Princíp činnosti zariadenia
Tranzistor je polovodičové zariadenie určené na zosilnenie elektrického signálu. Vďaka špeciálnej štruktúre kryštálových mriežok a polovodičových vlastností je toto zariadenie schopné zvýšiť amplitúdu prúdiaceho prúdu .
Polovodiče - látky, ktoré sú schopné viesť prúd, ako aj zabrániť jeho prechodu. Ich najvýznamnejšími predstaviteľmi sú kremík a germánium. Existujú dva typy polovodičov:
- Electronic.
- Diera.
V polovodičoch vzniká elektrický prúd v dôsledku nedostatku alebo prebytku voľných elektrónov. Napríklad kryštalická mriežka atómu sa skladá z troch elektrónov. Ak však do tejto látky zavedieme atóm pozostávajúci zo štyroch elektrónov, jeden bude nadbytočný. Je to voľný elektrón. Čím viac takýchto elektrónov je, tým bližšie je táto látka vo svojich vlastnostiach voči kovu. To znamená, že vodivosť prúdu viac. Takéto polovodiče sa nazývajú elektronické .
Poďme sa porozprávať o diere. Na ich vytvorenie sa do substancie zavádzajú atómy inej látky, ktorej kryštalická mriežka obsahuje viac atómov. Preto sa v našom polovodiči stáva menej elektrónov. Vytvorené voľné miesta pre elektróny. Valenčné väzby budú zničené, pretože elektróny budú mať tendenciu obsadiť tieto voľné pozície. Ďalej ich nazývame diery.
Elektróny sa neustále snažia odviezť dieru a od začiatku pohybu vytvárajú novú dieru. Úplne všetky elektróny majú toto správanie. V polovodičoch dochádza k ich pohybu, čo znamená, že prúd začne prúdiť . Takéto polovodiče sa nazývajú polovodiče.
Zavedením nedostatku alebo prebytku elektrónov do kremíka alebo germánia uľahčíme ich pohyb. Ukázalo sa, že prúd. Tranzistory sa skladajú zo zlúčenín týchto polovodičov podľa určitého princípu. S ich pomocou môžete ovládať prúdiace prúdy a ďalšie parametre elektrických signálov.
Druhy tranzistorov
Existuje niekoľko typov tranzistorov. Je ich asi štyri. Hlavnými však sú:
- Field.
- Bipolárna.
Zvyšné druhy sa zbierajú z poľa a bipolárne . Zvážte podrobnejšie každý pohľad.
poľa
Podstatou tohto zariadenia je riadenie parametrov elektrického signálu pomocou elektrického poľa. Zobrazí sa, keď je napätie aplikované na niektorý zo záverov:
- Uzávierka je potrebná na nastavenie parametrov signálu v dôsledku napájacieho napätia.
- Odtok je výstup, cez ktorý nosiče náboja (diery a elektróny) opúšťajú kanál.
- Zdrojom je záver, prostredníctvom ktorého elektróny a diery vstupujú do kanála.
Takýto tranzistor pozostáva z polovodiča s určitou vodivosťou a dvoch oblastí, ktoré sú v ňom umiestnené s opačnou vodivosťou. Keď sa na bránu medzi týmito dvoma oblasťami aplikuje napätie, objaví sa priestor, cez ktorý prúdi prúd. Tento priestor sa nazýva kanál. Šírka tohto kanála je regulovaná napätím, ktoré aplikujeme na bránu. V súlade s tým je možné zväčšiť a zmenšiť šírku kanála a riadiť tok prúdu.
Teraz sa pohovorme o zariadení s izolovanou bránou. Rozdiel je v tom, že v prvom prípade je tento prechod vždy prítomný, aj keď na bránu nebolo aplikované žiadne napätie. A keď bol aplikovaný, prechod a vodivý kanál sa zmenili v závislosti od polarity a amplitúdy napätia. Kovová brána v takýchto tranzistoroch je izolovaná dielektrikom z polovodičovej oblasti. Ich vstupný odpor je oveľa väčší.
Existujú dva typy izolovaných zariadení brán:
- S vstavaným kanálom.
- S indukovaným kanálom.
Zabudovaný kanál umožňuje prúdenie elektrického prúdu s určitou amplitúdou . Pri použití napätia s určitou amplitúdou a polaritou môžeme zmeniť šírku kanála a jeho vodivosť. Tento kanál je zabudovaný do tranzistorov vo výrobných závodoch.
Indukovaný kanál sa objavuje medzi dvomi oblasťami, o ktorých sme hovorili vyššie len vtedy, keď je na bránu aplikované napätie určitej polarity. To znamená, že keď na bránu nie je privedené žiadne napätie, prúdi do nej žiadny prúd.
Všetky typy tranzistorov s efektom poľa sa navzájom líšia v nasledujúcich parametroch:
- Vstupná impedancia.
- Amplitúda napätia, ktoré musí byť aplikované na bránu.
- Polarity.
Každý z týchto typov tranzistorov s efektom poľa je potrebný na zostavenie špecifických elektrických a logických obvodov . Pretože implementácia dvoch rôznych zariadení vyžaduje rôzne elektrické parametre.
bipolárne
Slovo "bipolárna" znamená dve polarity. To znamená, že takéto zariadenia majú dve polarity kvôli zvláštnostiam ich štruktúry. Zvláštnosť ich štruktúry spočíva v tom, že sa skladajú z troch polovodičových oblastí. Typy vodivosti sú nasledovné:
- Elektronické, ďalej n.
- Otvor, ďalej str.
Z toho vyplýva, že existujú dva typy bipolárnych tranzistorov:
- pnp;
- NPN.
Rozdiel medzi nimi spočíva v tom, že pre správnu prevádzku je potrebné použiť napätie rôznej polarity . Každá z troch polovodičových oblastí je pripojená k jednému výstupu. Sú tri z nich:
- Základom je stredná vrstva. On je najjemnejší. Na výstupe základne je riadiaci prúd s malou amplitúdou.
- Kolektor je jednou z extrémnych vrstiev. Je to najširšie. Na ňu je aplikovaný veľký prúd amplitúdy.
- Emitor je výstup, na ktorý je prúd privádzaný z kolektora. Na jeho výstupe je amplitúda prúdu o niečo väčšia ako na vstupe.
Existujú tri bipolárne schémy zapojenia tranzistora:
- Pri spoločnom vysielači sa vstupný signál privádza do základne a výstupný signál sa z kolektora odstráni.
- So spoločným kolektorom sa vstupný signál privádza do základne a vyberá sa z vysielača.
- So spoločnou základňou je vstupný signál privádzaný do vysielača a vyberaný z kolektora.
Vďaka niekoľkým prechodom elektrón-dier vytvoreným v bipolárnom tranzistore je možné riadiť parametre elektrického signálu . Polarita a amplitúda použitého napätia závisí od typu bipolárneho tranzistora.
Použitie tranzistorov v živote
Tranzistory sa používajú v mnohých technických zariadeniach. Najživšie príklady:
- Zosilňovacie schémy.
- Generátory signálov.
- Elektronické kľúče.
Vo všetkých komunikačných zariadeniach je potrebné zosilnenie signálu. Po prvé, elektrické signály majú prirodzený útlm. Po druhé, často sa stáva, že amplitúda jedného zo signálových parametrov nestačí na správnu činnosť zariadenia. Informácie sa prenášajú prostredníctvom elektrických signálov. Aby bola dodávka zaručená a kvalita informácií vysoká, musíme signály zosilniť .
Tranzistory môžu ovplyvniť nielen amplitúdu, ale aj tvar elektrického signálu. V závislosti od požadovaného tvaru generovaného signálu bude do generátora nainštalovaný zodpovedajúci typ polovodičového zariadenia.
Elektronické kľúče sú potrebné na riadenie prúdu v obvode. Zloženie týchto kľúčov zahŕňa mnoho tranzistorov. Elektronické kľúče sú jedným z najdôležitejších prvkov schém. Počítače, televízory a iné elektrické zariadenia pracujú na svojom základe, bez ktorého sa v modernom živote nedá robiť.
Elektronická literatúra
Veda, ktorá študuje tranzistory a iné zariadenia, sa nazýva elektronika. Jeho celá časť je venovaná polovodičovým zariadeniam. Ak máte záujem získať viac informácií o práci tranzistorov, môžete si prečítať nasledujúce knihy na túto tému:
- Dizajn digitálnych obvodov a počítačová architektúra - David M.
- Operačné systémy Návrh a realizácia - Andrew T.
- Výkonová elektronika pre amatérov a profesionálov - B. Yu Semenov.
Tieto knihy popisujú rôzne prostriedky programovateľnej elektroniky. Základom všetkých programovateľných obvodov sú samozrejme tranzistory. Vďaka týmto knihám získate nielen nové poznatky o tranzistoroch, ale aj zručnosti, ktoré vám môžu priniesť príjem.
Teraz viete, ako tranzistory fungujú a kde sa používajú v živote. Ak máte záujem o túto tému, pokračujte v štúdiu, pretože pokrok nestojí na mieste a všetky technické zariadenia sa neustále vylepšujú. V tomto prípade je veľmi dôležité držať krok s dobou. Úspechy pre vás!