядерным электромагнитным импульсам (НЭМП) и электростатический разряд (ЭСР))
• Гораздо более длительный срок службы (катоды электронных ламп со временем изнашиваются, и вакуум может загрязняться)
• Доступны дополнительные устройства (допускаются схемы с комплементарной симметрией : электронные лампы с полярностью, эквивалентной PNP BJT или полевым транзисторам P-типа, недоступны)
• Способность управлять большими токами (имеются силовые транзисторы для управления сотнями ампер, электронные лампы для управления даже одним ампером большие и дорогие)
• Гораздо менее микрофонный (вибрация может модулировать характеристики вакуумной лампы, хотя это может способствовать звучанию гитарных усилителей)

” Природа не терпит вакуумной лампы 1948 год.

Галерея

Широкий ассортимент транзисторов доступен с 1960-х годов, и производители постоянно выпускают улучшенные типы. Ниже приведены несколько примеров из основных семейств. Если не указано иное, все типы изготовлены из кремниевого полупроводника. Дополнительные пары показаны как каналы NPN/PNP или N/P. Ссылки ведут на таблицы данных производителя в формате PDF. (В некоторых таблицах данных точность заявленной категории транзистора является предметом споров.)

• 2N3904/2N3906, BC182/BC212 и BC546/BC556: вездесущие, BJT, универсальные, маломощные, дополнительные пары. Они имеют пластиковые корпуса и стоят примерно десять центов США в небольших количествах, что делает их популярными среди любителей.

• AF107: Германий, 0,5 Вт, 250 МГц PNP BJT.

• BFP183: Низкая мощность, 8 ГГц микроволновая печь NPN BJT.

• LM394: «суперподходящая пара» с двумя NPN BJT на одной подложке.

• 2N2219A/2N2905A: BJT, общего назначения, средней мощности, дополнительная пара. В металлических корпусах они рассчитаны примерно на один ватт.

• 2N3055/MJ2955: В течение многих лет почтенный NPN 2N3055 был «стандартным» силовым транзистором. Его дополнение, PNP MJ2955, появилось позже. Эти 1 МГц, 15 А, 60 В, 115 Вт BJT используются в аудиоусилителях мощности, источниках питания и управлении.

• 2SC3281/2SA1302: Изготовленные Toshiba, эти биполярные транзисторы имеют характеристики с низким уровнем искажений и используются в мощных аудиоусилителях. Их широко подделывали[4].

• BU508: NPN, питание 1500 В BJT. Разработанный для телевизионного горизонтального отклонения, его способность к высокому напряжению также делает его пригодным для использования в системах зажигания.

• MJ11012/MJ11015: 30 А, 120 В, 200 Вт, дополнительная пара биполярных транзисторов Дарлингтона высокой мощности. Используется в усилителях звука, управлении и переключении питания.

• 2N5457/2N5460: JFET (режим истощения), общего назначения, малой мощности, дополнительная пара.

• BSP296/BSP171: IGFET (режим расширения), средней мощности, почти комплементарная пара. Используется для преобразования логического уровня и управления мощными транзисторами в усилителях.

• IRF3710/IRF5210: IGFET (расширенный режим), 40 А, 100 В, 200 Вт, рядом с комплементарной парой. Для мощных усилителей и силовых выключателей, особенно в автомобилях.

См. также

• Электронные компоненты
• Полупроводник
• Ширина запрещенной зоны
• Транскондуктивность
• Транссопротивление
• Очень крупномасштабная интеграция
• Количество транзисторов
• Закон Мура

Сноски

1. ↑ Ральф С. Карсон. Принципы прикладной электроники. (Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1961).
2. ↑ Другой транзистор, Р. Г. Арнс. Проверено 4 июня 2008 г.

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

Книги

• Амос, С. В. и М. Р. Джеймс. Принципы транзисторных схем. Баттерворт-Хайнеманн, 1999. ISBN 0750644273
• Карсон, Ральф С. Принципы прикладной электроники. Бью-Йорк: Макгроу-Хилл, 1961.
• Горовиц, Пол и Уинфилд Хилл. Искусство электроники. Издательство Кембриджского университета, 1989.

ISBN 0521370957

• Риордан, Майкл и Ходдесон, Лилиан. Хрустальный огонь. WW Norton & Company, Limited. 1998. ISBN 0393318516 Изобретение транзистора и рождение века информации
• Уорнс, Лайонел. Аналоговая и цифровая электроника. Макмиллан Пресс Лтд. 1998. ISBN 0333658205

Другое

• Роберт Г. Арнс (октябрь 1998 г.). Другой транзистор: ранняя история полевого транзистора на основе оксида металла и полупроводника. [5] Журнал инженерных наук и образования 7 (5): 233-240 ISSN 0963-7346
• Арман Ван Дормель. «Французский транзистор» Материалы конференции IEEE по истории электроники 2004 г., Блетчли-Парк, июнь 2004 г. [6].
• У Герберта Ф. Матаре, изобретателя транзистора, настал момент. 24 февраля 2003 г. Нью-Йорк Таймс . [7].
• Майкл Риордан. Как Европа упустила транзистор.

IEEE Spectrum 42 (11) (ноябрь 2005 г.): 52–57 ISSN | 0018-9235

• К. Д. Ренмор. 1980 “Кремниевые чипы и вы”. Полное руководство по полупроводниковым устройствам, , 2-е издание. Wiley-IEEE Press.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 25 марта 2020 г.

• Транзисторный . Историческая и техническая информация от Общественной службы вещания
• Музей CK722 . Сайт, посвященный “классическому” германиевому транзистору для любителей
.
• Как работают транзисторы. в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на Энциклопедия Нового Света участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа.