Транзистор. Назначение, устройство и принцип работы.
Транзистор (от англ. transfer — переносить и resistor — сопротивление) — трёхэлектродный полупроводниковый электронный прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.) . В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.) , где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.Вся современная цифровая техника построена, в основном, на полевых МОП (металл-оксид-полупроводник) -транзисторах (МОПТ) , как более экономичных, по сравнению с БТ, элементах. Иногда их называют МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) – транзисторы. Международный термин — MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Транзисторы изготавливаются в рамках интегральной технологии на одном кремниевом кристалле (чипе) и составляют элементарный «кирпичик» для построения микросхем памяти, процессора, логики и т. п. Размеры современных МОПТ составляют от 90 до 32 нм. На одном современном чипе (обычно размером 1—2 см²) размещаются несколько (пока единицы) миллиардов МОПТ. На протяжении 60 лет происходит уменьшение размеров (миниатюризация) МОПТ и увеличение их количества на одном чипе (степень интеграции) , в ближайшие годы ожидается дальнейшее увеличение степени интеграции транзисторов на чипе (см. Закон Мура) . Уменьшение размеров МОПТ приводит также к повышению быстродействия процессоров. Каждую секунду сегодня в мире изготавливается полмиллиарда МОП-транзисторов.
Классификация транзисторов
Кремниевые
Арсенид-галлиевые
Биполярные транзисторы
Полевые транзисторы
Специальные типы транзисторов
Комбинированные транзисторы
Однопереходные транзисторы
Принцип действия и способы применения транзисторов существенно зависят от их типа
По типу используемого полупроводника транзисторы классифицируются на кремниевые, германиевые и арсенид-галлиевые. Другие материалы транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов — полупроводниковые полимеры. Также имеются отдельные сообщения о транзисторах на основе углеродных нанотрубок.
По мощности различают маломощные транзисторы (рассеиваемая мощность измеряется в мВт) , транзисторы средней мощности (от 0,1 до 1 Вт рассеиваемой мощности) и мощные транзисторы (больше 1 Вт) . На фотографии мощность транзисторов возрастает слева направо.
По исполнению различают дискретные транзисторы (корпусные и бескорпусные) и транзисторы в составе интегральных схем
otvet.mail.ru
Транзисторы: назначение, устройство и принципы работы
Что означает название “транзистор”Первоначально все транзисторы называли полупроводниковыми триодами. Термин «транзистор» можно разделить на две составляющие: «трансфер» – передача, преобразование; «резистор» – электрическое сопротивление. Поэтому понятие «транзистор» определяется как преобразователь сопротивления. Такое объяснение совпадает и с принципом работы транзистора: транзистор открыт – сопротивление стремится к нулю, транзистор закрыт – сопротивление большое.
Применение транзисторов
Изначально транзисторы пришли на смену электрическим лампам в схемах усиления электрических сигналов в радиотехнике. Принцип действия любого усилителя достаточно прост: маломощный входной сигнал в электрической схеме с дополнительным источником питания получает усиление по амплитуде. Другими словами, транзистор позволяет управлять маломощным входным воздействием мощными потоками энергии.
В большинстве схем усиления сигналов транзисторы используются в качестве управляемого сопротивления с маломощным входным сигналом задания. Схемы управления в радиоэлектронике строятся на базе источников постоянного напряжения. Входной управляющий сигнал изменяет внутреннее сопротивление транзистора, формируя переменный сигнал на выходе транзистора. В соответствии с этим формируется ток в цепи нагрузки транзистора.
Электропроводность и строение атома
Электропроводность любого материала определяется строением его атомов. В начале ХХ века Нильс Бор ввел понятие «планетарной модели атома», которая представлена на рисунке ниже.
Согласно этой модели атом состоит из ядра (протоны и нейтроны), вокруг которого по орбитам вращаются заряженные частицы (электроны). Ядро имеет общий положительный заряд за счет наличия протонов. Количество протонов и электронов в ядре уравновешено, что позволяет атому находиться в состоянии электрического равновесия. При потере электрона атом превращается в положительно заряженный ион; при присоединении атомом чужого электрона – атом превращается в отрицательный ион. Строение атома рассмотрим на примере кремния (Si).
По таблице Менделеева можно определить строение любого атома. Так для кремния распределение электронов по орбитам будет выглядеть как 2-8-4. В любом атоме орбиты имеют сферический характер, однако для упрощения примем все орбиты движения электронов как расположенные в одной плоскости.
Свойства материала определяют электроны, расположенные на внешней орбите (валентные электроны), которые принимают участие в образовании молекул из нескольких атомов. Валентные электроны способны отрываться от атома и создавать электрический ток. Именно эти носители заряда и определяют полупроводниковые свойства транзисторов.
Всего комментариев: 0
ukrelektrik.com
Транзистор: назначение, устройство и виды
Если давать широкое определение транзистору, можно уверенно назвать его главным элементом электроники. В настоящее время множество транзисторов занимают положенное место в различных микросхемах. В процессорах компьютеров счет им идет на миллионы. Но, несмотря на потребность в миниатюризации электронных схем, транзистор в единичном исполнении продолжает использоваться во множестве схемотехнических решений.
Некоторые важнейшие параметры, например, такие, как малый уровень шумов или значительная выходная мощность, наилучшим образом достигаются сочетанием микросхем с отдельными транзисторами. С ними связано так много разнообразных данных, что в одной статье невозможно охватить их все. Правильнее говорить о десятках, а то и сотнях книг о транзисторах. Поэтому в этой статье будет изложена лишь небольшая базовая часть информации об этих полупроводниковых приборах.
Устройство и принцип работы
Наверняка большинство наших читателей знает, что такое переменный резистор. Один из вариантов этого устройства, выполненного на основе проволоки из нихрома или аналогичного по свойствам сплава, и используемого в лабораторных работах по физике, называется реостатом. Перемещением ползунка достигается изменение величины сопротивления. В транзисторе происходит аналогичный процесс, но не от механического воздействия, а от управляющего сигнала. Как и в переменном резисторе, в транзисторе имеется три точки и соответствующие им контактные выводы для присоединения к электрической схеме.
Эти три ножки в корпусе соединены каждая с определенной зоной полупроводникового кристалла. Его материалом сегодня обычно выбирается кремний. Но также существуют кристаллы из других веществ, например, из германия. Выбор вещества обусловлен различными критериями. Кремний дешевле и более термостоек. Оттого и популярен. Упомянутые выше зоны именуются переходами. Они создаются добавлением в полупроводник иных веществ. В результате его сопротивление может изменяться под воздействием электрических параметров на контактные выводы.
Биполярные транзисторы
Мощный транзистор изнутри: третий вывод – это корпус, с которым гальванически связан кристалл кремния
Обозначение биполярных транзисторовЭлектропитание всегда соответствует своим знаком комбинации переходов биполярного транзистора, + подается на коллектор n-p-n и эмиттер p-n-p транзистора. Таким образом, воздействие маломощным управляющим сигналом в электрической цепи базы и эмиттера обеспечивает появление более мощного выходного сигнала в цепи коллектора и эмиттера. То есть происходит усиление сигнала. Выходной сигнал повторяет по длительности входной сигнал, но имеет иные, более высокие значения силы тока и напряжения (в зависимости от связи нагрузочного резистора с коллектором или эмиттером).
- Входной и коллекторный выходной сигналы противофазные, а в сравнении с эмиттером – синфазные.
Биполярные транзисторы специализированы. В электронике существуют прикладные задачи, соответственно которым выпускаются те или иные модели этих транзисторов. Например, для усиления слабых сигналов применяются маломощные, малошумящие модели. Они, в свою очередь, делятся по частотному диапазону. Для усиления мощности существует отдельная группа этих полупроводниковых приборов. Однако и в ней существует разделение на более или менее высоковольтные и высокочастотные транзисторы.
Полевые транзисторы
Но все они объединены способом управления по току. А иному управлению, то есть по напряжению, соответствует класс полупроводниковых приборов, называемых полевыми транзисторами. Внешне они такие же, как и биполярные, но работают совершенно по-иному. Наименование их выводов – исток, затвор и сток. По отношению к входному и выходному сигналам затвор – это аналог базы, исток – эмиттера, сток – коллектора. Но разнообразие полевых транзисторов на элементарном уровне выше, чем у биполярных:
Схема
Разновидности полевых транзисторовКонструкция и рекомендации по выбору
Число выводов у некоторых моделей транзисторов может быть отличным от трех. Это касается и биполярных, и полевых разновидностей. Но главный фактор, который определяет конструкцию корпуса любого транзистора, – это охлаждение. Оно обеспечивается радиаторами, к которым контактирующая часть корпуса должна прилегать максимально эффективно. Для этого применяются специальные пасты, которые заполняют неровности между транзистором и радиатором.
Корпус транзисторов малой мощности (до 100 мВт) может быть либо металлическим, либо пластиковым. При больших величинах мощности всегда хотя бы частично применяется металл для контакта с теплоотводом. Для всех разновидностей этих полупроводниковых приборов применяются такие схемы присоединения, в которых использовано слово «общий»:
Схемаа) эмиттер, исток;
б) коллектор, сток;
в) база, затвор.
При выборе транзистора необходимо обязательно сопоставить его параметры с условиями работы электронной схемы и решаемыми задачами. Температурный режим вместе с максимальными величинами тока и напряжения обуславливают ресурс этого полупроводникового прибора. Нарушение любого из перечисленных параметров приводит к необратимой порче транзистора. Но при оптимальном режиме работы его ресурс измеряется десятками лет.
domelectrik.ru
Транзисторы: назначение, устройство и принципы работы – Статьи
Что означает название “транзистор”
Транзистор не сразу получил такое привычное название. Первоначально, по аналогии с ламповой техникой его называли полупроводниковым триодом. Современное название состоит из двух слов. Первое слово – «трансфер», (тут сразу вспоминается «трансформатор») означает передатчик, преобразователь, переносчик. А вторая половина слова напоминает слово «резистор», – деталь электрических схем, основное свойство которой электрическое сопротивление.
Именно это сопротивление встречается в законе Ома и многих других формулах электротехники. Поэтому слово «транзистор» можно растолковать, как преобразователь сопротивления. Примерно так же, как в гидравлике изменение потока жидкости регулируется задвижкой. У транзистора такая «задвижка» изменяет количество электрических зарядов, создающих электрический ток. Это изменение есть не что иное, как изменение внутреннего сопротивления полупроводникового прибора.
Усиление электрических сигналов
Наиболее распространенной операцией, которую выполняют транзисторы, является усиление электрических сигналов. Но это не совсем верное выражение, ведь слабый сигнал с микрофона таковым и остается.
Усиление также требуется в радиоприеме и телевидении: слабый сигнал с антенны мощностью в миллиардные доли ватта необходимо усилить до такой степени, чтобы получить звук или изображение на экране. А это уже мощности в несколько десятков, а в некоторых случаях и сотен ватт. Поэтому процесс усиления сводится к тому, чтобы с помощью дополнительных источников энергии, полученной от блока питания, получить мощную копию слабого входного сигнала. Другими словами маломощное входное воздействие управляет мощными потоками энергии.
Усиление в других областях техники и природе
Такие примеры можно найти не только в электрических схемах. Например, при нажатии педали газа увеличивается скорость автомобиля. При этом на педаль газа нажимать приходится не очень сильно – по сравнению с мощностью двигателя мощность нажатия на педаль ничтожна. Для уменьшения скорости педаль придется несколько отпустить, ослабить входное воздействие. В этой ситуации мощным источником энергии является бензин.
Такое же воздействие можно наблюдать и в гидравлике: на открытие электромагнитного клапана, например в станке, энергии, идет совсем немного. А давление масла на поршень механизма способно создать усилие в несколько тонн. Это усилие можно регулировать, если в маслопроводе предусмотреть регулируемую задвижку, как в обычном кухонном кране. Чуть прикрыл – давление упало, усилие снизилось. Если открыл побольше, то и нажим усилился.
На поворот задвижки тоже не требуется прилагать особых усилий. В данном случае внешним источником энергии является насосная станция станка. И подобных воздействий в природе и технике можно заметить великое множество. Но все-таки нас больше интересует транзистор, поэтому далее придется рассмотреть…
Усилители электрических сигналов
В большинстве усилительных схем транзисторы или электронные лампы используются как переменный резистор, сопротивление которого изменяется под действием слабого входного сигнала. Этот «переменный резистор» является составной частью электрической цепи постоянного тока, которая получает питание, например, от гальванических элементов или аккумуляторов, поэтому в цепи начинает протекать постоянный ток. Начальное значение этого тока (входного сигнала еще нет) устанавливается при настройке схемы.
Под действием входного сигнала внутреннее сопротивление активного элемента (транзистора или лампы) изменяется в такт входному сигналу. Поэтому постоянный ток превращается в переменный, создавая на нагрузке мощную копию входного сигнала. Насколько точной будет эта копия, зависит от многих условий, но об этом разговор будет позже.
Действие входного сигнала очень напоминает упомянутые выше педаль газа или задвижку в гидросистеме. Чтобы разобраться в том, что же является такой задвижкой в транзисторе, придется рассказать, хотя бы очень упрощенно, но верно и понятно о некоторых процессах в полупроводниках.
Электропроводность и строение атома
Электрический ток создается за счет движения электронов в проводнике. Для того, чтобы разобраться, как это происходит, придется рассмотреть строение атома. Рассмотрение, конечно, будет максимально упрощенное, даже примитивное, но позволяющее вникнуть в суть процесса, не более, чем нужно для описания работы полупроводников.
В 1913 году датский физик Нильс Бор предложил планетарную модель атома, которая показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Планетарная модель атома
Согласно его теории атом состоит из ядра, которое, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов. Протоны являются носителями положительного электрического заряда, а нейтроны электрически нейтральны.
Вокруг ядра по орбитам вращаются электроны, электрический заряд которых отрицательный. Количество протонов и электронов в атоме одинаково, и электрический заряд ядра уравновешивается общим зарядом электронов. В таком случае говорят, что атом находится в состоянии равновесия или электрически нейтрален, то есть не несет положительного или отрицательного заряда.
Если атом потеряет электрон, то его электрический заряд становится положительным, а сам атом в этом случае становится положительным ионом. Если атом присоединяет к себе чужой электрон, то его называют отрицательным ионом.
На рисунке 2 показан фрагмент периодической таблицы Менделеева. Обратим внимание на прямоугольник, в котором находится кремний (Si).
Рисунок 2. Фрагмент периодической таблицы Менделеева
В правом нижнем углу находится столбик цифр. Они показывают, как распределены электроны по орбитам атома, – нижняя цифра самая ближняя к ядру орбита. Если внимательно приглядеться к рисунку 1, то с уверенностью можно сказать, что перед нами атом кремния с распределением электронов 2, 8, 4. Рисунок 1 объемный, на нем почти видно, что орбиты электронов сферические, но для дальнейших рассуждений можно считать, что они находятся в одной плоскости, и все электроны бегают по одной дорожке, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3.
Латинскими буквами на рисунке отмечены оболочки. В зависимости от количества электронов в атоме их количество может быть разным, но не более семи: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 50, P = 72, Q = 98. На каждой орбите может находиться определенное количество электронов. Например, на последней Q целых 98, меньше можно, больше нельзя. Собственно на это распределение в плане нашего рассказа можно внимания не обращать: нас интересуют только электроны, расположенные на внешней орбите.
Конечно, на самом деле все электроны вращаются вовсе не в одной плоскости: даже 2 электрона, которые находятся на орбите с именем K, вращаются по сферическим орбитам, расположенным очень близко. А что уж говорить об орбитах с более высокими уровнями! Там такое происходит… Но для простоты рассуждений будем считать, что все происходит в одной плоскости, как показано на рисунке 3.
В этом случае даже кристаллическую решетку можно представить в плоском виде, что облегчит понимание материала, хотя на самом деле все намного сложней. Плоская решетка показана на рисунке 4.
Рисунок 4.
Электроны внешнего слоя называют валентными. Именно они и показаны на рисунке (остальные электроны для нашего рассказа значения не имеют). Именно они участвуют в соединении атомов в молекулы, и при создании разных веществ определяют их свойства.
Именно они могут отрываться от атома и свободно блуждать, а при наличии некоторых условий создавать электрический ток. Кроме того, именно во внешних оболочках происходят те процессы, в результате которых получаются транзисторы – полупроводниковые усилительные приборы.
www.alprof.info
Транзисторы. Классификация, характеристики, принцип действия и назначение.
Поиск ЛекцийТранзи́стор (англ. transistor), полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.
Классификация:
1.По основному полупроводниковому материалу:
Помимо основного полупроводникового материала, применяемого обычно в виде монокристалла, транзистор содержит в своей конструкции легирующие добавки к основному материалу, металлические выводы, изолирующие элементы, части корпуса (пластиковые или керамические). Иногда употребляются комбинированные наименования, частично описывающие материалы конкретной разновидности (например, «кремний на сапфире» или «металл-окисел-полупроводник»). Однако основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.
Другие материалы для транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов — полупроводниковые полимеры.
2. По структуре:
2.1 Биполярные:
2.1.1 n-p-n структуры, «обратной проводимости».
2.1.2 p-n-p структуры, «прямой проводимости»
В биполярном транзисторе носители заряда движутся от эмиттера через тонкую базу к коллектору. База отделена от эмиттера и коллектора pn переходами. Ток протекает через транзистор лишь тогда, когда носители заряда инжектируются из эмиттера в базу через pn переход. В базе они являются неосновными носителями заряда и легко проникают через другой pn переход между базой и коллектором, ускоряясь при этом. В самой базе носители заряда движутся за счет диффузионного механизма, поэтому база должна быть достаточно тонкой. Управления током между эмиттером и коллектором осуществляется изменением напряжения между базой и эмиттером, от которой зависят условия инжекции носителей заряда в базу.
2.2 Полевые
2.2.1 с p-n переходом
2.2.2 с изолированным затвором
В полевом транзисторе ток протекает от истока до стока через канал под затвором. Канал существует в легированном полупроводнике в промежутке между затвором и нелегированной подложкой, в которой нет носителей заряда, и она не может проводить ток. Преимущественно под затвором существует область обеднения, в которой тоже нет носителей заряда благодаря образованию между легированным полупроводником и металлическим затвором контакта Шоттки. Таким образом ширина канала ограничена пространством между подложкой и областью обеднения. Приложенное к затвору напряжение увеличивает или уменьшает ширину области обеднения и, тем самым, ширину канала, контролируя ток.
2.3. Однопереходные
2.4. Криогенные транзисторы (на эффекте Джозефсона
2.5. Многоэмиттерные транзисторы
2.6. Баллистические транзисторы
2.7. Одномолекулярный транзистор
3. По мощности
По рассеиваемой в виде тепла мощности различают:
3.1маломощные транзисторы до 100 мВт
3.2транзисторы средней мощности от 0,1 до 1 Вт
3.3мощные транзисторы (больше 1 Вт).
4. По исполнению:
4.1 дискретные транзисторы:
4.1.1 корпусные:
4.1.1.1 Для свободного монтажа;
4.1.1.2 Для установки на радиатор;
4.1.1.3 Для автоматизированных систем пайки.
4.1.2 бескорпусные;
4.2 транзисторы в составе интегральных схем.
5. По материалу и конструкции корпуса:
5.1 металло-стеклянный
5.2 пластмассовый
5.3 керамический
6. Прочие типы
6.1 Одноэлектронные транзисторы содержат квантовую точку (т. н. «остров») между двумя туннельными переходами. Ток туннелирования управляется напряжением на затворе, связанном с ним ёмкостной связью.[5]
6.2 Биотранзистор
Характерестики:
Принцип действия:
В полевых и биполярных транзисторах управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.
Назначение:
Вне зависимости от типа транзистора, принцип применения его един:
Источник питания питает электрической энергией нагрузку, которой может быть громкоговоритель, реле, лампа накаливания, вход другого, более мощного транзистора, электронной лампы и т. п. Именно источник питания даёт нужную мощность для «раскачки» нагрузки.
Транзистор же используется для ограничения силы тока, поступающего в нагрузку, и включается в разрыв между источником питания и нагрузкой. То есть транзистор представляет собой некий вариант полупроводникового резистора, сопротивление которого можно очень быстро изменять.
Выходное сопротивление транзистора меняется в зависимости от напряжения на управляющем электроде. Важно то, что это напряжение, а также сила тока, потребляемая входной цепью транзистора, гораздо меньше напряжения и силы тока в выходной цепи. Таким образом, за счёт контролируемого управления источником питания достигается усиление сигнала.
Если мощности входного сигнала недостаточно для «раскачки» входной цепи применяемого транзистора, или конкретный транзистор не даёт нужного усиления, применяют каскадное включение транзисторов, когда более чувствительный и менее мощный транзистор управляет энергией источника питания на входе более мощного транзистора. Также подключение выхода одного транзистора ко входу другого может использоваться в генераторных схемах типа мультивибратора. В этом случае применяются одинаковые по мощности транзисторы.
Транзистор применяется в:
1.Усилительных схемах. Работает, как правило, в усилительном режиме. Существуют экспериментальные разработки полностью цифровых усилителей, на основе ЦАП, состоящих из мощных транзисторов.Транзисторы в таких усилителях работают в ключевом режиме.
2.Генераторах сигналов. В зависимости от типа генератора транзистор может использоваться либо в ключевом (генерация прямоугольных сигналов), либо в усилительном режиме (генерация сигналов произвольной формы).
3.Электронных ключах. Транзисторы работают в ключевом режиме. Ключевые схемы можно условно назвать усилителями (регенераторами) цифровых сигналов. Иногда электронные ключи применяют и для управления силой тока в аналоговой нагрузке. Это делается, когда нагрузка обладает достаточно большой инерционностью, а напряжение и сила тока в ней регулируются не амплитудой, а шириной импульсов. На подобном принципе основаны бытовые диммеры для ламп накаливания и нагревательных приборов, а также импульсные источники питания.
Рекомендуемые страницы:
poisk-ru.ru
Назначение – транзистор – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Назначение – транзистор
Cтраница 1
Каковое назначение транзисторов и в чем состоит принцип их действия. [1]
Назначением транзисторов в рассматриваемых ниже схемах логических элементов является инвертирование и усиление мощности сигнала. [3]
Поскольку назначение транзистора – усиление мощности входного сигнала, ток / Брек является нежелательным, вследствие чего его стремятся уменьшать. Достигается это путем уменьшения толщины базы так, чтобы vv Lp, где Lf – диффузионная длина дырок. [4]
Поскольку назначение транзистора – усиление мощности входного сигнала, ток 1Брск является нежелательным, вследствие чего его стремятся уменьшать. [5]
Кроме перечисленных выше общих электрических параметров в зависимости от назначения транзистора указывают ряд специфических параметров. [6]
Набор параметров и характеристик, приводимый в справочнике, соответствует в первую очередь этому назначению транзистора и обеспечивает детальный расчет ЭС указанного класса. [7]
В большинстве импульсных схем транзисторы работают в режиме переключения, или, как часто говорят, в режиме ключа, поскольку назначение транзистора в таких схемах заключается в замыкании и размыкании цепи нагрузки при поступлении во входную цепь управляющих сигналов. При работе в ключевом режиме рабочая точка транзистора перемещается из области насыщения в область отсечки и обратно. [9]
Существует множество различных символов, используемых для описания характеристик приборов и их параметров. В зависимости от назначения транзистора она выражается в ваттах или милливаттах. [10]
Они могут быть успешно использованы не только в классе схем, для которых они разработаны, но и во многих других схемах. Однако набор параметров и характеристик, приводимых в справочнике, соответствует в первую очередь назначению транзистора. [11]
Они могут быть успешно использованы не только в классе схем, для которых они разработаны, но и во многих других схемах. Однако набор параметров и характеристик, приводимых в справочнике, соответствует в первую очередь назначению транзистора. [12]
Он содержит три усилительных каскада. Это позволяет перейти от симметричной схемы к несимметричной. Назначение транзисторов VT2 и VT5 ( в диодном включении), а также резисторов R2, R5, R6 и R7 не отличается от аналогичных элементов схемы дифференциального усилителя, рассмотренного в параграфе 17.1. Эти элементы обеспечивают глубокую отрицательную обратную связь и тем самым стабилизируют работу усилителя. [14]
Основой транзистора является кристалл полупроводника, имеющий слои с чередующими знаками проводимости. От каждого слоя полупроводника делают вывод. Получается элемент с тремя выводами, называемыми эмиттером, коллектором и базой. Элемент помещают в корпус, состоящий из основания и колпачка. В зависимости от назначения транзистора элемент крепят к основанию областью коллектора или базы. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Транзистор. Назначение, схемы и принцип работы биполярных транзисторов.
⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5
Транзистором называется полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления и генерирования электрических колебаний. Он представляет собой кристалл, помещенный в корпус, снабженный выводами. Кристалл изготовляют из полупроводникового материала. По своим электрическим свойствам полупроводники занимают некоторое промежуточное положение между проводниками и непроводниками тока (изоляторами). Небольшой кристалл полупроводникового материала (полупроводника) после соответствующей технологической обработки становится способным менять свою электропроводность в очень широких пределах при подведении к нему слабых электрических колебаний и постоянного напряжения смещения. Кристалл помещают в металлический или пластмассовый корпус и снабжают тремя выводами, жесткими или мягкими, присоединенными к соответствующим зонам кристалла. Металлический корпус иногда имеет собственный вывод, но чаща с корпусом соединяют один из трех электродов транзистора.
В настоящее время находят применение транзисторы двух видов — биполярные и полевые. Биполярные транзисторы появились первыми и получили наибольшее распространение. Поэтому обычно их называют просто транзисторами. Полевые транзисторы появились позже и пока используются реже биполярных.
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.
Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.
Биполярный транзистор состоит из трёх различным образом легированных полупроводниковых зон: эмиттера E, базы B и коллектора C. В зависимости от типа проводимости этих зон различают NPN (эмиттер − n-полупроводник, база − p-полупроводник, коллектор − n-полупроводник) и PNP транзисторы. К каждой из зон подведены проводящие контакты. База расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена из слаболегированного полупроводника, обладающего большим сопротивлением. В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении (закрыт). Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками). Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора[1]. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны, и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10..1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.
Существует три основные схемы включения транзисторов
Рис. 1 – Схема включения транзистора с общим эмиттером является наиболее распространненой, т. к. дает наибольшее усиление по мощности.
Рис. 2 – Схема включения транзистора с общей базой. Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами.
Рис. 3 – Схема включения транзистора с общим коллектором. Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.
Рекомендуемые страницы:
lektsia.com