Zasada działania urządzenia
Tranzystor jest urządzeniem półprzewodnikowym przeznaczonym do wzmacniania sygnału elektrycznego. Ze względu na specjalną strukturę sieci krystalicznych i właściwości półprzewodników, urządzenie to jest w stanie zwiększyć amplitudę płynącego prądu .
Półprzewodniki - substancje, które są w stanie przewodzić prąd, a także zapobiegać jego przepływowi. Ich najważniejszymi przedstawicielami są krzem i german. Istnieją dwa typy półprzewodników:
- Elektroniczne.
- Dziura.
W półprzewodnikach prąd elektryczny powstaje z powodu braku lub nadmiaru wolnych elektronów. Na przykład sieć krystaliczna atomu składa się z trzech elektronów. Jeśli jednak wprowadzimy do tej substancji atom składający się z czterech elektronów, jeden będzie zbędny. On jest wolnym elektronem. Odpowiednio, im więcej takich elektronów, tym bliżej tej substancji znajdują się jej właściwości względem metalu. Oznacza to, że przewodność prądu jest większa. Takie półprzewodniki nazywane są elektronicznymi .
Porozmawiajmy teraz o tej dziurze. Aby je stworzyć, do substancji wprowadzane są atomy innej substancji, której sieć krystaliczna zawiera więcej atomów. W związku z tym w naszym półprzewodniku staje się mniej elektronów. Formowane wakaty dla elektronów. Wiązania walencyjne zostaną zniszczone, ponieważ elektrony będą miały tendencję do zajmowania tych pustych pozycji. Następnie nazwiemy je dziurami.
Elektrony nieustannie usiłują zdobyć dziurę i, rozpoczynając ruch, tworzą nową dziurę. Absolutnie wszystkie elektrony mają takie zachowanie. W półprzewodniku następuje ich ruch, co oznacza, że prąd zaczyna płynąć . Takie półprzewodniki nazywane są półprzewodnikami dziur.
Tak więc, wprowadzając brak lub nadmiar elektronów do krzemu lub germanu, ułatwiamy ich ruch. Okazuje się prąd. Tranzystory składają się ze związków tych półprzewodników zgodnie z pewną zasadą. Z ich pomocą możesz kontrolować płynące prądy i inne parametry sygnałów elektrycznych.
Rodzaje tranzystorów
Istnieje kilka typów tranzystorów. Jest ich około czterech. Najważniejsze jednak to:
- Pole
- Dwubiegunowy.
Pozostałe gatunki są zbierane z pola i dwubiegunowego . Rozważmy bardziej szczegółowo każdy widok.
Pole
Istotą tego urządzenia jest sterowanie parametrami sygnału elektrycznego za pomocą pola elektrycznego. Pojawia się, gdy napięcie zostanie zastosowane do któregokolwiek z wniosków:
- Migawka jest potrzebna do regulacji parametrów sygnału, ze względu na napięcie zasilania do niego.
- Odpływ jest wyjściem, przez które nośniki ładunku (dziury i elektrony) opuszczają kanał.
- Źródłem jest wniosek, przez który elektrony i dziury wchodzą do kanału.
Taki tranzystor składa się z półprzewodnika o określonej przewodności i dwóch obszarów umieszczonych w nim o przeciwnej przewodności. Po przyłożeniu napięcia do bramy między tymi dwoma obszarami pojawia się przestrzeń, przez którą płynie prąd. Ta przestrzeń nazywana jest kanałem. Szerokość tego kanału jest regulowana napięciem, które przykładamy do bramy. W związku z tym możliwe jest zwiększenie i zmniejszenie szerokości kanału i sterowanie przepływem prądu.
Porozmawiajmy teraz o urządzeniu z izolowaną bramą. Różnica polega na tym, że w pierwszym przypadku to przejście jest zawsze obecne, nawet jeśli do bramy nie przyłożono napięcia. A kiedy został zastosowany, przejście i kanał przewodzący zmieniły się w zależności od polaryzacji i amplitudy napięcia. Metalowa brama w takich tranzystorach jest izolowana dielektrykiem z obszaru półprzewodnika. Ich rezystancja wejściowa jest znacznie większa.
Istnieją dwa typy urządzeń z izolowaną bramą:
- Z wbudowanym kanałem.
- Z indukowanym kanałem.
Wbudowany kanał umożliwia przepływ prądu elektrycznego z pewną amplitudą . Przy stosowaniu napięcia o określonej amplitudzie i polaryzacji możemy zmienić szerokość kanału i jego przewodność. Ten kanał jest osadzony w tranzystorach w zakładach produkcyjnych.
Indukowany kanał pojawia się między dwoma obszarami, o których mówiliśmy powyżej tylko wtedy, gdy do bramy zastosowane zostanie napięcie o określonej polaryzacji. Oznacza to, że gdy do bramy nie zostanie przyłożone żadne napięcie, nie płynie w nim prąd.
Wszystkie typy tranzystorów polowych różnią się od siebie następującymi parametrami:
- Impedancja wejściowa.
- Amplituda napięcia, które musi być przyłożone do bramy.
- Biegunowość
Każdy z tych typów tranzystorów polowych jest wymagany do montażu określonych obwodów elektrycznych i logicznych . Ponieważ wdrożenie dwóch różnych urządzeń wymaga różnych parametrów elektrycznych.
Dwubiegunowy
Słowo „dwubiegunowy” oznacza dwie biegunowości. Oznacza to, że takie urządzenia mają dwie polarności, ze względu na specyfikę ich struktury. Specyfika ich struktury polega na tym, że składają się z trzech obszarów półprzewodnikowych. Typy przewodności są następujące:
- Elektroniczny, dalej n.
- Otwór, dalej p.
W związku z tym można stwierdzić, że istnieją dwa typy tranzystorów bipolarnych:
- pnp;
- npn.
Różnica między nimi polega na tym, że do prawidłowego działania konieczne jest zastosowanie napięcia o różnej biegunowości . Każdy z trzech obszarów półprzewodników jest podłączony do jednego wyjścia. Są trzy z nich:
- Podstawą jest warstwa centralna. On jest najbardziej subtelny. Na wyjściu bazy jest prąd sterujący o małej amplitudzie.
- Kolektor jest jedną z ekstremalnych warstw. Jest najszerszy. Przyłożony jest do niego prąd o dużej amplitudzie.
- Emiter jest wyjściem, do którego doprowadzany jest prąd z kolektora. Na wyjściu amplituda prądu jest nieco większa niż na wejściu.
Istnieją trzy schematy połączeń tranzystorów bipolarnych:
- Wspólny nadajnik - sygnał wejściowy jest podawany do bazy, a sygnał wyjściowy jest usuwany z kolektora.
- Wspólny kolektor - sygnał wejściowy jest podawany do bazy i usuwany z nadajnika.
- Ze wspólną bazą - sygnał wejściowy jest podawany do emitera i usuwany z kolektora.
Dzięki kilku przejściom elektron-dziura utworzonym w tranzystorze bipolarnym, możliwe jest kontrolowanie parametrów sygnału elektrycznego . Polaryzacja i amplituda przyłożonego napięcia zależy od typu tranzystora bipolarnego.
Wykorzystanie tranzystorów w życiu
Tranzystory są używane w wielu urządzeniach technicznych. Najbardziej żywe przykłady:
- Systemy wzmacniania.
- Generatory sygnałów.
- Klucze elektroniczne.
We wszystkich urządzeniach komunikacyjnych konieczne jest wzmocnienie sygnału. Po pierwsze, sygnały elektryczne mają naturalne tłumienie. Po drugie, często zdarza się, że amplituda jednego z parametrów sygnału nie wystarcza do prawidłowego działania urządzenia. Informacje przekazywane są za pomocą sygnałów elektrycznych. Aby zagwarantować dostawę i wysoką jakość informacji, musimy wzmocnić sygnały .
Tranzystory mogą wpływać nie tylko na amplitudę, ale także na kształt sygnału elektrycznego. W zależności od wymaganej formy generowanego sygnału, odpowiedni typ urządzenia półprzewodnikowego zostanie zainstalowany w generatorze.
Klucze elektroniczne są potrzebne do sterowania prądem w obwodzie. Skład tych kluczy obejmuje wiele tranzystorów. Klucze elektroniczne są jednym z najważniejszych elementów schematów. Komputery, telewizory i inne urządzenia elektryczne działają na ich podstawie, bez czego nie można robić we współczesnym życiu.
Literatura elektroniczna
Nauka badająca tranzystory i inne urządzenia nazywa się elektroniką. Cała jego sekcja poświęcona jest urządzeniom półprzewodnikowym. Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat pracy tranzystorów, możesz przeczytać następujące książki na ten temat:
- Projektowanie obwodów cyfrowych i architektura komputerowa - David M.
- Systemy operacyjne Projekt i realizacja - autor: Andrew T.
- Power electronics dla amatorów i profesjonalistów - B. Yu. Semenov.
Książki te opisują różne środki elektroniki programowalnej. Oczywiście podstawą wszystkich układów programowalnych są tranzystory. Dzięki tym książkom nie tylko zdobędziesz nową wiedzę na temat tranzystorów, ale także umiejętności, które mogą przynieść ci dochód.
Teraz wiesz, jak działają tranzystory i gdzie są stosowane w życiu. Jeśli jesteś zainteresowany tym tematem, kontynuuj jego studiowanie, ponieważ postęp nie stoi w miejscu, a wszystkie urządzenia techniczne są stale ulepszane. W tym przypadku bardzo ważne jest nadążanie za czasami. Sukcesy dla ciebie!