Биполярный транзистор обозначение: Эта страница ещё не существует — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Транзисторы (полевые, биполярные) — обозначение, типы, применение

Транзистор был изобретен в 50-х годах прошлого века, его появление произвело настоящий фурор — достаточно сказать, что его изобретатели получили Нобелевскую премию.

Здесь будут рассмотрены основные типы транзисторов, принцип их работы в объеме, соответствующем основам схемотехники, поскольку начинающим тонкости работы транзистора на электронно — молекулярном уровне, на мой взгляд, ни к чему.

Технология изготовления транзисторов определяет основные их типы:

биполярные,
полевые.

Кроме того, каждый из перечисленных типов можно классифицировать по типу проводимости, определяемой материалами, комбинациями (сочетаниями) полупроводников, используемых при их производстве.

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Принцип действия, условные обозначения биполярного транзистора.

Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника, называемых «база» (Б), «коллектор» (К), «эмиттер» (Э). Ток, протекающий через переход база — эмиттер (Iб) вызывает изменения сопротивления зоны эмиттер — коллектор, соответственно изменяется ток коллектора Iк, причем его значения больше нежели базового. Это основной принцип работы биполярного транзистора, его практические приложения рассмотрим позже.

Поскольку материал транзистора полупроводник, то ток может протекать только в одном направлении, определяемом типом перехода. Соответственно этим определяется полярность подключения (тип проводимости) транзистора (прямая — p-n-p, обратная — n-p-n. Вот, собственно, вся теория, которая Вам первоначально необходима.

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Полевой транзистор имеет несколько иную конструкцию. Замечу — это достаточно простой вариант, но для понимания принципа действия полевого транзистора вполне подходит.

Принцип действия, условные обозначения полевого транзистора.

Выводы здесь называются «затвор» (З), «сток» (С), «исток» (И). Сток — исток соединены между собой зоной полупроводника, называемой каналом. Сопротивление этого канала зависит от величины напряжения, приложенного к затвору, значит ток, протекающий от истока к стоку (Iс) зависит от напряжения между затвором и истоком.

В зависимости от проводимости кристалла различают полевые приборы с p каналом и n каналом.

ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ

Область применения транзисторов определяется не только их типом, но также характеристиками конкретного прибора, однако можно выделить два основных режима работы:

динамический — при нем любое входного сигнала вызывает соответствующее изменение выходного. Иначе этот режим называют усилительным.
ключевой — при этом режиме транзистор или полностью открыт или полностью закрыт. В идеале, переходные процессы между этими состояниями должны отсутствовать. Ключевой режим позволяет применять транзистор для управления значительными нагрузками при сравнительно слабых управляющих сигналах.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

3 Биполярные транзисторы

3.1 Устройство и принцип действия биполярных транзисторов различного типа проводимости. Условные графические обозначения, классификация и маркировка

Биполярные транзисторы предназначены для преобразования электрических сигналов.

Структура биполярных транзисторов

Р n P

Э К

p-n-p — прямой К

VT1

n-p-n – обратный К

Для того чтобы транзистор работал в схемах необходим переход эмиттер базы сместить в прямом направлении, а переход коллектора – в обратном.

P n P

Еэб Екб

+ +

— обратный ток коллектора

Изменение тока базы приводит к изменению остальных токов. В транзисторах p-n-p все токи меняют своё направление и источники должны быть с обратной полярностью.

Например: КТ603А, ГТ404Б

3.2 Схемы включения биполярного транзистора

Существует 3 основные схемы включения биполярного транзистора.

Схема с общей базой (ОБ)

VT1

2. Схема с общим эмиттером. Екэ

Еба

= — коэффициент передачи тока базы

— передача тока эмиттера

Характеристики схемы с ОК аналогичны с характеристиками ОЭ.

3.3 Математические модели биполярного транзистора для различных схем включения

Математическая модель – совокупность эквивалентной схемы и аналитических выражений для токов и напряжений.

Iэ I1 I2 Iк

Э К

(1)

(2)

(3) Из (1)

Из (2)

Для линейного режима работы эквивалентная схема транзистора упрощается.

ОБ

Э К

ОЭ

Б К

3.4 h – параметры биполярного транзистора и его частотные

Свойства

4) Для расчёта цепей с транзисторами транзистор представляется в виде четырёхполюсника.

I1 I2

ОЭ

Литература: [1]– стр. 34-52. [2] — стр. 53-89. [3] — стр. 11-118

4 Полевые транзисторы и приборы с отрицательным сопротивлением.

4.1 Устройство и принцип действия полевых транзисторов с p-n переходом и с изолированным затвором

Полевыми называются транзисторы, которые управляются электрическим полем. Принцип действия полевых транзисторов:

Затвор

E_зи

исток

E_сгл

Полевой транзистор с p-n переходом и каналом p — типа

с с

з и з и

P — типа n – типа

В транзисторе с p-n переходом должен смещаться только в обратном направлении . Т .к . p-n переход подключен последовательно соединённый

источник E_зии E_сгл, то область заряда внутри канала сужается к стоку.

Изменение величины E_сп можно достичь полного перекрытия канала.

Характеристика полевого транзистора

I_c=f(U_сп)= const

I_c

U_зи=0 А — пробной

U_зи=1В

U_зи=3В

U_{зи отсечки}

U_сп

Для характерной работы транзистора применяют передаточную характеристику.

Ic= f(U_зи)| _Uc_и= const

I_c

0 U_зи

Для транзистора с каналом n типа необходимо изменять полярность источника. Основным параметром является крутизна передаточного характера.

S = ΔIc\ Δ U_зи| _Uc_и– const

Ri = ΔUcи\ ΔIc μ = ΔUcи\ Δ U_зи= S Ri

Полевой транзистор с изолированным затвором.

U ”О” ист t з диод

n P типа

з u

подложка

n- стрелка направлена

Ic = f(Ucи)| _U_зи = CONST

Uзи > 0

Uзи = 0

Uзи < 0

0 Ucи

Uзи > 0 режим называется обогащением если наоборот, то обеднение

I = f(Uзи)| U_c_и= const Ic

Обогащение

Обеднение

Uзи

Обозначения в радиоэлектронике. Условные графические и буквенные обозначения электрорадиоэлементов. Примеры построения обозначений транзисторов

Приветствую вас дорогие друзья! Сегодня речь пойдет о биполярных транзисторах и информация будет полезна прежде всего новичкам. Так что, если вам интересно что такое транзистор, его принцип работы и вообще с чем его едят, то берем стул по удобнее и подходим поближе.

Продолжим, и у нас тут есть содержание, будет удобнее ориентироваться в статье 🙂

Виды транзисторов

Транзисторы бывают в основном двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Конечно можно было рассмотреть все виды транзисторов в одной статье, но мне не хочется варить кашу у вас в голове. Поэтому в этой статье мы рассмотрим исключительно биполярные транзисторы а о полевых транзисторах я расскажу в одной из следующих статей. Не будем все мешать в одну кучу а уделим внимание каждому, индивидуально.

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор это потомок ламповых триодов, тех что стояли в телевизорах 20 -го века. Триоды ушли в небытие и уступили дорогу более функциональным собратьям — транзисторам, а точнее биполярным транзисторам.

Триоды за редким исключением применяют в аппаратуре для меломанов.

Биполярные транзисторы выглядеть могут так.

Как вы можете видеть биполярные транзисторы имеют три вывода и конструктивно они могут выглядеть совершенно по разному. Но на электрических схемах они выглядят простенько и всегда одинаково. И все это графическое великолепие, выглядит как-то так.

Это изображение транзисторов еще называют УГО (Условное графическое обозначение).

Причем биполярные транзисторы могут иметь различный тип проводимости. Есть транзисторы NPN типа и PNP типа.

Отличие n-p-n транзистора от p-n-p транзистора состоит лишь в том что является «переносчиком» электрического заряда (электроны или «дырки»). Т.е. для p-n-p транзистора электроны перемещаются от эмиттера к коллектору и управляются базой. Для n-p-n транзистора электроны идут уже от коллектора к эмиттеру и управляются базой. В итоге приходим к тому, что для того чтобы в схеме заменить транзистор одного типа проводимости на другой достаточно изменить полярность приложенного напряжения. Или тупо поменять полярность источника питания.

У биполярных транзисторов есть три вывода: коллектор, эмиттер и база. Думаю, что по УГО будет сложно запутаться, а вот в реальном транзисторе запутаться проще простого.

Обычно где какой вывод определяют по справочнику, но можно просто . Выводы транзистора звонятся как два диода, соединенные в общей точке (в области базы транзистора).

Слева изображена картинка для транзистора p-n-p типа, при прозвонке создается ощущение (посредством показаний мультиметра), что перед вами два диода которые соединены в одной точке своими катодами. Для транзистора n-p-n типа диоды в точке базы соединены своими анодами. Думаю после экспериментов с мультиметром будет более понятно.

Принцип работы биполярного транзистора

А сейчас мы попробуем разобраться как работает транзистор. Я не буду вдаваться в подробности внутреннего устройства транзисторов так как эта информация только запутывает. Лучше взгляните на этот рисунок.

Это изображение лучше всего объясняет принцип работы транзистора. На этом изображении человек посредством реостата управляет током коллектора. Он смотрит на ток базы, если ток базы растет то человек так же увеличивает ток коллектора с учетом коэффициента усиления транзистора h31Э. Если ток базы падает, то ток коллектора также будет снижаться — человек подкорректирует его посредством реостата.

Эта аналогия не имеет ничего общего с реальной работой транзистора, но она облегчает понимание принципов его работы.

Для транзисторов можно отметить правила, которые призваны помочь облегчить понимание. (Эти правила взяты из книги ).

Коллектор имеет более положительный потенциал, чем эмиттер
Как я уже говорил цепи база — коллектор и база -эмиттер работают как диоды
Каждый транзистор характеризуется предельными значениями, такими как ток коллектора, ток базы и напряжение коллектор-эмиттер.
В том случае если правила 1-3 соблюдены то ток коллектора Iк прямо пропорционален току базы Iб. Такое соотношение можно записать в виде формулы.

Из этой формулы можно выразить основное свойство транзистора — небольшой ток базы управляет большим током коллектора.

Коэффициент усиления по току.

Его также обозначают как

Исходы из выше сказанного транзистор может работать в четырех режимах:

Режим отсечки транзистора — в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате ток базы отсутствует и следовательно ток коллектора тоже будет отсутствовать.
Активный режим транзистора — это нормальный режим работы транзистора. В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.
Режим насыщения транзистора — в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.
Инверсный режим транзистора — этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

Для понимания того как работает транзистор нужно рассматривать конкретные схемные примеры, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

Транзистор в ключевом режиме

Транзистор в ключевом режиме это один из случаев транзисторных схем с общим эмиттером. Схема транзистора в ключевом режиме применяется очень часто. К этой транзисторной схеме прибегают к примеру когда нужно управлять мощной нагрузкой посредством микроконтроллера. Ножка контроллера не способна тянуть мощную нагрузку, а транзистор может. Получается контроллер управляет транзистором, а транзистор мощной нагрузкой. Ну а обо всем по порядку.

Основная суть этого режима заключается в том, что ток базы управляет током коллектора. Причем ток коллектора гораздо больше тока базы. Здесь невооруженным взглядом видно, что происходит усиление сигнала по току. Это усиление осуществляется за счет энергии источника питания.

На рисунке изображена схема работы транзистора в ключевом режиме.

Для транзисторных схем напряжения не играют большой роли, важны лишь токи. Поэтому, если отношение тока коллектора к току базы меньше коэффициента усиления транзистора то все окей.

В этом случае даже если к базе у нас приложено напряжение в 5 вольт а в цепи коллектора 500 вольт, то ничего страшного не произойдет, транзистор будет покорно переключать высоковольтную нагрузку.

Главное чтобы эти напряжения не превышали предельные значения для конкретного транзистора (задается в характеристиках транзистора).

На сколько мы знаем, что значение тока это характеристика нагрузки.

Мы не знаем сопротивления лампочки, но мы знаем рабочий ток лампочки 100 мА. Чтобы транзистор открылся и обеспечил протекание такого тока, нужно подобрать соответствующий ток базы. Ток базы мы можем корректировать меняя номинал базового резистора.

Так как минимальное значение коэффициента усиления транзистора равно 10, то для открытия транзистора ток базы должен стать 10 мА.

Ток который нам нужен известен. Напряжение на базовом резисторе будет Такое значение напряжения на резисторе получилось из-зи того, что на переходе база-эмиттер высаживается 0,6В-0,7В и это надо не забывать учитывать.

В результате мы вполне можем найти сопротивление резистора

Осталось выбрать из ряда резисторов конкретное значение и дело в шляпе.

Теперь вы наверное думаете, что транзисторный ключ будет работать так как нужно? Что когда базовый резистор подключается к +5 В лампочка загорается, когда отключается -лампочка гаснет? Ответ может быть да а может и нет.

Все дело в том, что здесь есть небольшой нюанс.

Лампочка в том случае погаснет, когда потенциал резистора будет равен потенциалу земли. Если же резистор просто отключен от источника напряжения, то здесь не все так однозначно. Напряжение на базовом резисторе может возникнуть чудесным образом в результате наводок или еще какой потусторонней нечисти 🙂

Чтобы такого эффекта не происходило делают следующее. Между базой и эмиттером подключают еще один резистор Rбэ. Этот резистор выбирают номиналом как минимум в 10 раз больше базового резистора Rб (В нашем случае мы взяли резистор 4,3кОм).

Когда база подключена к какому-либо напряжению, то транзистор работает как надо, резистор Rбэ ему не мешает. На этот резистор расходуется лишь малая часть базового тока.

В случае, когда напряжение к базе не приложено, происходит подтяжка базы к потенциалу земли, что избавляет нас от всяческих наводок.

Вот в принципе мы разобрались с работой транзистора в ключевом режиме, причем как вы могли убедиться ключевой режим работы это своего рода усиление сигнала по напряжению. Ведь мы с помощью малого напряжения в 5В управляли напряжением в 12 В.

Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель является частным случаем транзисторных схем с общим коллектором.

Отличительной чертой схемы с общим коллектором от схемы с общим эмиттером (вариант с транзисторным ключем) является то, что эта схема не усиливает сигнал по напряжению. Что вошло через базу, то и вышло через эмиттер, с тем же самым напряжением.

Действительно допустим приложили к базе мы 10 вольт, при этом мы знаем что на переходе база-эмиттер высаживается где-то 0,6-0,7В. Выходит что на выходе (на эмиттере, на нагрузке Rн) будет напряжение базы минус 0,6В.

Получилось 9,4В, одним словом почти сколько вошло столько и вышло. Убедились, что по напряжению эта схема нам сигнал не увеличит.

«В чем же смысл тогда таком включении транзистора?»- спросите вы. А вот оказывается эта схема обладает другим очень важным свойством. Схема включения транзистора с общим коллектором усиливает сигнал по мощности. Мощность это произведение тока на напряжение, но так как напряжение не меняется то мощность увеличивается только за счет тока ! Ток в нагрузке складывается из тока базы плюс ток коллектора. Но если сравнивать ток базы и ток коллектора то ток базы очень мал по сравнению с током коллектора. Получается ток нагрузки равен току коллектора. И в результате получилась вот такая формула.

Теперь я думаю понятно в чем суть схемы эмиттерного повторителя, только это еще не все.

Эмиттерный повторитель обладает еще одним очень ценным качеством — высоким входным сопротивлением. Это означает, что эта транзисторная схема почти не потребляет ток входного сигнала и не создает нагрузки для схемы -источника сигнала.

Для понимания принципа работы транзистора этих двух транзисторных схем будет вполне достаточно. А если вы еще поэкспериментируете с паяльником в руках то прозрение просто не заставит себя ждать, ведь теория теорией а практика и личный опыт ценнее в сотни раз!

Где транзисторы купить?

Как и все другие радиокомпоненты транзисторы можно купить в любом ближайшем магазине радиодеталей. Если вы живете где-нибудь на окраине и о подобных магазинах не слышали (как я раньше) то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет- магазине . Я сам частенько заказываю радиодетали через интернет-магазины ведь в обычном оффлайн магазине может чего-нибудь просто не оказаться.

Впрочем если вы собираете устройство чисто для себя то можно не париться а добыть из старой, и так сказать вдохнуть в старый радиокомпонет новую жизнь.

Чтож друзья, а на этом у меня все. Все, что планировал я сегодня вам рассказал. Если остались какие-либо вопросы, то задавайте их в комментариях, если вопросов нет то все равно пишите комментарии, мне всегда важно ваше мнение. Кстати не забывайте, что каждый кто впервые оставит комментарий получит подарок.

Также обязательно подпишитесь на новые статьи, потому что дальше вас ждет много интересного и полезного.

Желаю вам удачи, успехов и солнечного настроения!

С н/п Владимир Васильев

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Обозначение радиоэлементов. Фото и названия

Обозначение	Название	Фото	Описание
	Заземление	Защитное заземление — обеспечивает защиту людей от поражений электрическим током в электроустановках.
		Батарейка — гальванический элемент в котором происходит преобразование химической энергии в электрическую энергию.
		Солнечная батарея служит для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию.
		Вольтметр — измерительный прибор для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях.
		Амперметр — прибор для измерения силы тока, шкалу градуируют в микроамперах или в амперах.
		Выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения отдельных цепей или электрооборудования.
		Тактовая кнопка — коммутационный механизм, замыкающий электрическую цепь пока есть давление на толкатель.
		Лампы накаливания общего назначения, предназначены для внутреннего и наружного освещения.
			Мотор (двигатель) — устройство, преобразующее электроэнергию в механическую работу (вращение).
		Пьезодинамики (пьезоизлучатели) используют в технике для оповещения какого-либо происшествия или события.
		Резистор — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определенным значением электрического сопротивления.
		Переменный резистор предназначен для плавного изменения тока, посредством изменения собственного сопротивления.
	Фоторезистор		Фоторезистор – это резистор, электрическое сопротивление которого изменяется под влиянием световых лучей (освещения).
	Термистор		Терморезисторы или термисторы — полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
		Предохранитель — электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством разрушения.
		Конденсатор служит для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор быстро заряжается и разряжается.
		Диод обладает различной проводимостью. Назначение диода — проводить электрический ток в одном направлении.
		Светодиод (LED) — полупроводниковый прибор, создающий оптическое излучение при пропускании электричества.
		Фотодиод — приемник оптического излучения, преобразующий свет в электрический заряд за счет процесса в p-n-переходе.
		Тиристор — это полупроводниковый ключ, т.е. прибор, назначение которого состоит в замыкании и размыкании цепи.
		Назначение стабилитрона — стабилизация напряжения на нагрузке, при изменяющемся напряжении во внешней цепи.
		Транзистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического тока и управления им.
		Фототранзистором называют полупроводниковый транзистор, чувствительный к облучающему его световому потоку (освещению).

xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai

Начинающим о радиодеталях | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Для того, чтобы собрать схему какие только радиодетали и не понадобятся: резисторы (сопротивления), транзисторы, диоды, конденсаторы и т.п. Из многообразия радиодеталей надо уметь быстро отличить по внешнему виду нужную, расшифровать надпись на её корпусе, определить цоколёвку. Обо всём об этом и пойдёт речь ниже.

Эта деталь практически встречается в каждой схеме радиолюбительских конструкций. Как правило, самый простой конденсатор — это две металлические пластинки (обкладки) и воздух между ними в качестве диэлектрика. Вместо воздуха может быть фарфор, слюда или другой материал, не проводящий ток. Через конденсатор постоянный ток не проходит, а вот переменный ток через конденсатор проходит. Благодаря такому свойству конденсатор ставят там, где нужно отделить постоянный ток от переменного.

У конденсатора основной параметр — это ёмкость.

Единица ёмкости — микрофарада (мкФ) взята за основу в радиолюбительских конструкциях и в промышленной аппаратуре. Но чаще употребляется другая единица — пикофарада (пФ), миллионная доля микрофарады (1 мкф = 1 000 нф = 1 000 000 пф). На схемах вы встретите и ту, и другую единицу. Причем емкость до 9100 пФ включительно указывают на схемах в пикофарадах или нанофарадах (9н1) , а свыше — в микрофарадах. Если, например, рядом с условным обозначением конденсатора написано «27», «510» или «6800», значит, емкость конденсатора соответственно 27, 510, 6800 пФ или n510 (0,51 нф = 510 пф или 6н8 = 6,8 нф = 6800пф). А вот цифры 0,015, 0,25 или 1,0 свидетельствуют о том, что емкость конденсатора составляет соответствующее число микрофарад (0,015 мкф = 15 нф = 15 000 пф).

Типы конденсаторов.

Конденсаторы бывают постоянной и переменной емкости.

У переменных конденсаторов ёмкость изменяется при вращении выступающей наружу оси. При этом одна накладка (подвижная) находит на не подвижную не соприкасаясь с ней, в результате увеличивается ёмкость. Кроме этих двух типов, в наших конструкциях используется еще одна разновидность конденсаторов — подстроечный. Обычно его устанавливают в то или иное устройство для того, чтобы при налаживании точнее подобрать нужную емкость и больше конденсатор не трогать. В любительских конструкциях подстроечный конденсатор нередко используют как переменный — он более дешевле и доступнее.

Конденсаторы отличаются материалом между пластинами и конструкцией. Бывают конденсаторы воздушные, слюдяные, керамические и др. Эта разновидность постоянных конденсаторов — не полярные. Другая разновидность конденсаторов — электролитические (полярные). Такие конденсаторы выпускают большой ёмкости — от десятой доли мкф до несколько десятков мкФ. На схемах для них указывают не только ёмкость, но и максимальное напряжение, на которое их можно использовать. Например, надпись 10,0 x 25 В означает, что конденсатор емкостью 10 мкФ нужно взять на напряжение 25 В.

Для переменных или подстроечных конденсаторов на схеме указывают крайние значения ёмкости, которые получаются, если ось конденсатора повернуть от одного крайнего положения до другого или вращать вкруговую (как у подстроечных конденсаторов). Например, надпись 10 — 240 свидетельствует о том, что в одном крайнем положении оси емкость конденсатора составляет 10 пФ, а в другом — 240 пФ. При плавном повороте из одного положения в другое ёмкость конденсатора будет также плавно изменяться от 10 до 240 пФ или обратно — от 240 до 10 пФ.

Надо сказать, что эту деталь, как и конденсатор, можно увидеть во многих самоделках. Представляет собой фарфоровую трубочку (или стержень), на которую снаружи напылена тончайшая пленка металла или сажи (углерода). На малоомных резисторах большой мощности сверху наматывается нихромовая нить. Резистор обладает сопротивлением и используется для того, чтобы установить нужный ток в электрической цепи. Вспомните пример с резервуаром: изменяя диаметр трубы (сопротивление нагрузки), можно получить ту или иную скорость потока воды (электрический ток различной силы). Чем тоньше пленка на фарфоровой трубочке или стержне, тем больше сопротивление току.

Резисторы бывают постоянные и переменные.

Из постоянных чаще всего используют резисторы типа МЛТ (металлизированное лакированное теплостойкое), ВС (влагостойкое сопротивление), УЛМ (углеродистое лакированное малогабаритное), из переменных — СП (сопротивление переменное) и СПО (сопротивление переменное объемное). Внешний вид постоянных резисторов показан на рис. ниже.

Резисторы различают по сопротивлению и мощности. Сопротивление, как Вы уже знаете, измеряют в омах (Ом), килоомах (кОм) и мегаомах (МОм). Мощность же выражают в ваттах и обозначают эту единицу буквами Вт. Резисторы разной мощности отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем больше его размеры.

Сопротивление резистора проставляют на схемах рядом с его условным обозначением. Если сопротивление менее 1 кОм, цифрами указывают число ом без единицы измерения. При сопротивлении 1 кОм и более — до 1 МОм указывают число килоом и ставят рядом букву «к». Сопротивление 1 МОм и выше выражают числом мегаом с добавлением буквы «М». Например, если на схеме рядом с обозначением резистора написано 510, значит, сопротивление резистора 510 Ом. Обозначениям 3,6 к и 820 к соответствует сопротивление 3,6 кОм и 820 кОм соответственно. Надпись на схеме 1 М или 4,7 М означает, что используются сопротивления 1 МОм и 4,7 МОм.

В отличие от постоянных резисторов, имеющих два вывода, у переменных резисторов таких выводов три. На схеме указывают сопротивление между крайними выводами переменного резистора. Сопротивление же между средним выводом и крайними изменяется при вращении выступающей наружу оси резистора. Причем, когда ось поворачивают в одну сторону, сопротивление между средним выводом и одним из крайних возрастает, соответственно уменьшаясь между средним выводом и другим крайним. Когда же ось поворачивают обратно, происходит обратное явление. Это свойство переменного резистора используется, например, для регулирования громкости звука в усилителях, приемниках, телевизорах и т.п.

Полупроводниковые приборы.

Их составляет целая группа деталей: диоды, стабилитроны, транзисторы. В каждой детали использован полупроводниковый материал, или проще полупроводник. Что это такое? Все существующие вещества можно условно разделить на три большие группы. Одни из них — медь, железо, алюминий и другие металлы — хорошо проводят электрический ток — это проводники. Древесина, фарфор, пластмасса совсем не проводят ток. Они непроводники, изоляторы (диэлектрики). Полупроводники же занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Такие материалы проводят ток только при определенных условиях.

У диода (см. рис. ниже) два вывода: анод и катод. Если подключить к ним батарею полюсами: плюс — к аноду, минус — к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое. Если же попытаться переменить полюсы батарей, то есть включить диод «наоборот», то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод обладает большим сопротивлением. Если пропустить через диод переменный ток, то на выходе мы получим только одну полуволну — это будет хоть и пульсирующий, но постоянный ток. Если переменный ток подать на четыре диода, включенные мостом, то мы получим уже две положительные полуволны.

Эти полупроводниковые приборы также имеют два вывода: анод и катод. В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, беспрепятственно пропуская ток. А вот в обратном направлении он вначале не пропускает ток (как и диод), а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг «пробивается» и начинает пропускать ток. Напряжение «пробоя» называют напряжением стабилизации. Оно будет оставаться неизменным даже при значительном увеличении входного напряжения. Благодаря этому свойству стабилитрон находит применение во всех случаях, когда нужно получить стабильное напряжение питания какого-то устройства при колебаниях, например сетевого напряжения.

Из полупроводниковых приборов транзистор (см. рис. ниже) наиболее часто применяется в радиоэлектронике. У него три вывода: база (б), эмиттер (э) и коллектор (к). Транзистор — усилительный прибор. Его условно можно сравнить с таким известным вам устройством, как рупор. Достаточно произнести что-нибудь перед узким отверстием рупора, направив широкое в сторону друга, стоящего в нескольких десятках метров, и голос, усиленный рупором, будет хорошо слышен вдалеке. Если принять узкое отверстие за вход рупора-усилителя, а широкое — за выход, то можно сказать, что выходной сигнал в несколько раз больше входного. Это и есть показатель усилительных способностей рупора, его коэффициент усиления.

Сейчас разнообразие выпускаемых радиодеталей очень богатое, поэтому на рисунках показаны не все их типы.

Но вернемся к транзистору. Если пропустить через участок база — эмиттер слабый ток, он будет усилен транзистором в десятки и даже сотни раз. Усиленный ток потечет через участок коллектор — эмиттер. Если транзистор прозвонить мультиметром база-эмиттер и база-коллектор, то он похож на измерение двух диодов. В зависимости от наибольшего тока, который можно пропускать через коллектор, транзисторы делятся на маломощные, средней и большой мощности. Кроме того, эти полупроводниковые приборы могут быть структуры р-п-р или n-р-п. Так различаются транзисторы с разным чередованием слоев полупроводниковых материалов (если в диоде два слоя материала, здесь их три). Усиление транзистор не зависит от его структуры.

Литература: Б. С. Иванов, «ЭЛЕКТРОННЫЕ САМОДЕЛКИ»

П О П У Л Я Р Н О Е:

>>

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:

Популярность: 29 094 просм.

www.mastervintik.ru

РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

В данном справочном материале приводится внешний вид, наименование и маркировка основных зарубежных радиодеталей — микросхем различных типов, разъёмов, кварцевых резонаторов, катушек индуктивности и так далее. Информация действительно полезная, так как многие хорошо знакомы с отечественными деталями, но с импортными не очень, а ведь именно они ставятся во все современные схемы. Минимальное знание английсого приветствуется, так как все надписи не по русски. Для удобства детали объединены по группам. На первую букву в описании не обращайте внимания, пример: f_Fuse_5_20Glass — означает предохранитель 5х20 миллиметров стеклянный.

Что касается обозначения всех указанных радиоэлементов на электрических принципиальных схемах — смотрите справочную информацию по этому вопросу в другой статье.

Форум по деталям

Обсудить статью РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

radioskot.ru

Графические и буквенные обозначения радиодеталей на схемах

AM	амплитудная модуляция
АПЧ	автоматическая подстройка частоты
АПЧГ	автоматическая подстройка частоты гетеродина
АПЧФ	автоматическая подстройка частоты и фазы
АРУ	автоматическая регулировка усиления
АРЯ	автоматическая регулировка яркости
АС	акустическая система
АФУ	антенно-фидерное устройство
АЦП	аналого-цифровой преобразователь
АЧХ	амплитудно-частотная характеристика
БГИМС	большая гибридная интегральная микросхема
БДУ	беспроводное дистанционное управление
БИС	большая интегральная схема
БОС	блок обработки сигналов
БП	блок питания
БР	блок развертки
БРК	блок радиоканала
БС	блок сведения
БТК	блокинг-трансформатор кадровый
БТС	блокинг-трансформатор строчный
БУ	блок управления
БЦ	блок цветности
БЦИ	блок цветности интегральный (с применением микросхем)
ВД	видеодетектор
ВИМ	время-импульсная модуляция
ВУ	видеоусилитель; входное (выходное) устройство
ВЧ	высокая частота
Г	гетеродин
ГВ	головка воспроизводящая
ГВЧ	генератор высокой частоты
ГВЧ	гипервысокая частота
ГЗ	генератор запуска; головка записывающая
ГИР	гетеродинный индикатор резонанса
ГИС	гибридная интегральная схема
ГКР	генератор кадровой развертки
ГКЧ	генератор качающейся частоты
ГМВ	генератор метровых волн
ГПД	генератор плавного диапазона
ГО	генератор огибающей
ГС	генератор сигналов
ГСР	генератор строчной развертки
гсс	генератор стандартных сигналов
гг	генератор тактовой частоты
ГУ	головка универсальная
ГУН	генератор, управляемый напряжением
Д	детектор
дв	длинные волны
дд	дробный детектор
дн	делитель напряжения
дм	делитель мощности
дмв	дециметровые волны
ДУ	дистанционное управление
ДШПФ	динамический шумопонижающий фильтр
ЕАСС	единая автоматизированная сеть связи
ЕСКД	единая система конструкторской документации
зг	генератор звуковой частоты; задающий генератор
зс	замедляющая система; звуковой сигнал; звукосниматель
ЗЧ	звуковая частота
И	интегратор
икм	импульсно-кодовая модуляция
ИКУ	измеритель квазипикового уровня
имс	интегральная микросхема
ини	измеритель линейных искажений
инч	инфранизкая частота
ион	источник образцового напряжения
ип	источник питания
ичх	измеритель частотных характеристик
к	коммутатор
КБВ	коэффициент бегущей волны
КВ	короткие волны
квч	крайне высокая частота
кзв	канал записи-воспроизведения
КИМ	кодо-импульсная модуляции
кк	катушки кадровые отклоняющей системы
км	кодирующая матрица
кнч	крайне низкая частота
кпд	коэффициент полезного действия
КС	катушки строчные отклоняющей системы
ксв	коэффициент стоячей волны
ксвн	коэффициент стоячей волны напряжения
КТ	контрольная точка
КФ	катушка фокусирующая
ЛБВ	лампа бегущей волны
лз	линия задержки
лов	лампа обратной волны
лпд	лавинно-пролетный диод
лппт	лампово-полупроводниковый телевизор
м	модулятор
MA	магнитная антенна
MB	метровые волны
мдп	структура металл-диэлектрик-полупроводник
МОП	структура металл-окисел-полупроводник
мс	микросхема
МУ	микрофонный усилитель
ни	нелинейные искажения
нч	низкая частота
ОБ	общая база (включение транзистора по схеме с общей базой)
овч	очень высокая частота
ои	общий исток (включение транзистора *по схеме с общим истоком)
ок	общий коллектор (включение транзистора по схеме с обшим коллектором)
онч	очень низкая частота
оос	отрицательная обратная связь
ОС	отклоняющая система
ОУ	операционный усилитель
ОЭ	обший эмиттер (включение транзистора по схеме с общим эмиттером)
ПАВ	поверхностные акустические волны
пдс	приставка двухречевого сопровождения
ПДУ	пульт дистанционного управления
пкн	преобразователь код-напряжение
пнк	преобразователь напряжение-код
пнч	преобразователь напряжение частота
пос	положительная обратная связь
ППУ	помехоподавляющее устройство
пч	промежуточная частота; преобразователь частоты
птк	переключатель телевизионных каналов
птс	полный телевизионный сигнал
ПТУ	промышленная телевизионная установка
ПУ	предварительный усили^егіь
ПУВ	предварительный усилитель воспроизведения
ПУЗ	предварительный усилитель записи
ПФ	полосовой фильтр; пьезофильтр
пх	передаточная характеристика
пцтс	полный цветовой телевизионный сигнал
РЛС	регулятор линейности строк; радиолокационная станция
РП	регистр памяти
РПЧГ	ручная подстройка частоты гетеродина
РРС	регулятор размера строк
PC	регистр сдвиговый; регулятор сведения
РФ	режекторный или заграждающий фильтр
РЭА	радиоэлектронная аппаратура
СБДУ	система беспроводного дистанционного управления
СБИС	сверхбольшая интегральная схема
СВ	средние волны
свп	сенсорный выбор программ
СВЧ	сверхвысокая частота
сг	сигнал-генератор
сдв	сверхдлинные волны
СДУ	светодинамическая установка; система дистанционного управления
СК	селектор каналов
СКВ	селектор каналов всеволновый
ск-д	селектор каналов дециметровых волн
СК-М	селектор каналов метровых волн
СМ	смеситель
енч	сверхнизкая частота
СП	сигнал сетчатого поля
сс	синхросигнал
сси	строчный синхронизирующий импульс
СУ	селектор-усилитель
сч	средняя частота
ТВ	тропосферные радиоволны; телевидение
твс	трансформатор выходной строчный
твз	трансформатор выходной канала звука
твк	трансформатор выходной кадровый
ТИТ	телевизионная испытательная таблица
ТКЕ	температурный коэффициент емкости
тки	температурный коэффициент индуктивности
ткмп	температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости
ткнс	температурный коэффициент напряжения стабилизации
ткс	температурный коэффициент сопротивления
тс	трансформатор сетевой
тц	телевизионный центр
тцп	таблица цветных полос
ТУ	технические условия
У	усилитель
УВ	усилитель воспроизведения
УВС	усилитель видеосигнала
УВХ	устройство выборки-хранения
УВЧ	усилитель сигналов высокой частоты
УВЧ	ультравысокая частота
УЗ	усилитель записи
УЗЧ	усилитель сигналов звуковой частоты
УКВ	ультракороткие волны
УЛПТ	унифицированный ламповополупроводниковый телевизор
УЛЛЦТ	унифицированный лампово полупроводниковый цветной телевизор
УЛТ	унифицированный ламповый телевизор
УМЗЧ	усилитель мощности сигналов звуковой частоты
УНТ	унифицированный телевизор
УНЧ	усилитель сигналов низкой частоты
УНУ	управляемый напряжением усилитель.
УПТ	усилитель постоянного тока; унифицированный полупроводниковый телевизор
УПЧ	усилитель сигналов промежуточной частоты
УПЧЗ	усилитель сигналов промежуточной частоты звук?
УПЧИ	усилитель сигналов промежуточной частоты изображения
УРЧ	усилитель сигналов радиочастоты
УС	устройство сопряжения; устройство сравнения
УСВЧ	усилитель сигналов сверхвысокой частоты
УСС	усилитель строчных синхроимпульсов
УСУ	универсальное сенсорное устройство
УУ	устройство (узел) управления
УЭ	ускоряющий (управляющий) электрод
УЭИТ	универсальная электронная испытательная таблица
ФАПЧ	фазовая автоматическая подстройка частоты
ФВЧ	фильтр верхних частот
ФД	фазовый детектор; фотодиод
ФИМ	фазо-импульсная модуляция
ФМ	фазовая модуляция
ФНЧ	фильтр низких частот
ФПЧ	фильтр промежуточной частоты
ФПЧЗ	фильтр промежуточной частоты звука
ФПЧИ	фильтр промежуточной частоты изображения
ФСИ	фильтр сосредоточенной избирательности
ФСС	фильтр сосредоточенной селекции
ФТ	фототранзистор
ФЧХ	фазо-частотная характеристика
ЦАП	цифро-аналоговый преобразователь
ЦВМ	цифровая вычислительная машина
ЦМУ	цветомузыкальная установка
ЦТ	центральное телевидение
ЧД	частотный детектор
ЧИМ	частотно-импульсная модуляция
чм	частотная модуляция
шим	широтно-импульсная модуляция
шс	шумовой сигнал
эв	электрон-вольт (е В)
ЭВМ.	электронная вычислительная машина
эдс	электродвижущая сила
эк	электронный коммутатор
ЭЛТ	электронно-лучевая трубка
ЭМИ	электронный музыкальный инструмент
эмос	электромеханическая обратная связь
ЭМФ	электромеханический фильтр
ЭПУ	электропроигрывающее устройство
ЭЦВМ	электронная цифровая вычислительная машина

www.radioelementy.ru

Радиодетали — это… Что такое Радиодетали?

Радиодетали Обозначение радиодеталей на схемах

Радиодетали — просторечное название электронных компонентов, применяемых для изготовления устройств (приборов) цифровой и аналоговой электроники.

На появление названия повлиял тот исторический факт, что в начале XX века первым повсеместно распространнёным, и при этом технически сложным для неспециалиста электронным устройством, стало радио. Изначально термин радиодетали означал электронные компоненты, применяемые для производства радиоприёмников; затем обиходное, с некоторой долей иронии, название распространилось и на остальные радиоэлектронные компоненты и устройства, уже не имеющие прямой связи с радио.

Классификация

Электронные компоненты делятся, по способу действия в электрической цепи, на активные и пассивные.

Пассивные

Базовыми элементами, имеющиеся практически во всех электронных схемах радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), являются:

С использованием электромагнитной индукции

На базе электромагнитов:

Кроме того, для создания цепи используются всевозможные соединители и разъединители цепи — ключи; для защиты от перенапряжения и короткого замыкания — предохранители; для восприятия человеком сигнала — лампочки и динамики (динамическая головка громкоговорителя), для формирования сигнала — микрофон и видеокамера; для приёма аналогового сигнала, передающегося по эфиру, приёмнику нужна Антенна, а для работы вне сети электрического тока — аккумуляторы.

Активные

Вакуумные приборы

С развитием электроники появились вакуумные электронные приборы:

Полупроводниковые приборы

В дальнейшем получили распространение полупроводниковые приборы:

и более сложные комплексы на их основе — интегральные микросхемы

По способу монтажа

Технологически, по способу монтажа, радиодетали можно разделить на:

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

обозначения на схеме. Как читать обозначения радиодеталей на схеме?

Технологии 4 июня 2016

В статье вы узнаете о том, какие существуют радиодетали. Обозначения на схеме согласно ГОСТу будут рассмотрены. Начать нужно с самых распространенных — резисторов и конденсаторов.

Чтобы собрать какую-либо конструкцию, необходимо знать, как выглядят в реальности радиодетали, а также как они обозначаются на электрических схемах. Существует очень много радиодеталей – транзисторы, конденсаторы, резисторы, диоды и пр.

Конденсаторы – это детали, которые встречаются в любой конструкции без исключения. Обычно самые простые конденсаторы представляют собой две пластины из металла. И в качестве диэлектрического компонента выступает воздух. Сразу вспоминаются уроки физики в школе, когда проходили тему о конденсаторах. В качестве модели выступали две огромные плоские железки круглой формы. Их приближали друг к другу, затем отдаляли. И в каждом положении проводили замеры. Стоит отметить, что вместо воздуха может использоваться слюда, а также любой материал, который не проводит электрический ток. Обозначения радиодеталей на импортных принципиальных схемах отличается от ГОСТов, принятых в нашей стране.

Обратите внимание на то, что через обычные конденсаторы не проходит постоянный ток. С другой же стороны, переменный ток через него проходит без особых трудностей. Учитывая это свойство, устанавливают конденсатор только там, где необходимо отделить переменную составляющую в постоянном токе. Следовательно, можно сделать схему замещения (по теореме Кирхгофа):

При работе на переменном токе конденсатор замещается отрезком проводника с нулевым сопротивлением.
При работе в цепи постоянного тока конденсатор замещается (нет, не емкостью!) сопротивлением.

Основной характеристикой конденсатора является электрическая емкость. Единица емкости – это Фарад. Она очень большая. На практике, как правило, используются конденсаторы, емкость которых измеряется в микрофарадах, нанофарадах, микрофарадах. На схемах конденсатор обозначается в виде двух параллельных черточек, от которых идут отводы.

Переменные конденсаторы

Существует и такой вид приборов, у которых емкость изменяется (в данном случае за счет того, что имеются подвижные пластины). Емкость зависит от размеров пластины (в формуле S – это ее площадь), а также от расстояния между электродами. В переменном конденсаторе с воздушным диэлектриком например, благодаря наличию подвижной части удается быстро менять площадь. Следовательно, будет меняться и емкость. А вот обозначение радиодеталей на зарубежных схемах несколько отличается. Резистор, например, на них изображается в виде ломаной кривой.

Видео по теме

Постоянные конденсаторы

Эти элементы имеют отличия в конструкции, а также в материалах, из которых они изготовлены. Можно выделить самые популярные типы диэлектриков:

Воздух.
Слюда.
Керамика.

Но это касается исключительно неполярных элементов. Существуют еще электролитические конденсаторы (полярные). Именно у таких элементов очень большие емкости – начиная от десятых долей микрофарад и заканчивая несколькими тысячами. Кроме емкости у таких элементов существует еще один параметр – максимальное значение напряжения, при котором допускается его использование. Данные параметры прописываются на схемах и на корпусах конденсаторов.

Обозначения конденсаторов на схемах

Стоит заметить, что в случае использования подстроечных или переменных конденсаторов указывается два значения – минимальная и максимальная емкость. По факту на корпусе всегда можно найти некоторый диапазон, в котором изменится емкость, если провернуть ось прибора от одного крайнего положения в другое.

Допустим, имеется переменный конденсатор с емкостью 9-240 (измерение по умолчанию в пикофарадах). Это значит, что при минимальном перекрытии пластин емкость составит 9 пФ. А при максимальном – 240 пФ. Стоит рассмотреть более детально обозначение радиодеталей на схеме и их название, чтобы уметь правильно читать технические документации.

Соединение конденсаторов

Сразу можно выделить три типа (всего существует именно столько) соединений элементов:

Последовательное – суммарная емкость всей цепочки вычислить достаточно просто. Она будет в этом случае равна произведению всех емкостей элементов, разделенному на их сумму.
Параллельное – в этом случае вычислить суммарную емкость еще проще. Необходимо сложить емкости всех входящих в цепочку конденсаторов.
Смешанное – в данном случае схема разбивается на несколько частей. Можно сказать, что упрощается – одна часть содержит только параллельно соединенные элементы, вторая – только последовательно.

И это только общие сведения о конденсаторах, на самом деле очень много о них можно рассказывать, приводить в пример занимательные эксперименты.

Резисторы: общие сведения

Эти элементы также можно встретить в любой конструкции – хоть в радиоприемнике, хоть в схеме управления на микроконтроллере. Это фарфоровая трубка, на которой с внешней стороны проведено напыление тонкой пленки металла (углерода – в частности, сажи). Впрочем, можно нанести даже графит – эффект будет аналогичный. Если резисторы имеют очень низкое сопротивление и высокую мощность, то используется в качестве проводящего слоя нихромовая проволока.

Основная характеристика резистора – это сопротивление. Используется в электрических схемах для установки необходимого значения тока в определенных цепях. На уроках физики проводили сравнение с бочкой, наполненной водой: если изменять диаметр трубы, то можно регулировать скорость струи. Стоит отметить, что от толщины токопроводящего слоя зависит сопротивление. Чем тоньше этот слой, тем выше сопротивление. При этом условные обозначения радиодеталей на схемах не зависят от размеров элемента.

Постоянные резисторы

Что касается таких элементов, то можно выделить наиболее распространенные типы:

Металлизированные лакированные теплостойкие – сокращенно МЛТ.
Влагостойкие сопротивления – ВС.
Углеродистые лакированные малогабаритные – УЛМ.

У резисторов два основных параметра – мощность и сопротивление. Последний параметр измеряется в Омах. Но эта единица измерения крайне мала, поэтому на практике чаще встретите элементы, у которых сопротивление измеряется в мегаомах и килоомах. Мощность измеряется исключительно в Ваттах. Причем габариты элемента зависят от мощности. Чем она больше, тем крупнее элемент. А теперь о том, какое существует обозначение радиодеталей. На схемах импортных и отечественных устройств все элементы могут обозначаться по-разному.

На отечественных схемах резистор – это небольшой прямоугольник с соотношением сторон 1:3, его параметры прописываются либо сбоку (если расположен элемент вертикально), либо сверху (в случае горизонтального расположения). Сначала указывается латинская буква R, затем – порядковый номер резистора в схеме.

Переменный резистор (потенциометр)

Постоянные сопротивления имеют всего два вывода. А вот переменные – три. На электрических схемах и на корпусе элемента указывается сопротивление между двумя крайними контактами. А вот между средним и любым из крайних сопротивление будет меняться в зависимости от того, в каком положении находится ось резистора. При этом если подключить два омметра, то можно увидеть, как будет меняться показание одного в меньшую сторону, а второго — в большую. Нужно понять, как читать схемы радиоэлектронных устройств. Обозначения радиодеталей тоже не лишним окажется знать.

Суммарное сопротивление (между крайними выводами) останется неизменным. Переменные резисторы используются для регулирования усиления (с их помощью меняете вы громкость в радиоприемниках, телевизорах). Кроме того, переменные резисторы активно используются в автомобилях. Это датчики уровня топлива, регуляторы скорости вращения электродвигателей, яркости освещения.

Соединение резисторов

В данном случае картина полностью обратна той, которая была у конденсаторов:

Последовательное соединение – сопротивление всех элементов в цепи складывается.
Параллельное соединение – произведение сопротивлений делится на сумму.
Смешанное – разбивается вся схема на более мелкие цепочки и вычисляется поэтапно.

На этом можно закрыть обзор резисторов и начать описывать самые интересные элементы – полупроводниковые (обозначения радиодеталей на схемах, ГОСТ для УГО, рассмотрены ниже).

Полупроводники

Это самая большая часть всех радиоэлементов, так как в число полупроводников входят не только стабилитроны, транзисторы, диоды, но и варикапы, вариконды, тиристоры, симисторы, микросхемы, и т. д. Да, микросхемы – это один кристалл, на котором может находиться великое множество радиоэлементов – и конденсаторов, и сопротивлений, и р-п-переходов.

Как вы знаете, есть проводники (металлы, например), диэлектрики (дерево, пластик, ткани). Могут быть различными обозначения радиодеталей на схеме (треугольник – это, скорее всего, диод или стабилитрон). Но стоит отметить, что треугольником без дополнительных элементов обозначается логическая земля в микропроцессорной технике.

Эти материалы либо проводят ток, либо нет, независимо от того, в каком агрегатном состоянии они находятся. Но существуют и полупроводники, свойства которых меняются в зависимости от конкретных условий. Это такие материалы, как кремний, германий. Кстати, стекло тоже можно отчасти отнести к полупроводникам – в нормальном состоянии оно не проводит ток, но вот при нагреве картина полностью обратная.

Диоды и стабилитроны

Полупроводниковый диод имеет всего два электрода: катод (отрицательный) и анод (положительный). Но какие же существуют особенности у этой радиодетали? Обозначения на схеме можете увидеть выше. Итак, вы подключаете источник питания плюсом к аноду и минусом к катоду. В этом случае электрический ток будет протекать от одного электрода к другому. Стоит отметить, что у элемента в этом случае крайне малое сопротивление. Теперь можно провести эксперимент и подключить батарею наоборот, тогда сопротивление току увеличивается в несколько раз, и он перестает идти. А если через диод направить переменный ток, то получится на выходе постоянный (правда, с небольшими пульсациями). При использовании мостовой схемы включения получается две полуволны (положительные).

Стабилитроны, как и диоды, имеют два электрода – катод и анод. В прямом включении этот элемент работает точно так же, как и рассмотренный выше диод. Но если пустить ток в обратном направлении, можно увидеть весьма интересную картину. Первоначально стабилитрон не пропускает через себя ток. Но когда напряжение достигает некоторого значения, происходит пробой, и элемент проводит ток. Это напряжение стабилизации. Очень хорошее свойство, благодаря которому получается добиться стабильного напряжения в цепях, полностью избавиться от колебаний, даже самых мелких. Обозначение радиодеталей на схемах — в виде треугольника, а у его вершины — черта, перпендикулярная высоте.

Если диоды и стабилитроны можно иногда даже не встретить в конструкциях, то транзисторы вы найдете в любой (кроме детекторного приемника). У транзисторов три электрода:

База (сокращенно буквой «Б» обозначается).
Коллектор (К).
Эмиттер (Э).

Транзисторы могут работать в нескольких режимах, но чаще всего их используют в усилительном и ключевом (как выключатель). Можно провести сравнение с рупором – в базу крикнули, из коллектора вылетел усиленный голос. А за эмиттер держитесь рукой – это корпус. Основная характеристика транзисторов – коэффициент усиления (отношение тока коллектора и базы). Именно данный параметр наряду с множеством иных является основным для этой радиодетали. Обозначения на схеме у транзистора – вертикальная черта и две линии, подходящие к ней под углом. Можно выделить несколько наиболее распространенных видов транзисторов:

Полярные.
Биполярные.
Полевые.

Существуют также транзисторные сборки, состоящие из нескольких усилительных элементов. Вот такие самые распространенные существуют радиодетали. Обозначения на схеме были рассмотрены в статье.

Если вы только начали разбираться в радиотехнике, я расскажу о том в этой статье, как же обозначаются радиодетали на схеме, как называются на ней, и какой имеют внешний вид .

Тут узнаете как обозначается транзистор,диод,конденсатор,микросхема,реле и т.д

Прошу жмать на подробнее.

Как обозначается биполярный транзистор

Все транзисторы имеют три вывода, и если он биполярный, то и бывет двух типов, как видно из изображения пнп-переход и нпн-переход. А три вывода имеют названия э-эмиттер, к-коллектор и б-база. Где какой вывод на самом транзисторе ищется по справочнику, или же введите в поиск название транзистор+выводы.

Внешний вид имеет транзистор следующий,и это лишь малая часть их внешнего вида,существующих номиналов полно.

Как обозначается полярный транзистор

Тут уже три вывода имеют следующие название,это з-затвор, и-исток, с-сток

Но а внешний вид визуально мало отличается,а точнее может иметь такой же цоколь.Вопрос как же узнать какой он, а это уже из справочников или интернета по обозначению написанном на цоколе.

Как обозначается конденсатор

Конденсаторы бывают как полярные так и неполярные.

Отличие их обозначение в том,что на полярном указывается один из выводов значком «+».И емкость измеряется в микрофарадах»мкф».

И имеют такой внешний вид,стоит учитывать,что если конденсатор полярный,то на цоколе с одной из сторон ножек обозначается вывод,только уже в основном знаком «-«.

Как обозначается диод и светодиод

Обозначение светодиода и диода на схеме отличается тем,что светодиод заключенчек и выходящими двух стрелок. Но роль у них разная-диод служит для выпрямления тока,и светодиод уже для испускания света.

И имеют такой внешний вид светодиоды.

И такой вид обычные выпрямительные и импульсные диоды например:

Как обозначается микросхема.

Микросхемы представляют собой уменьшенную схему,выполняющую ту или иную функцию,при этом могут иметь большое число транзисторов.

И такой внешний вид имеют они.

Обозначение реле

О них думаю впервую очередь слышали автомобилисты, особенно водители жигулей.

Так как когда не было инжекторов и транзисторы не получили широкое распространение, в автомобиле фары,прикуриватель,стартер, да все в ней почти включалось и управлялось через реле.

Такая самая простая схема реле.

Тут все просто,на электромагнитную катушку подается ток определенного напряжения,и та в свою очередь замыкает или размыкает участок цепи.

На этом статья заканчивается.

Если есть желание какие хотите увидеть радиодетали в следующей статье,пишите в комментарии.

Обозначение радиодеталей на схеме

В данной статье приведен внешний вид и схематическое обозначение радиодеталей

Каждый наверно начинающие радиолюбитель видел и внешне радиодетали и возможно схемы,но что чем является на схеме приходится долго думать или искать,и только где то он может прочитает и увидит новые для себя слова такие как резистор, транзистор, диод и прочее.А как же они обозначаются.Разберем в данной статье.И так поехали.

1.Резистор

Чаще всего на платах и схемах можно увидеть резистор,так как их по количеству на платах больше всего.

Резисторы бывают как постоянные,так и переменные(можно регулировать сопротивление с помощью ручки)

Одна из картинок постоянного резистора ниже и обозначение постоянного и переменного на схеме.

А где переменный резистор как выглядет. Это еще картиночка ниже.Извиняюсь за такое написание статьи.

2.Транзистор и его обозначение

Много информации написано, о функциях ихних, но так как тема о обозначениях.Поговорим об обозначениях.

Транзисторы бывают биполярными,и полярными, пнп и нпн переходов.Все это учитывается при пайке на плату, и в схемах.Увидите рисунок,поймете

Обозначение транзистора нпн перехода npn

Э это эммитер , К это коллектор , а Б это база .Транзисторы pnp переходов будет отличатся тем что стрелочка будет не от базы а к базе.Для более подробного еще одна картинка

Есть так же кроме биполярных и полевые транзисторы, обозначение на схеме полевых транзисторов похожи, но отличаются.Так как нет базы эмиттера и коллектора, а есть С — сток, И — исток, З — затвор

И напоследок о транзисторах как же они выглядат на самом деле

Общем если у детали три ножки, то 80 процентов того что это транзистор.

Если у вас есть транзистор и незнаете какого он перехода и где коллектор, база, и вся прочая информация,то посмотрите в сравочнике транзисторов.

Конденсатор, внешний вид и обозначение

Конденсаторы бывают полярные и неполярные, в полярных на схеме приресовывают плюс, так как он для постоянного тока, а неполярные соответствено для переменного.

Они имеют определенную емкость в мКф (микрофарадах) и расчитаны на определенное напряжение в вольтах.Все это можно прочитать на корпусе конденсатора

Микросхемы , внешний вид обозначение на схеме

Уфф уважаемые читатели, этих существует просто огромное количество в мире, начинаю от усилителей и заканчивая телевизорами

Первый транзистор

На фото справа вы видите первый работающий транзистор, который был создан в 1947 году тремя учёными – Уолтером Браттейном, Джоном Бардином и Уильямом Шокли.

Несмотря на то, что первый транзистор имел не очень презентабельный вид, это не помешало ему произвести революцию в радиоэлектронике.

Трудно предположить, какой бы была нынешняя цивилизация, если бы транзистор не был изобретён.

Транзистор является первым твёрдотельным устройством, способным усиливать, генерировать и преобразовывать электрический сигнал. Он не имеет подверженных вибрации частей, обладает компактными размерами. Это делает его очень привлекательным для применения в электронике.

Это было маленькое вступление, а теперь давайте разберёмся более подробно в том, что же представляет собой транзистор.

Сперва стоит напомнить о том, что транзисторы делятся на два больших класса. К первому относятся так называемые биполярные, а ко второму – полевые (они же униполярные). Основой как полевых, так и биполярных транзисторов является полупроводник. Основной же материал для производства полупроводников — это германий и кремний, а также соединение галлия и мышьяка — арсенид галлия (GaAs ).

Стоит отметить, что наибольшее распространение получили транзисторы на основе кремния, хотя и этот факт может вскоре пошатнуться, так как развитие технологий идёт непрерывно.

Так уж случилось, но вначале развития полупроводниковой технологии лидирующее место занял биполярный транзистор. Но не многие знают, что первоначально ставка делалась на создание полевого транзистора. Он был доведён до ума уже позднее. О полевых MOSFET-транзисторах читайте .

Не будем вдаваться в подробное описание устройства транзистора на физическом уровне, а сперва узнаем, как же он обозначается на принципиальных схемах. Для новичков в электронике это очень важно.

Для начала, нужно сказать, что биполярные транзисторы могут быть двух разных структур. Это структура P-N-P и N-P-N. Пока не будем вдаваться в теорию, просто запомните, что биполярный транзистор может иметь либо структуру P-N-P, либо N-P-N.

На принципиальных схемах биполярные транзисторы обозначаются вот так.

Как видим, на рисунке изображены два условных графических обозначения. Если стрелка внутри круга направлена к центральной черте, то это транзистор с P-N-P структурой. Если же стрелка направлена наружу – то он имеет структуру N-P-N.

Маленький совет.

Чтобы не запоминать условное обозначение, и сходу определять тип проводимости (p-n-p или n-p-n) биполярного транзистора, можно применять такую аналогию.

Сначала смотрим, куда указывает стрелка на условном изображении. Далее представляем, что мы идём по направлению стрелки, и, если упираемся в «стенку» – вертикальную черту – то, значит, «Прохода Н ет»! «Н ет» – значит p-n -p (П-Н -П ).

Ну, а если идём, и не упираемся в «стенку», то на схеме показан транзистор структуры n-p-n. Похожую аналогию можно использовать и в отношении полевых транзисторов при определении типа канала (n или p). Про обозначение разных полевых транзисторов на схеме читайте

Обычно, дискретный, то есть отдельный транзистор имеет три вывода. Раньше его даже называли полупроводниковым триодом. Иногда у него может быть и четыре вывода, но четвёртый служит для подключения металлического корпуса к общему проводу. Он является экранирующим и не связан с другими выводами. Также один из выводов, обычно это коллектор (о нём речь пойдёт далее), может иметь форму фланца для крепления к охлаждающему радиатору или быть частью металлического корпуса.

Вот взгляните. На фото показаны различные транзисторы ещё советского производства, а также начала 90-ых.

А вот это уже современный импорт.

Каждый из выводов транзистора имеет своё назначение и название: база, эмиттер и коллектор. Обычно эти названия сокращают и пишут просто Б (База ), Э (Эмиттер ), К (Коллектор ). На зарубежных схемах вывод коллектора помечают буквой C , это от слова Collector — «сборщик» (глагол Collect — «собирать»). Вывод базы помечают как B , от слова Base (от англ. Base — «основной»). Это управляющий электрод. Ну, а вывод эмиттера обозначают буквой E , от слова Emitter — «эмитент» или «источник выбросов». В данном случае эмиттер служит источником электронов, так сказать, поставщиком.

В электронную схему выводы транзисторов нужно впаивать, строго соблюдая цоколёвку. То есть вывод коллектора запаивается именно в ту часть схемы, куда он должен быть подключен. Нельзя вместо вывода базы впаять вывод коллектора или эмиттера. Иначе не будет работать схема.

Как узнать, где на принципиальной схеме у транзистора коллектор, а где эмиттер? Всё просто. Тот вывод, который со стрелкой – это всегда эмиттер. Тот, что нарисован перпендикулярно (под углом в 90 0) к центральной черте – это вывод базы. А тот, что остался – это коллектор.

Также на принципиальных схемах транзистор помечается символом VT или Q . В старых советских книгах по электронике можно встретить обозначение в виде буквы V или T . Далее указывается порядковый номер транзистора в схеме, например, Q505 или VT33. Стоит учитывать, что буквами VT и Q обозначаются не только биполярные транзисторы, но и полевые в том числе.

В реальной электронике транзисторы легко спутать с другими электронными компонентами, например, симисторами, тиристорами, интегральными стабилизаторами, так как те имеют такие же корпуса. Особенно легко запутаться, когда на электронном компоненте нанесена неизвестная маркировка.

В таком случае нужно знать, что на многих печатных платах производится разметка позиционирования и указывается тип элемента. Это так называемая шелкография. Так на печатной плате рядом с деталью может быть написано Q305. Это значит, что этот элемент транзистор и его порядковый номер в принципиальной схеме – 305. Также бывает, что рядом с выводами указывается название электрода транзистора. Так, если рядом с выводом есть буква E, то это эмиттерный электрод транзистора. Таким образом, можно чисто визуально определить, что же установлено на плате – транзистор или совсем другой элемент.

Как уже говорилось, это утверждение справедливо не только для биполярных транзисторов, но и для полевых. Поэтому, после определения типа элемента, необходимо уточнять класс транзистора (биполярный или полевой) по маркировке, нанесённой на его корпус.

Полевой транзистор FR5305 на печатной плате прибора. Рядом указан тип элемента — VT

Любой транзистор имеет свой типономинал или маркировку. Пример маркировки: КТ814. По ней можно узнать все параметры элемента. Как правило, они указаны в даташите (datasheet). Он же справочный лист или техническая документация. Также могут быть транзисторы этой же серии, но чуть с другими электрическими параметрами. Тогда название содержит дополнительные символы в конце, или, реже, в начале маркировки. (например, букву А или Г).

Зачем так заморачиваться со всякими дополнительными обозначениями? Дело в том, что в процессе производства очень сложно достичь одинаковых характеристик у всех транзисторов. Всегда есть определённое, пусть и, небольшое, но отличие в параметрах. Поэтому их делят на группы (или модификации).

Строго говоря, параметры транзисторов разных партий могут довольно существенно различаться. Особенно это было заметно ранее, когда технология их массового производства только оттачивалась.

Классификация транзисторов, Биполярные транзисторы (Полупров…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про классификация транзисторов, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое классификация транзисторов,биполярные транзисторы, биполярный транзистор, полупроводниковые триоды,вольт-амперные характеристики транзисторов,вах транзисторов,транзистор,биполярный транзистор , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

полупроводниковые триоды , называемые транзистор ами, служат для тех же целей, что и ламповые триоды, т. е. для усиления и генерирования колебаний, но они по сравнению с электронными лампами обладают рядом преимуществ: очень большим сроком службы, малыми размерами, большой механической прочностью, отсутствием расхода энергии на накал, незначительным собственным потреблением энергии.
Полупроводниковый триод представляет собой пластинку из кремния или германия, состоящую из трех областей. Две крайние области всегда обладают одинаковым типом проводимости, а средняя — противоположной проводимостью.

Виды( Классификация) транзисторов

Биполярные, полевые, JGBT

биполярные транзисторы
биполярный транзистор представляет собой полупроводниковую трехслойную n-p-n или p-n-p структуру и предназначен для усиления мощности электрических сигналов.
Схема технологической структуры биполярного транзистора и его условные обозначения показаны на рис. 1.

Рис. 1 Схемы технологических структур биполярных транзисторов и их условные обозначения.

Внутренняя структура транзистора

Схемы включения транзистора
Указанные три слоя имеют следующие названия: эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К). Для усиления электрической мощности используют три варианта включения биполярного транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Рис 2 Схемы включения транзистора

Режимы работы транзистора
1 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Активный (усилительный)
2. Режим насыщения
3. Режим отсечки

статические вольт-амперные характеристики БПТ

Рис 3

Усилительные свойства транзистора

схема включения транзистора с общим эмиттером

Доказательство: пусть

Транзистор управляется током базы

Схема замещения биполярного транзистора

Рис 4

Связь между входными и выходными токами и напряжениями в транзисторе, представленном в виде эквивалентного четырехполюсника, выражается системой уравнений электрического состояния:

h – параметры транзистора

входное сопротивление транзистора

коэффициент обратной связи

коэффициент усиления по постоянному току

выходная проводимость

Одним из основных параметров биполярного транзистора является коэффициент передачи тока. При работе в режиме постоянного тока для схемы с общей базой это есть отношение тока коллектора к току эмиттера

Для схемы с общим эмиттером коэффициент передачи тока в режиме постоянного тока равен отношению тока коллектора к току базы

Кроме того, как у четырехполюсника, у транзистора другими основными параметрами являются входное и выходное сопротивления, которые характеризуют согласованность входной и выходной цепей транзистора с другими четырехполюсниками.
Графическое определение h — параметров транзистора

Uкэ = Eк — Iк•Rк — линия нагрузки

В таблице 1 приведены сравнительные параметры этих схем включения.

Тесты по теме биполярные транзисторы

1 Биполярный транзистор это:

A– полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими pn — переходами

B– полупроводниковый прибор с двумя pn и одним np — переходом

C– полупроводниковый прибор с одним np и двумя pn — переходами

D – полупроводниковый прибор с переходом металл-полупроводник

2 Входная характеристика биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, описывается функцией

3 В каком режиме должен находиться транзистор, чтобы по выходной ВАХ можно было определить параметр h31?

A – в активном

B – в отсечке

C – в насыщенном

D – в режиме пробоя

4 Коэффициент усиления по напряжению, выраженный в децибелах, определяется по формуле

A – Uвых / Uвх

B – 20 lg(Uвых / Uвх)

C – 10 lg(Uвых / Uвх)

D – ln(Uвых / Uвх)

См. также

Полевые транзисторы

А как ты думаешь, при улучшении классификация транзисторов, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое классификация транзисторов,биполярные транзисторы, биполярный транзистор, полупроводниковые триоды,вольт-амперные характеристики транзисторов,вах транзисторов,транзистор,биполярный транзистор и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Как выглядит транзистор фото

Внешний вид и обозначение транзистора на схемах

Трудно предположить, какой бы была нынешняя цивилизация, если бы транзистор не был изобретён.

Сперва стоит напомнить о том, что транзисторы делятся на два больших класса. К первому относятся так называемые биполярные, а ко второму – полевые (они же униполярные). Основой как полевых, так и биполярных транзисторов является полупроводник. Основной же материал для производства полупроводников – это германий и кремний, а также соединение галлия и мышьяка – арсенид галлия (GaAs).

На принципиальных схемах биполярные транзисторы обозначаются вот так.

Маленький совет.

Сначала смотрим, куда указывает стрелка на условном изображении. Далее представляем, что мы идём по направлению стрелки, и, если упираемся в «стенку» – вертикальную черту – то, значит, «Прохода Нет»! «Нет» – значит p-n-p (П-Н-П ).

Вот взгляните. На фото показаны различные транзисторы ещё советского производства, а также начала 90-ых.

А вот это уже современный импорт.

Каждый из выводов транзистора имеет своё назначение и название: база, эмиттер и коллектор. Обычно эти названия сокращают и пишут просто Б (База), Э (Эмиттер), К (Коллектор). На зарубежных схемах вывод коллектора помечают буквой C, это от слова Collector – «сборщик» (глагол Collect – «собирать»). Вывод базы помечают как B, от слова Base (от англ. Base – «основной»). Это управляющий электрод. Ну, а вывод эмиттера обозначают буквой E, от слова Emitter – «эмитент» или «источник выбросов». В данном случае эмиттер служит источником электронов, так сказать, поставщиком.

Как узнать, где на принципиальной схеме у транзистора коллектор, а где эмиттер? Всё просто. Тот вывод, который со стрелкой – это всегда эмиттер. Тот, что нарисован перпендикулярно (под углом в 90 0 ) к центральной черте – это вывод базы. А тот, что остался – это коллектор.

Также на принципиальных схемах транзистор помечается символом VT или Q. В старых советских книгах по электронике можно встретить обозначение в виде буквы V или T. Далее указывается порядковый номер транзистора в схеме, например, Q505 или VT33. Стоит учитывать, что буквами VT и Q обозначаются не только биполярные транзисторы, но и полевые в том числе.

Далее узнаем, как найти транзисторы на печатной плате электронного прибора.

Полевой транзистор FR5305 на печатной плате прибора. Рядом указан тип элемента – VT

Внешний вид и обозначение транзистора на схемах

Трудно предположить, какой бы была нынешняя цивилизация, если бы транзистор не был изобретён.

Сперва стоит напомнить о том, что транзисторы делятся на два больших класса. К первому относятся так называемые биполярные, а ко второму – полевые (они же униполярные). Основой как полевых, так и биполярных транзисторов является полупроводник. Основной же материал для производства полупроводников – это германий и кремний, а также соединение галлия и мышьяка – арсенид галлия (GaAs).

На принципиальных схемах биполярные транзисторы обозначаются вот так.

Маленький совет.

Сначала смотрим, куда указывает стрелка на условном изображении. Далее представляем, что мы идём по направлению стрелки, и, если упираемся в «стенку» – вертикальную черту – то, значит, «Прохода Нет»! «Нет» – значит p-n-p (П-Н-П ).

Вот взгляните. На фото показаны различные транзисторы ещё советского производства, а также начала 90-ых.

А вот это уже современный импорт.

Каждый из выводов транзистора имеет своё назначение и название: база, эмиттер и коллектор. Обычно эти названия сокращают и пишут просто Б (База), Э (Эмиттер), К (Коллектор). На зарубежных схемах вывод коллектора помечают буквой C, это от слова Collector – «сборщик» (глагол Collect – «собирать»). Вывод базы помечают как B, от слова Base (от англ. Base – «основной»). Это управляющий электрод. Ну, а вывод эмиттера обозначают буквой E, от слова Emitter – «эмитент» или «источник выбросов». В данном случае эмиттер служит источником электронов, так сказать, поставщиком.

Как узнать, где на принципиальной схеме у транзистора коллектор, а где эмиттер? Всё просто. Тот вывод, который со стрелкой – это всегда эмиттер. Тот, что нарисован перпендикулярно (под углом в 90 0 ) к центральной черте – это вывод базы. А тот, что остался – это коллектор.

Также на принципиальных схемах транзистор помечается символом VT или Q. В старых советских книгах по электронике можно встретить обозначение в виде буквы V или T. Далее указывается порядковый номер транзистора в схеме, например, Q505 или VT33. Стоит учитывать, что буквами VT и Q обозначаются не только биполярные транзисторы, но и полевые в том числе.

Далее узнаем, как найти транзисторы на печатной плате электронного прибора.

Полевой транзистор FR5305 на печатной плате прибора. Рядом указан тип элемента – VT

В этой статье мы разберем, чем же примечателен этот маленький кусочек кремния, называемый транзистором. Транзисторы, как известно, делятся на 2 вида полевые и биполярные. Изготавливаются они из полупроводниковых материалов, в частности германия и кремния. И полевые и биполярные транзисторы имеют по 3 вывода. На приведенном ниже рисунке мы можем видеть устройство советского биполярного низкочастотного транзистора типа МП39-МП42.

Транзистор в разрезе

На следующем рисунке изображены транзисторы, также выпущенные в советское время, слева небольшой мощности, в центре и справа рассчитанные на среднюю и большую мощность:

Внешний вид советских транзисторов

Рассмотрим схематическое изображение биполярного транзистора:

Структура биполярных транзисторов

Транзисторы по своей структуре делятся на два типа, n-p-n и p-n-p. Как нам известно из предыдущей статьи, диод представляет собой полупроводниковый прибор с p-n переходом способным пропускать ток в прямом включении и не пропускающий в обратном. Транзистор же представляет собой, условно говоря, два диода соединенных либо катодами, либо анодами, что мы и можем видеть на рисунке ниже.

Транзистор как два диода

Кстати, многие отечественные транзисторы в советское время выпускали с некоторым содержанием золота, так что эту деталь можно назвать драгоценной в прямом смысле слова! Подробнее о содержании драгметаллов смотрите тут. Но для радиолюбителей ценность данного радиоэлемента заключается прежде всего в его функциях.

Золото в транзисторах СССР

Приведу ещё несколько фотографий распространённых транзисторов:

Малой мощности

На этих фото изображены выводные транзисторы, которые впаивают в отверстия в печатной плате. Но существуют транзисторы и для поверхностного или SMD монтажа, в таком случае отверстия не сверлятся и детали припаиваются со стороны печати, один из таких транзисторов в корпусе sot-23 изображен на фотографии ниже, рядом на рисунке можно видеть его сравнительные размеры:

Фото SMD транзистор

Какие существуют схемы включения биполярных транзисторов? Прежде всего это схема (к слову сказать самая распространенная) включения с общим эмиттером. Такое включение обеспечивает большое усиление по напряжению и току:

Схема включения с общим коллектором, это дает нам усиление только по току:

Схема с общим коллектором

И схема включения с общей базой, усиление только по напряжению:

Схема с общей базой

Далее приведен практический пример схемы усилителя на одном транзисторе собранного по схеме с общим эмиттером. Наушники для этого усилителя нужно брать высокоомные Тон–2 с сопротивлением обмотки приблизительно 2 кОм.

Пример усилителя по схеме с общим эмиттером

Биполярные транзисторы могут использоваться в ключевом и усилительном режимах. Выше на схеме пример работы транзистора в усилительном режиме. На приведенном ниже рисунке изображена схема включения транзистора в ключевом режиме:

Схема транзистора в ключевом режиме

Существуют транзисторы, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, называются они фототранзисторы. Они могут быть в исполнении как с выводом от базы, так и без него. Его схематическое изображение на рисунке:

Схематическое изображение фототранзисторов

А так выглядит один из фототранзисторов:

Полевые транзисторы

Строение полевого транзистора

Привожу первый вариант схематического обозначения полевого транзистора:

Схематическое изображение полевого транзистора

На следующем рисунке изображено современное схематическое изображение (второй вариант) полевых транзисторов с изолированным затвором, слева с каналом n–типа и справа с каналом p-типа.

Изображение на схемах полевых транзисторов с изолированным затвором

Определяют какого типа канал следующим образом, если стрелка направлена в сторону канала, то такой транзистор с каналом n–типа, если же стрелка направлена в обратную, то p-типа. Транзисторы MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor) – это английское название полевых транзисторов МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Дальше на рисунке приведено обозначение и изображен внешний вид мощного полевого Mosfet транзистора:

Схематическое изображение мощного полевого транзистора

Полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление. Они находят все большее применение в современной технике, особенно приёмо-передатчиках. Полевые транзисторы широко применяются и в аналоговых, и в цифровых схемах. Выпускаются современные полевые транзисторы, как и биполярные, в SMD исполнении:

Фото SMD полевой транзистор

Устройства, созданные на основе КМОП транзисторов (полевых транзисторов) очень экономичны и имеют незначительное потребление питания. Привожу схемы включения полевых транзисторов:

С общим истоком

Применяются полевые транзисторы и в усилителях мощности звука, чаще всего в выходных каскадах.

Однопереходные транзисторы

Схематическое изображение однопереходных транзисторов

Применяются однопереходные транзисторы, в устройствах автоматики и импульсной технике. А также находят применение в измерительных устройствах. Автор статьи – AKV.

Обсудить статью ТРАНЗИСТОРЫ

Простое акустическое реле на пьезоэлементе.

СХЕМА ЖУЧКА ДЛЯ ПРОСЛУШКИ

Простейшая схема радиожучка на одном транзисторе, для работы в паре с ФМ приёмником.

Биполярный транзистор — Вики

Обозначение биполярных транзисторов на схемах. Направление стрелки показывает направление тока через эмиттерный переход, и служит для идентификации n-p-n и p-n-p транзисторов. Наличие окружности символизирует транзистор в индивидуальном корпусе, отсутствие — транзистор в составе микросхемы.

Простейшая наглядная схема устройства транзистора

Биполя́рный транзи́стор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов. В полупроводниковой структуре сформированы два p-n-перехода, перенос заряда через которые осуществляется носителями двух полярностей — электронами и дырками. Именно поэтому прибор получил название «биполярный» (от англ. bipolar), в отличие от полевого (униполярного) транзистора.

Применяется в электронных устройствах для усиления или генерации электрических колебаний, а также в качестве коммутирующего элемента (например, в схемах ТТЛ).

Устройство

Упрощенная схема поперечного разреза планарного биполярного n-p-n транзистора.

Биполярный транзистор состоит из трёх полупроводниковых слоёв с чередующимся типом примесной проводимости: эмиттера (обозначается «Э», англ. E), базы («Б», англ. B) и коллектора («К», англ. C). В зависимости от порядка чередования слоёв различают n-p-n (эмиттер — n-полупроводник, база — p-полупроводник, коллектор — n-полупроводник) и p-n-p транзисторы. К каждому из слоёв подключены проводящие невыпрямляющие контакты^[1].

С точки зрения типов проводимостей эмиттерный и коллекторный слои не различимы, но при изготовлении они существенно различаются степенью легирования для улучшения электрических параметров прибора. Коллекторный слой легируется слабо, что повышает допустимое коллекторное напряжение. Эмиттерный слой — сильно легированный: величина пробойного обратного напряжения эмиттерного перехода не критична, так как обычно в электронных схемах транзисторы работают с прямосмещённым эмиттерным переходом. Кроме того, сильное легирование эмиттерного слоя обеспечивает лучшую инжекцию неосновных носителей в базовый слой, что увеличивает коэффициент передачи по току в схемах с общей базой. Слой базы легируется слабо, так как располагается между эмиттерным и коллекторным слоями и должен иметь большое электрическое сопротивление.

Общая площадь перехода база-эмиттер выполняется значительно меньше площади перехода коллектор-база, что увеличивает вероятность захвата неосновных носителей из базового слоя и улучшает коэффициент передачи. Так как в рабочем режиме переход коллектор-база обычно включён с обратным смещением, в нём выделяется основная доля тепла, рассеиваемого прибором, и повышение его площади способствует лучшему охлаждению кристалла. Поэтому на практике биполярный транзистор общего применения является несимметричным устройством (то есть инверсное включение, когда меняют местами эмиттер и коллектор, нецелесообразно).

Для повышения частотных параметров (быстродействия) толщину базового слоя делают меньше, так как этим, в том числе, определяется время «пролёта» (диффузии в бездрейфовых приборах) неосновных носителей. Но при снижении толщины базы снижается предельное коллекторное напряжение, поэтому толщину базового слоя выбирают исходя из разумного компромисса.

В первых транзисторах в качестве полупроводникового материала использовался металлический германий. Полупроводниковые приборы на его основе имеют ряд недостатков, и в настоящее время (2018 г.) биполярные транзисторы изготавливают в основном из монокристаллического кремния и монокристаллического арсенида галлия. Благодаря очень высокой подвижности носителей в арсениде галлия приборы на его основе обладают высоким быстродействием и используются в сверхбыстродействующих логических схемах и в схемах СВЧ-усилителей.

Принцип действия

В активном усилительном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении^[2] (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении (закрыт).

В транзисторе типа n-p-n^[3] основные носители заряда в эмиттере (электроны) 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, бо́льшая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора, так как время рекомбинации относительно велико^[4]. Сильное электрическое поле обратносмещённого коллекторного перехода захватывает неосновные носители из базы (электроны) и переносит их в коллекторный слой. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (I_э=I_б + I_к).

Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_к = α I_э), 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), от 10 до 1000. Таким образом, малый ток базы управляет значительно бо́льшим током коллектора.

Режимы работы

Напряжения на эмиттере, базе, коллекторе (UE,UB,UC{\displaystyle U_{E},U_{B},U_{C}})	Смещение перехода база-эмиттер для типа n-p-n	Смещение перехода база-коллектор для типа n-p-n	Режим для типа n-p-n
UE<UB<UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}<U_{C}}	прямое	обратное	нормальный активный режим
UE<UB>UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}>U_{C}}	прямое	прямое	режим насыщения
UE>UB<UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}<U_{C}}	обратное	обратное	режим отсечки
UE>UB>UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}>U_{C}}	обратное	прямое	инверсный активный режим
Напряжения на эмиттере, базе, коллекторе (UE,UB,UC{\displaystyle U_{E},U_{B},U_{C}})	Смещение перехода база-эмиттер для типа p-n-p	Смещение перехода база-коллектор для типа p-n-p	Режим для типа p-n-p
UE<UB<UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}<U_{C}}	обратное	прямое	инверсный активный режим
UE<UB>UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}>U_{C}}	обратное	обратное	режим отсечки
UE>UB<UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}<U_{C}}	прямое	прямое	режим насыщения
UE>UB>UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}>U_{C}}	прямое	обратное	нормальный активный режим

Нормальный активный режим

Переход эмиттер-база включен в прямом направлении^[2] (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт):

U_ЭБ>0; U_КБ<0 (для транзистора n-p-n типа), для транзистора p-n-p типа условие будет иметь вид U_ЭБ<0; U_КБ>0.

Инверсный активный режим

Эмиттерный переход имеет обратное смещение, а коллекторный переход — прямое: U_КБ>0; U_ЭБ<0 (для транзистора n-p-n типа).

Режим насыщения

Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками Uэб и Uкб. В результате уменьшится потенциальный барьер, ограничивавший диффузию основных носителей заряда, и начнётся проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, то есть через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи, называемые токами насыщения эмиттера (I_{Э. нас}) и коллектора (I_{К. нас}).

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (U_{КЭ. нас}) — это падение напряжения на открытом транзисторе (смысловой аналог R_{СИ. отк} у полевых транзисторов). Аналогично напряжение насыщения база-эмиттер (U_{БЭ. нас}) — это падение напряжения между базой и эмиттером на открытом транзисторе.

Режим отсечки

В данном режиме коллекторный p-n переход смещён в обратном направлении, а на эмиттерный переход может быть подано как обратное, так и прямое смещение, не превышающее порогового значения, при котором начинается эмиссия неосновных носителей заряда в область базы из эмиттера (для кремниевых транзисторов приблизительно 0,6—0,7 В).

Режим отсечки соответствует условию U_ЭБ<0,6—0,7 В, или I_Б=0^[5]^[6].

Барьерный режим

В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет собой своеобразный диод, включенный последовательно с токозадающим резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.

Схемы включения

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

Коэффициент усиления по току I_вых/I_вх.
Входное сопротивление R_вх = U_вх/I_вх.

Схема включения с общей базой

Схема включения с общей базой.

Среди всех трёх конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Не инвертирует фазу сигнала.
Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх = I_к/I_э = α [α<1].
Входное сопротивление R_вх = U_вх/I_вх = U_эб/I_э.

Входное сопротивление (входной импеданс) усилительного каскада с общей базой мало зависит от тока эмиттера, при увеличении тока — снижается и не превышает единиц — сотен Ом для маломощных каскадов, так как входная цепь каскада при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства

Хорошие температурные и широкий частотный диапазон, так как в этой схеме подавлен эффект Миллера.
Высокое допустимое коллекторное напряжение.

Недостатки

Малое усиление по току, равное α, так как α всегда немного менее 1
Малое входное сопротивление

Схема включения с общим эмиттером

Схема включения с общим эмиттером.
I_вых = I_к
I_вх = I_б
U_вх = U_бэ
U_вых = U_кэ.

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх = I_к/I_б = I_к/(I_э-I_к) = α/(1-α) = β [β>>1].
Входное сопротивление: R_вх = U_вх/I_вх = U_бэ/I_б.

Достоинства

Большой коэффициент усиления по току.
Большой коэффициент усиления по напряжению.
Наибольшее усиление мощности.
Можно обойтись одним источником питания.
Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Недостатки

Имеет меньшую температурную стабильность. Частотные свойства такого включения по сравнению со схемой с общей базой существенно хуже, что обусловлено эффектом Миллера.

Схема с общим коллектором

Схема включения с общим коллектором.
I_вых = I_э
I_вх = I_б
U_вх = U_бк
U_вых = U_кэ.

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх = I_э/I_б = I_э/(I_э-I_к) = 1/(1-α) = β+1 [β>>1].
Входное сопротивление: R_вх = U_вх/I_вх = (U_бэ + U_кэ)/I_б.

Достоинства

Большое входное сопротивление.
Малое выходное сопротивление.

Недостатки

Коэффициент усиления по напряжению немного меньше 1.

Схему с таким включением часто называют «эмиттерным повторителем».

Основные параметры

Коэффициент передачи по току.
Входное сопротивление.
Выходная проводимость.
Обратный ток коллектор-эмиттер.
Время включения.
Предельная частота коэффициента передачи тока базы.
Обратный ток коллектора.
Максимально допустимый ток.
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.

Параметры транзистора делятся на собственные (первичные) и вторичные. Собственные параметры характеризуют свойства транзистора, независимо от схемы его включения. В качестве основных собственных параметров принимают:

коэффициент усиления по току α;
сопротивления эмиттера, коллектора и базы переменному току r_э, r_к, r_б, которые представляют собой:
- r_э — сумму сопротивлений эмиттерной области и эмиттерного перехода;
- r_к — сумму сопротивлений коллекторной области и коллекторного перехода;
- r_б — поперечное сопротивление базы.

Эквивалентная схема биполярного транзистора с использованием h-параметров.

Вторичные параметры различны для различных схем включения транзистора и, вследствие его нелинейности, справедливы только для низких частот и малых амплитуд сигналов. Для вторичных параметров предложено несколько систем параметров и соответствующих им эквивалентных схем. Основными считаются смешанные (гибридные) параметры, обозначаемые буквой «h».

Входное сопротивление — сопротивление транзистора входному переменному току при коротком замыкании на выходе. Изменение входного тока является результатом изменения входного напряжения, без влияния обратной связи от выходного напряжения.

h₁₁ = U_m1/I_m1, при U_m2 = 0.

Коэффициент обратной связи по напряжению показывает, какая доля выходного переменного напряжения передаётся на вход транзистора вследствие обратной связи в нём. Во входной цепи транзистора нет переменного тока, и изменение напряжения на входе происходит только в результате изменения выходного напряжения.

h₁₂ = U_m1/U_m2, при I_m1 = 0.

Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току) показывает усиление переменного тока при нулевом сопротивлении нагрузки. Выходной ток зависит только от входного тока без влияния выходного напряжения.

h₂₁ = I_m2/I_m1, при U_m2 = 0.

Выходная проводимость — внутренняя проводимость для переменного тока между выходными зажимами. Выходной ток изменяется под влиянием выходного напряжения.

h₂₂ = I_m2/U_m2, при I_m1 = 0.

Зависимость между переменными токами и напряжениями транзистора выражается уравнениями:

U_m1 = h₁₁I_m1 + h₁₂U_m2;

I_m2 = h₂₁I_m1 + h₂₂U_m2.

В зависимости от схемы включения транзистора к цифровым индексам h-параметров добавляются буквы: «э» — для схемы ОЭ, «б» — для схемы ОБ, «к» — для схемы ОК.

Для схемы ОЭ: I_m1 = I_mб, I_m2 = I_mк, U_m1 = U_mб-э, U_m2 = U_mк-э. Например, для данной схемы:

h_21э = I_mк/I_mб = β.

Для схемы ОБ: I_m1 = I_mэ, I_m2 = I_mк, U_m1 = U_mэ-б, U_m2 = U_mк-б.

Собственные параметры транзистора связаны с h-параметрами, например для схемы ОЭ:

h21∍=rδ+r∍1−α{\displaystyle h_{11\backepsilon }=r_{\delta }+{\frac {r_{\backepsilon }}{1-\alpha }}};

h22∍≈r∍rκ(1−α){\displaystyle h_{12\backepsilon }\approx {\frac {r_{\backepsilon }}{r_{\kappa }(1-\alpha )}}};

h31∍=β=α1−α{\displaystyle h_{21\backepsilon }=\beta ={\frac {\alpha }{1-\alpha }}};

h32∍≈1rκ(1−α){\displaystyle h_{22\backepsilon }\approx {\frac {1}{r_{\kappa }(1-\alpha )}}}.

С повышением частоты заметное влияние на работу транзистора начинает оказывать ёмкость коллекторного перехода C_к. Его реактивное сопротивление уменьшается, шунитруя нагрузку и, следовательно, уменьшая коэффициенты усиления α и β. Сопротивление эмиттерного перехода C_э также снижается, однако он шунтируется малым сопротивлением перехода r_э и в большинстве случаев может не учитываться. Кроме того, при повышении частоты происходит дополнительное снижение коэффициента β в результате отставания фазы тока коллектора от фазы тока эмиттера, которое вызвано инерционностью процесса перемещения носителей через базу от эммитерного перехода к коллекторному и инерционностью процессов накопления и рассасывания заряда в базе. Частоты, на которых происходит снижение коэффициентов α и β на 3 дБ, называются граничными частотами коэффициента передачи тока для схем ОБ и ОЭ соответственно.

В импульсном режиме ток коллектора изменяется с запаздыванием на время задержки τ_з относительно импульса входного тока, что вызвано конечным временем пробега носителей через базу. По мере накопления носителей в базе ток коллектора нарастает в течение длительности фронта τ_ф. Временем включения транзистора называется τ_вкл = τ_з + τ_ф.

Биполярный СВЧ-транзистор

Биполярные СВЧ-транзисторы (БТ СВЧ) служат для усиления колебаний с частотой свыше 0,3 ГГЦ^[7]. Верхняя граница частот БТ СВЧ с выходной мощностью более 1 Вт составляет около 10 ГГц. Большинство мощных БТ СВЧ по структуре относится к n-p-n типу^[8]. По методу формирования переходов БТ СВЧ являются эпитакcиально-планарными. Все БТ СВЧ, кроме самых маломощных, имеют многоэмиттерную структуру (гребёнчатую, сетчатую)^[9]. По мощности БТ СВЧ разделяются на маломощные (рассеиваемая мощность до 0,3 Вт), средней мощности (от 0,3 до 1,5 Вт) и мощные (свыше 1,5 Вт)^[10]. Выпускается большое число узкоспециализированных типов БТ СВЧ^[10].

Технологии изготовления транзисторов

Применение транзисторов

См. также

Примечания

↑ Невыпрямляющий, или омический контакт — контакт двух разнородных материалов, вольтамперная характеристика которого симметрична при смене полярности и практически линейна.
↑ ¹ ² Прямое смещение p-n-перехода означает, что область p-типа имеет положительный потенциал относительно облаcти n-типа.
↑ Для случая p-n-p все рассуждения аналогичны с заменой слова «электроны» на «дырки» и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположное по знаку.
↑ Лаврентьев Б. Ф. Схемотехника электронных средств. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — С. 53—68. — 336 с. — ISBN 978-5-7695-5898-6.
↑ Лекция № 7 — Биполярный транзистор как активный четырёхполюсник, h-параметры
↑ Физические основы электроники: метод. указания к лабораторным работам / сост. В. К. Усольцев. — Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. — 50 с.:ил.
↑ Кулешов, 2008, с. 284.
↑ Кулешов, 2008, с. 285.
↑ Кулешов, 2008, с. 286.
↑ ¹ ² Кулешов, 2008, с. 292.

Ссылки

Литература

Спиридонов Н.С. Основы теории транзисторов. — К.: Техника, 1969. — 300 с.
Кулешов В.Н., Удалов Н.Н., Богачев В.М. и др. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. — М.: МЭИ, 2008. — 416 с. — ISBN 978-5-383-00224-7.

Биполярные транзисторы — это… Что такое Биполярные транзисторы?

Обозначение биполярных транзисторов на схемах

Простейшая наглядная схема устройства транзистора

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 других разновидностей, основными носителями являются и 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 коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Принцип действия транзистора

В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении. 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), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), 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 (I_э=I_б + I_к). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_к = α I_э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передает 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.

Режимы работы биполярного транзистора

Нормальный активный режим;
Инверсный активный режим;
Режим насыщения;
Режим отсечки;

Нормальный активный режим

Переход эмиттер — база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор — база — в обратном (закрыт)

Инверсный активный режим

Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.

Режим насыщения

Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).

Режим отсечки

В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).

Схемы включения

Схема включения с общей базой

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

коэффициент усиления по току I_вых/I_вх.

Для схемы с общей базой I_вых/I_вх=I_к/I_э=α [α<1])

входное сопротивление R_вхб=U_вх/I_вх=U_бэ/I_э.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и составляет десятки Ом, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Недостатки схемы с общей базой :

Схема не усиливает ток, так как α < 1
Малое входное сопротивление
Два разных источника напряжения для питания.

Достоинства:

Хорошие температурные и частотные свойства.

Схема включения с общим эмиттером

I_вых=I_к

I_вх=I_б

U_вх=U_бэ

U_вых=U_кэ

Достоинства:

Большой коэффициент усиления по току
Большое входное сопротивление
Можно обойтись одним источником питания

Недостатки:

Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой

Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Схема с общим коллектором

I_вых=I_э

I_вх=I_б

U_вх=U_бк

U_вых=U_кэ

Достоинства:

Большое входное сопротивление
Малое выходное сопротивление

Недостатки:

Не усиливает напряжение

Схему с таким включением также называют «эмиттерным повторителем»

Технология изготовления транзисторов 1

Планарно-эпитаксиальная
Сплавная
- Дифузионный
- Дифузионносплавной

Применение транзисторов

Ссылки и литература

Как узнать номер транзистора

Транзисторы — это полупроводники, основными функциями которых являются переключение и усиление электрических сигналов. Материалы, из которых сделаны транзисторы, включают кремний и германий. Биполярные переходные транзисторы являются наиболее часто используемым типом. Чтобы облегчить их идентификацию, на корпусах транзисторов указаны номера и буквы.

Транзисторы маркируются в соответствии с используемой системой нумерации. Основными системами нумерации являются JIS, Pro Electron и JEDEC.JIS — это аббревиатура от Japanese Industrial Standard, которая используется в Японии, а Pro Electron — это европейский стандарт. JEDEC — это североамериканский стандарт, разработанный в Соединенных Штатах, а также во всем мире.

Хотя некоторые компании будут использовать свою собственную маркировку, чтобы вы знали значение номера транзистора, необходимо понимать различные стандарты и иметь доступ к таблицам кодов различных систем.

Изучите диаграмму JEDEC.Типичный формат транзистора — это цифра, буква и серийный номер. Первая цифра — это количество лидов минус один. Обычный биполярный транзистор имеет три вывода, поэтому первая цифра для него будет 2. Буква N предназначена для полупроводников, поэтому это будет буква, написанная на транзисторе, использующем эту систему. Серийный номер дает информацию о работе и технических характеристиках устройства, и вы должны прочитать упаковку или техническое описание, чтобы найти их. Иногда на транзисторах встречаются лишние буквы, указывающие на производителя.M означает, что производитель Motorola, а TI означает Texas Instruments. Код 2N222 — это пример транзистора с кодировкой JEDEC.

Изучите диаграмму Pro Electron. Его формат для транзисторов — две буквы, за которыми следует серийный номер. Первая буква обозначает материал. Например, A означает германий, а B означает кремний. Вторая буква относится к типу транзистора. Например, C означает слабый сигнал, а D означает мощность.

Проанализируйте диаграмму JIS. Его формат для транзистора — это цифра, две буквы и порядковый номер.Первая цифра — это количество выводов минус один, поэтому для биполярного транзистора это будет 2. Первая буква будет S, что означает полупроводник. Вторая буква относится к типу транзистора, например A для высокочастотного транзистора PNP и C для высокочастотного транзистора NPN. Иногда предполагается 2S, поэтому это явно не написано на корпусе компонента.

Обозначьте транзисторы с маркировкой JEDEC. Примером одного из них является 2N3906, который является транзистором PNP. Технический паспорт показывает, что его можно использовать в средах с небольшими напряжениями и токами.

Проверьте транзисторы с маркировкой Pro Electron. BLX87 — это силовой транзистор NPN из кремния. Технический паспорт показывает, что его можно использовать в среде с радиочастотами.

Проверьте транзисторы с маркировкой JIS. 2SB560 — это транзистор типа PNP. Этикетка часто будет читать B560, где предполагается 2S. В технических данных показано, что он используется в усилителях мощности низкой частоты.

Обзор биполярных транзисторов

Bipolar T ransistor , полное название bipolar junction transistora> (BJT), представляет собой электронное устройство с тремя выводами, состоящее из трех частей полупроводников с разными уровнями легирования.Поток заряда в транзисторе в основном происходит из-за диффузионного и дрейфового движения носителей в PN-переходе.

Работа этого типа транзистора связана с потоком электронов и дырок, поэтому он является биполярным и называется биполярным транзистором-носителем. Этот режим работы отличается от униполярных транзисторов, таких как полевые транзисторы, которые включают дрейф только одного типа несущей. Граница между двумя различными областями накопления примеси образована PN-переходом.

Биполярные транзисторы

могут усиливать сигналы и обладают хорошим регулированием мощности, возможностью высокоскоростной работы и долговечностью, поэтому их часто используют для формирования схем усилителя или управления динамиками, двигателями и другим оборудованием. Они также широко используются в аэрокосмической технике, медицинском оборудовании и роботах.

Основы биполярных транзисторов

Каталог

I Транзистор биполярный и униполярный

Биполярный транзистор — революционное изобретение в истории электроники.Его изобретатели Уильям Шокли, Джон Бардинг и Уолтер Брэтон были удостоены Нобелевской премии по физике в 1956 году.

Работа этого типа транзистора включает поток как электронных, так и дырочных носителей, поэтому он является биполярным и называется биполярным несущим транзистором. Этот режим работы отличается от униполярных транзисторов, таких как полевые транзисторы, которые включают дрейф только одного типа несущей. Граница между двумя различными областями накопления легирующей примеси образована PN-переходом.

БЮТ	полевой транзистор
Устройство с токовым управлением	Устройство контроля напряжения
Имеет низкий входной импеданс	Имеет очень высокий входной импеданс
Биполярное устройство	Устройство униполярное
Более шумный	Менее шумный
Менее термостабильный	Более стабильная температура
Обычно большой размер	Обычно небольшого размера

Биполярные транзисторы состоят из трех частей полупроводников с различными уровнями легирования .Поток заряда в транзисторе в основном происходит из-за диффузионного и дрейфового движения носителей в PN-переходе. Если взять в качестве примера NPN-транзистор, согласно конструкции, электроны в высоколегированной области эмиттера перемещаются к базе посредством диффузии. В основной области дырки являются основными носителями, а электроны — неосновными носителями. Поскольку площадь основания очень тонкая, эти электроны достигают коллектора посредством дрейфующего движения, тем самым формируя ток коллектора, поэтому биполярные транзисторы классифицируются как устройства с неосновными носителями.

Биполярные транзисторы

могут усиливать сигналы и обладают хорошим регулированием мощности, возможностью высокоскоростной работы и долговечностью, поэтому они часто используются для формирования схем усилителя или привода динамиков, двигателей и другого оборудования, а также широко используются в аэрокосмической технике, медицинском оборудовании. и роботы.

II Как работает биполярный транзистор?

Здесь мы берем биполярный транзистор NPN в качестве цели для обсуждения принципа работы биполярных транзисторов.

Биполярный транзистор типа NPN можно рассматривать как два диода с общим анодом, соединенных вместе. При нормальной работе биполярного транзистора переход база-эмиттер («коллекторный переход») находится в состоянии прямого смещения, в то время как база-коллектор («коллекторный переход») находится в состоянии обратного смещения.

Рисунок 1. Поперечное сечение биполярного транзистора PNP

Когда нет приложенного напряжения, концентрация электронов в N-области эмиттерного перехода (большинство носителей в этой области) больше, чем концентрация электронов в P-области, и часть электронов будет диффундировать в P-область. .Таким же образом часть отверстий в области P также будет распространяться в область N. Таким образом, на эмиттерном переходе образуется область пространственного заряда (также известная как обедненный слой), генерирующая внутреннее электрическое поле, направление которого — от области N к области P. Это электрическое поле будет препятствовать дальнейшему протеканию вышеупомянутого процесса диффузии и достичь динамического баланса.

В это время, если прямое напряжение приложено к эмиттерному переходу, динамический баланс между вышеупомянутой диффузией носителей и внутренним электрическим полем в обедненном слое будет нарушен, что вызовет инжекцию термически возбужденных электронов в базовый регион.В NPN-транзисторе базовая область легирована P-типом, где дырки являются основной примесью, поэтому электроны в этой области называются «неосновными носителями».

С одной стороны, электроны, инжектированные из эмиттера в базовую область, здесь рекомбинируют с дырками основных носителей заряда, с другой стороны, потому что базовая область слабо легирована с тонким физическим размером, а коллекторный переход находится в обратном смещении. В таком состоянии большая часть электронов достигнет области коллектора посредством дрейфующего движения, образуя ток коллектора.

Чтобы минимизировать рекомбинацию электронов до того, как они достигнут коллекторного перехода, базовая область транзистора должна быть сделана достаточно тонкой, чтобы время, необходимое для диффузии носителей, было меньше, чем время жизни неосновных полупроводниковых носителей.

При этом толщина базы должна быть много меньше диффузионной длины электронов (см. Закон Фика). В современных биполярных транзисторах толщина базовой области обычно составляет несколько десятых микрон.

Следует отметить, что, хотя коллектор и эмиттер легированы N-типом, степень легирования и физические свойства у них не одинаковы. Следовательно, биполярный транзистор следует отличать от двух диодов, соединенных последовательно в противоположных направлениях.

III Типы биполярных транзисторов

Биполярный транзистор состоит из трех различных областей легированного полупроводника: эмиттерной области , базовой области и области коллектора .Эти области представляют собой полупроводники N-типа, P-типа и N-типа в транзисторах типа NPN и полупроводники P-типа, N-типа и P-типа в транзисторах типа PNP. Каждая полупроводниковая область имеет штыревой конец, обычно с буквами E, B и C, обозначающими эмиттер, базу и коллектор.

База физически расположена между эмиттером и коллектором, и она сделана из легированных материалов с высоким сопротивлением. Коллектор окружает основание. Из-за обратного смещения коллекторного перехода электроны отсюда трудно инжектировать в область базы.Это приводит к тому, что коэффициент усиления по току общей базы становится примерно равным 1, в то время как коэффициент усиления по току общего эмиттера больше. Числовое значение.

В биполярном транзисторе NPN площадь коллекторного перехода больше, чем эмиттерного перехода. Кроме того, эмиттер имеет относительно высокую концентрацию легирования.

В нормальных условиях некоторые области биполярных транзисторов имеют асимметричные по физическим свойствам и геометрическим размерам. Предполагая, что транзистор, включенный в схему, расположен в области прямого усилителя, если в это время соединение коллектора и эмиттера транзистора в схеме поменять местами, транзистор выйдет из области прямого усилителя и войдет в рабочую область обратного направления.

Внутренняя структура транзистора определяет его пригодность для работы в области прямого усилителя, поэтому коэффициент усиления по току общей базы и коэффициент усиления по току общего эмиттера в обратной рабочей области намного меньше, чем в области прямого усилителя.

Эта функциональная асимметрия в основном связана с разными уровнями легирования эмиттера и коллектора. Следовательно, в NPN-транзисторе, хотя коллектор и эмиттер оба легированы N-типом, электрические свойства и функции обоих не могут быть взаимозаменяемы вообще.

Эмиттерная область имеет наивысшую степень легирования , коллекторная область является второй, а базовая область имеет наименьшую степень легирования. Кроме того, физические размеры трех регионов также различаются. Базовая область очень тонкая, а площадь коллектора больше, чем площадь эмиттера. Поскольку биполярный транзистор имеет такую структуру материала, он может обеспечивать обратное смещение для коллекторного перехода, но при этом предполагается, что обратное смещение не может быть слишком большим, иначе транзистор будет поврежден.Целью сильного легирования эмиттера является повышение эффективности инжекции электронов из эмиттера в базовую область для достижения максимально возможного усиления по току.

При соединении биполярных транзисторов с общим эмиттером небольшие изменения напряжения, приложенного к базе и эмиттеру, вызовут значительные изменения тока между эмиттером и коллектором. Используя это свойство, вы можете усилить входной ток или напряжение.

Что касается базы биполярного транзистора в качестве входа и коллектора в качестве выхода, двухпортовая сеть может быть проанализирована с помощью теоремы Тевенина.Используя принцип эквивалентности, биполярный транзистор можно рассматривать как источник тока, управляемый напряжением, или источник напряжения, управляемый током.

1.

NPN Тип

NPN-транзистор — это один из двух типов биполярных транзисторов. Он состоит из двух слоев легированных областей N-типа и слоя легированного полупроводника P-типа (основы) между ними. Крошечный ток, подаваемый на базу, будет усилен, создавая больший ток коллектор-эмиттер.

Когда базовое напряжение NPN-транзистора выше, чем напряжение эмиттера, а напряжение коллектора выше, чем базовое напряжение, транзистор находится в состоянии прямого усилителя.В этом состоянии между коллектором и эмиттером транзистора есть ток. Усиленный ток является результатом того, что электроны инжектируются эмиттером в базовую область (неосновные носители в базовой области) и перемещаются к коллектору под действием электрического поля. Поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок , большинство используемых сегодня биполярных транзисторов относятся к типу NPN.

Электрический символ биполярного транзистора NPN показан справа, а стрелка между базой и эмиттером указывает на эмиттер.

Рисунок 2. a) Символ биполярного транзистора NPN b) Символ биполярного транзистора PNP

2.

PNP Тип

Другой тип — биполярный транзистор PNP, который состоит из двух слоев легированных областей P-типа и слоя легированных полупроводников N-типа между ними. Крошечный ток, протекающий через базу, может быть усилен на конце эмиттера. Другими словами, когда базовое напряжение PNP-транзистора ниже, чем у эмиттера, напряжение коллектора ниже, чем базовое напряжение, и транзистор находится в области прямого усилителя.

В символе биполярного транзистора стрелка между базой и эмиттером указывает направление тока. В отличие от типа NPN, стрелка транзистора типа PNP указывает от эмиттера к базе.

3.

Гетеропереход

Биполярный транзистор с гетеропереходом — это улучшенный биполярный транзистор, способный работать на высокой скорости . Исследования показали, что этот транзистор может обрабатывать сверхвысокочастотные сигналы с частотами до нескольких сотен ГГц, поэтому он подходит для приложений, требующих жестких рабочих скоростей, таких как усилители мощности ВЧ и драйверы лазеров.

Гетеропереход — это тип PN-перехода. Два конца этого перехода изготовлены из различных полупроводниковых материалов . В этом типе биполярного транзистора эмиттерный переход обычно имеет структуру гетероперехода, то есть материал с широкой запрещенной зоной используется в области эмиттера, а материал с узкой запрещенной зоной используется в области базы. Обычный гетеропереход использует GaAs для создания основной области и AlxGa1-xAs для создания области эмиттера. С такой структурой гетероперехода эффективность инжекции биполярного транзистора может быть улучшена, а коэффициент усиления по току также может быть увеличен на несколько порядков.

Концентрация легирования в базовой области биполярного транзистора с гетеропереходом может быть значительно увеличена, так что сопротивление базового электрода и ширина базовой области могут быть уменьшены. В традиционном биполярном транзисторе, то есть транзисторе с гомопереходом, эффективность инжекции носителей из эмиттера в базу в основном определяется соотношением легирования эмиттера и базы. В этом случае, чтобы получить более высокую эффективность инжекции, базовая область должна быть слегка легирована, что неизбежно увеличивает базовое сопротивление.

В базовой области состав полупроводникового материала распределен неравномерно, что приводит к постепенному изменению запрещенной зоны базовой области. Эта медленно изменяющаяся ширина запрещенной полосы может создавать внутреннее электрическое поле для неосновных носителей, ускоряющее их через базовую область. Это дрейфовое движение будет иметь синергетический эффект с диффузионным движением, чтобы уменьшить время прохождения электронов через базовую область, тем самым улучшая высокочастотные характеристики биполярного транзистора.

Параметры	Si Биполярный	SiGe HBT	GaAs полевой транзистор	GaAs HEMT	GaAs HBT
Прирост	Обычный	Хорошо	Хорошо	Хорошо	Хорошо
Плотность мощности	Хорошо	Хорошо	Обычный	Отлично	Хорошо
Эффективность	Обычный	Хорошо	Отлично	Хорошо	Хорошо
Знак отличия	Отлично	Хорошо	Отлично	Отлично	Хорошо
Напряжение пробоя	Отлично	Отлично	Хорошо	Хорошо	Хорошо
Одиночный источник питания	√		×	×	√

Хотя для создания транзисторов с гетеропереходом можно использовать множество различных полупроводников, чаще используются транзисторы с гетеропереходом кремний-германий и транзисторы с гетеропереходом на основе арсенида алюминия и галлия.Процесс изготовления транзисторов с гетеропереходом представляет собой кристаллическую эпитаксию, такую как эпитаксия из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD) и молекулярно-лучевая эпитаксия.

IV Параметры

1.

Рассеиваемая мощность коллектора

Максимальная рассеиваемая мощность коллектора биполярного транзистора — это максимальная мощность, при которой устройство может нормально работать при определенной температуре и условиях рассеивания тепла. В тех же условиях, если фактическая мощность превышает это значение, температура транзистора превысит максимально допустимое значение, что ухудшит производительность устройства и даже приведет к физическому повреждению.

2.

Ток и напряжение

Когда ток коллектора увеличивается до определенного значения, хотя биполярный транзистор не будет поврежден, коэффициент усиления по току будет значительно уменьшен. Чтобы транзистор нормально работал, как задумано, необходимо ограничить значение тока коллектора. Кроме того, поскольку биполярные транзисторы имеют два PN перехода, их обратное напряжение смещения не может быть слишком большим, чтобы предотвратить обратный пробой PN перехода.В техническом описании биполярного переходного транзистора эти параметры подробно перечислены.

Когда напряжение обратного смещения коллектора силового биполярного транзистора превышает определенное значение, а ток, протекающий через транзистор, превышает определенный допустимый диапазон, в результате чего мощность транзистора превышает критическую мощность вторичного пробоя, возникает своего рода возникнет опасное явление « секунд пробоя ». В этом случае ток, выходящий за пределы расчетного диапазона, вызовет локальный температурный дисбаланс в различных областях внутри устройства, и температура в некоторых областях будет выше, чем в других областях.

Поскольку легированный кремний имеет отрицательный температурный коэффициент , его проводимость выше, когда он находится при более высокой температуре. Таким образом, более горячая часть может проводить больше тока, и эта часть тока будет генерировать дополнительное тепло, в результате чего локальная температура превысит нормальное значение, и устройство не сможет нормально работать.

Вторичный пробой — это разновидность теплового разгона. При повышении температуры проводимость будет еще больше увеличиваться, вызывая порочный круг и в конечном итоге серьезно разрушая структуру транзистора.Весь процесс вторичной поломки может быть завершен за миллисекунды или микросекунды.

Если эмиттерный переход биполярного транзистора обеспечивает обратное смещение, которое превышает допустимый диапазон и не ограничивает ток, протекающий через транзистор, в эмиттерном переходе произойдет лавинный пробой, который приведет к повреждению устройства.

3.

Температурный дрейф

Как аналоговое устройство, все параметры биполярных транзисторов в той или иной степени зависят от температуры, особенно на коэффициент усиления по току.Согласно исследованиям, каждый раз при повышении температуры на 1 градус Цельсия коэффициент усиления тока увеличивается примерно на 0,5–1%.

4.

Радиационная стойкость

Биполярные транзисторы более чувствительны к ионизирующему излучению . Если транзистор находится в среде ионизирующего излучения, устройство будет повреждено излучением. Повреждение происходит из-за того, что излучение вызывает дефекты в области основания, которые образуют центры рекомбинации в энергетической зоне.Это приведет к более короткому сроку службы неосновных носителей, которые работают в устройстве, что, в свою очередь, постепенно снизит производительность транзистора.

Биполярные транзисторы

типа NPN имеют большую эффективную площадь рекомбинации носителей в радиационной среде, и отрицательное влияние более значимо, чем у транзисторов типа PNP. В некоторых специальных приложениях, таких как электронные системы управления в ядерных реакторах или космических кораблях, должны использоваться специальные меры для смягчения негативного воздействия ионизирующего излучения.

В Рабочая область

В зависимости от состояния смещения трех выводов транзистора можно определить несколько различных рабочих областей биполярного транзистора. В полупроводниках NPN (примечание: профили напряжения PNP-транзисторов и NPN-транзисторов прямо противоположны) по смещению эмиттерного перехода и коллекторного перехода рабочую область можно разделить на:

1.

Область усилителя биполярного транзистора

(1) Область прямого усилителя

Когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный переход — в обратном, транзистор работает в области усилителя.Целью проектирования большинства биполярных транзисторов является получение максимального коэффициента усиления по току с общим эмиттером , бф в области прямого усилителя. Когда транзистор работает в этой области, ток коллектор-эмиттер и ток базы примерно линейны. Из-за усиления по току, когда ток базы немного нарушен, ток коллектор-эмиттер значительно изменится.

(2) Область обратного усилителя

Если вышеупомянутые напряжения смещения эмиттера и коллектора транзистора в области прямого усилителя поменять местами, биполярный транзистор будет работать в области обратного усилителя.В этом режиме работы области эмиттера и коллектора полностью противоположны функциям в области прямого усилителя. Однако, поскольку концентрация легирования коллектора транзистора ниже, чем у эмиттера, эффект, производимый областью обратного усилителя, не такой, как в области прямого усилителя.

Целью конструкции большинства биполярных транзисторов является получение максимального усиления по току прямого усилителя. Следовательно, коэффициент усиления по току в области обратного усилителя будет меньше, чем в области прямого усилителя.Фактически, этот режим работы вряд ли принят, но для предотвращения повреждения устройства или других опасностей, вызванных неправильным подключением, его необходимо учитывать при проектировании. Кроме того, некоторые типы биполярных логических устройств также учитывают область обратного усилителя.

Рис. 3. Отсечка и насыщение BJT в прямом и обратном направлениях

2. Область насыщенности

Когда два PN перехода в биполярном транзисторе оба смещены в прямом направлении, транзистор будет в области насыщения.В это время ток от эмиттера до коллектора транзистора достигает максимального значения. Даже если базовый ток увеличится, выходной ток больше не будет увеличиваться. Область насыщения может использоваться для обозначения высокого уровня логических устройств.

3.

Обрезная область

Если смещение двух PN переходов биполярного транзистора точно противоположно смещению в области насыщения, то транзистор будет в области отсечки.В этом режиме работы выходной ток очень мал (менее 1 мкА для маломощных кремниевых транзисторов и менее даже мкА для германиевых транзисторов), что можно использовать для представления низких уровней в цифровой логике.

4.

Лавина

Когда обратное смещение, приложенное к коллекторному переходу, превышает диапазон, который может выдержать коллекторный переход, PN-переход будет поврежден. Если сила тока достаточно велика, устройство выйдет из строя.

Кроме того, когда мы анализируем и проектируем схемы биполярных транзисторов, следует отметить, что максимальная мощность рассеяния коллектора Pcm биполярного транзистора не может быть превышена. Если рабочая мощность транзистора меньше этого значения, совокупность этих рабочих состояний называется безопасной рабочей зоной. Если рабочая мощность транзистора превышает этот предел, температура устройства выйдет за пределы нормального диапазона, и производительность устройства значительно изменится и даже вызовет повреждение.

Допустимая температура перехода кремниевых транзисторов составляет от 150 до 200 градусов Цельсия. Максимально допустимое рассеивание мощности может быть увеличено за счет уменьшения внутреннего теплового сопротивления, использования радиаторов и принятия таких мер, как воздушное охлаждение, водяное охлаждение и охлаждение масла.

Фактически, нет абсолютной границы между вышеупомянутыми рабочими регионами. В пределах диапазона небольших изменений напряжения (менее нескольких сотен милливольт) между различными областями может быть определенное перекрытие.

Рекомендуемый артикул:

Знакомство с TFT-дисплеями

Устройство и принцип работы полевых транзисторов

Какие методы тестирования и типы транзисторов?

Проверка счетчика транзистора (BJT) | Биполярные переходные транзисторы

Биполярные транзисторы состоят из трехслойного полупроводникового «сэндвича» PNP или NPN. Таким образом, транзисторы регистрируются как два диода, подключенных друг к другу при тестировании с помощью функции «сопротивления» или «проверки диода» мультиметра, как показано на рисунке ниже.Показания низкого сопротивления на базе с черными отрицательными (-) выводами соответствуют материалу N-типа в базе транзистора PNP. На символе на материал N-типа «указывает» стрелка перехода база-эмиттер, которая является базой для этого примера. Эмиттер P-типа соответствует другому концу стрелки перехода база-эмиттер, эмиттеру. Коллектор очень похож на эмиттер, а также является материалом P-типа PN-перехода.

Проверка счетчика транзисторов PNP: (a) прямые B-E, B-C, сопротивление низкое; (б) обратные B-E, B-C, сопротивление ∞.

Здесь я предполагаю использовать мультиметр с функцией только одного диапазона (сопротивления) для проверки PN-переходов. Некоторые мультиметры оснащены двумя отдельными функциями проверки целостности цепи: сопротивлением и «проверкой диодов», каждая из которых имеет собственное назначение. Если ваш измеритель имеет назначенную функцию «проверки диодов», используйте ее, а не диапазон «сопротивления», и измеритель будет отображать фактическое прямое напряжение PN-перехода, а не только то, проводит ли он ток.

Показания счетчика, конечно, будут прямо противоположными для NPN-транзистора, с обоими PN-переходами, обращенными в другую сторону. Показания низкого сопротивления с красным (+) выводом на базе являются «противоположным» состоянием для NPN-транзистора.

Если в этом тесте используется мультиметр с функцией «проверки диодов», будет обнаружено, что переход эмиттер-база имеет немного большее прямое падение напряжения, чем переход коллектор-база. Эта прямая разница напряжений возникает из-за несоответствия в концентрации легирования между эмиттерной и коллекторной областями транзистора: эмиттер представляет собой гораздо более легированный кусок полупроводникового материала, чем коллектор, в результате чего его соединение с базой создает более высокое прямое напряжение. уронить.

Зная это, становится возможным определить, какой провод какой на немаркированном транзисторе. Это важно, потому что упаковка транзисторов, к сожалению, не стандартизирована. Конечно, все биполярные транзисторы имеют три провода, но расположение трех проводов на физическом корпусе не организовано в каком-либо универсальном стандартизированном порядке.

Предположим, технический специалист находит биполярный транзистор и приступает к измерению целостности цепи с помощью мультиметра, установленного в режиме «проверки диодов».Измеряя между парами проводов и записывая значения, отображаемые измерителем, технический специалист получает данные, показанные на рисунке ниже.

Касательный провод счетчика 1 (+) и 2 (-): «OL»
Касательный провод счетчика 1 (-) и 2 (+): «OL»
Касательный провод измерителя 1 (+) и 3 (-): 0,655 В
Касательный провод счетчика 1 (-) и 3 (+): «OL»
Касательный провод измерителя 2 (+) и 3 (-): 0,621 В <
Касательный провод счетчика 2 (-) и 3 (+): «OL»

Неизвестный биполярный транзистор.Какие терминалы являются эмиттерным, базовым и коллекторным? Показания омметра между клеммами.

Единственными комбинациями контрольных точек, дающими показания измерителя, являются провода 1 и 3 (красный измерительный провод на 1 и черный измерительный провод на 3) и провода 2 и 3 (красный измерительный провод на 2 и черный измерительный провод на 3). Эти два показания должны указывать на прямое смещение перехода эмиттер-база (0,655 В) и перехода коллектор-база (0,621 В).

Теперь мы ищем один провод, общий для обоих наборов показаний проводимости.Это должно быть базовое соединение транзистора, потому что база является единственным слоем трехслойного устройства, общим для обоих наборов PN-переходов (эмиттер-база и коллектор-база). В этом примере этот провод имеет номер 3 и является общим для комбинаций контрольных точек 1-3 и 2-3. В обоих этих наборах показаний измерителя тестовый провод черный (-) касался провода 3, что говорит нам о том, что база этого транзистора сделана из полупроводникового материала N-типа (черный = отрицательный). Таким образом, транзистор представляет собой PNP с базой на проводе 3, эмиттером на проводе 1 и коллектором на проводе 2, как показано на рисунке ниже.

E и C высокий R: 1 (+) и 2 (-): «OL»
C и E высокий R: 1 (-) и 2 (+): «OL»
E и B вперед: 1 (+) и 3 (-): 0,655 V
E и B реверс: 1 (-) и 3 (+): «OL»
C и B вперед: 2 (+) и 3 (-): 0,621 В
C и B реверс: 2 (-) и 3 (+): «OL»

Клеммы BJT, идентифицированные омметром.

Обратите внимание, что базовый провод в этом примере — это , а не — средний вывод транзистора, как можно было бы ожидать от трехслойной «сэндвич-модели» биполярного транзистора.Это случается довольно часто и сбивает с толку новичков, изучающих электронику. Единственный способ узнать, какой именно провод — это проверить счетчик или обратиться к документации производителя на этот конкретный номер детали транзистора.

Знание того, что биполярный транзистор ведет себя как два встречных диода при тестировании с помощью измерителя проводимости, полезно для идентификации неизвестного транзистора исключительно по показаниям измерителя. Это также полезно для быстрой функциональной проверки транзистора.Если бы техник должен был измерить непрерывность в более чем двух или любых менее чем двух из шести комбинаций измерительных выводов, он или она немедленно узнал бы, что транзистор неисправен (или что это не биполярный транзистор, а скорее что-то еще — отличная возможность, если для точной идентификации нельзя сослаться на номера деталей!). Однако модель транзистора «два диода» не может объяснить, как и почему он действует как усилительное устройство.

Чтобы лучше проиллюстрировать это, давайте рассмотрим одну из схем транзисторного переключателя, используя физическую схему на рисунке ниже, а не схематический символ, представляющий транзистор.Таким образом будет легче увидеть два PN-перехода.

Небольшой ток базы, протекающий в переходе база-эмиттер с прямым смещением, позволяет протекать большому току через переход база-коллектор с обратным смещением.

Диагональная стрелка серого цвета показывает направление тока через переход эмиттер-база. Эта часть имеет смысл, поскольку ток течет от базы P-типа к эмиттеру N-типа: переход явно смещен в прямом направлении.А вот переход база-коллектор — совсем другое дело. Обратите внимание, как толстая стрелка серого цвета указывает в направлении потока тока (вниз) от коллектора к базе. С основанием из материала P-типа и коллектором из материала N-типа. База и коллектор имеют обратное смещение, которое препятствует прохождению тока. Однако насыщенный транзистор оказывает очень слабое сопротивление току на всем пути от коллектора до эмиттера, о чем свидетельствует свечение лампы!

Очевидно, что здесь происходит что-то, что противоречит простой объяснительной модели биполярного транзистора «с двумя диодами».Когда я впервые узнал о работе транзисторов, я попытался построить свой собственный транзистор из двух последовательно включенных диодов, как показано на рисунке ниже.

Пара последовательно соединенных диодов не работает как транзистор, и ток не может протекать через лампу!

В транзисторе обратное смещение перехода база-коллектор предотвращает ток коллектора, когда транзистор находится в режиме отсечки (то есть, когда ток базы отсутствует). Если соединение база-эмиттер смещено в прямом направлении управляющим сигналом, нормальное блокирующее действие перехода база-коллектор отменяется, и ток разрешается через коллектор, несмотря на тот факт, что ток идет «неправильным путем» через этот PN соединение.Это действие зависит от квантовой физики полупроводниковых переходов и может иметь место только тогда, когда два перехода должным образом разнесены и концентрации легирования трех слоев правильно пропорциональны. Два диода, соединенные последовательно, не соответствуют этим критериям; верхний диод никогда не может «включиться» при обратном смещении, независимо от того, сколько тока проходит через нижний диод в контуре базового провода. См. Раздел «Биполярные переходные транзисторы», глава 2, для получения более подробной информации.

То, что концентрации легирования играют решающую роль в особых возможностях транзистора, также подтверждается тем фактом, что коллектор и эмиттер не являются взаимозаменяемыми.Если рассматривать транзистор просто как два соединенных друг с другом PN перехода или просто как простой сэндвич из материалов N-P-N или P-N-P, может показаться, что любой конец транзистора может служить коллектором или эмиттером. Однако это не так. При подключении «в обратном направлении» в цепи ток база-коллектор не сможет управлять током между коллектором и эмиттером. Несмотря на то, что эмиттерный и коллекторный слои биполярного транзистора имеют одно и то же легирование типа (N или P), коллектор и эмиттер определенно не идентичны!

Переход база-эмиттер допускает ток, поскольку он смещен в прямом направлении, в то время как переход база-коллектор имеет обратное смещение.Действие базового тока можно представить как «открытие затвора» для тока через коллектор. Более конкретно, любая заданная величина тока база-эмиттер допускает ограниченную величину тока база-коллектор.

В следующем разделе это ограничение тока транзистора будет исследовано более подробно.

ОБЗОР:

При тестировании мультиметром в режимах «сопротивление» или «проверка диодов» транзистор ведет себя как два соединенных друг с другом PN (диодных) перехода.
PN-переход эмиттер-база имеет немного большее прямое падение напряжения, чем PN-переход коллектор-база, из-за более сильного легирования полупроводникового слоя эмиттера.
Переход база-коллектор с обратным смещением обычно блокирует прохождение любого тока через транзистор между эмиттером и коллектором. Однако этот переход начинает проводить, если ток проходит через базовый провод. Базовый ток можно рассматривать как «открытие затвора» для определенного ограниченного количества тока через коллектор.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Работа в активном режиме (BJT) | Биполярные переходные транзисторы

Когда транзистор находится в полностью выключенном состоянии (например, разомкнутый ключ), говорят, что он находится в состоянии отсечки отсечки . И наоборот, когда он полностью проводящий между эмиттером и коллектором (пропускает через коллектор столько тока, сколько позволяет источник питания коллектора и нагрузка), говорят, что он находится в состоянии насыщения . Это два двух режимов работы, которые исследовали до сих пор при использовании транзистора в качестве переключателя.

Однако биполярные транзисторы не должны ограничиваться этими двумя крайними режимами работы. Как мы узнали в предыдущем разделе, базовый ток «открывает ворота» для ограниченного количества тока через коллектор. Если этот предел для управляемого тока больше нуля, но меньше максимально допустимого для цепи питания и нагрузки, транзистор будет «дросселировать» ток коллектора в режиме где-то между отсечкой и насыщением. Этот режим работы называется активным режимом .

Отсечка, насыщенность и активный режим

Автомобильная аналогия для работы транзистора выглядит следующим образом:

Режим отключения — — это состояние отсутствия движущей силы, создаваемой механическими частями автомобиля, чтобы заставить его двигаться. В режиме отсечки тормоз включен (нулевой базовый ток), предотвращая движение (ток коллектора).

Активный режим – — это автомобиль, движущийся с постоянной контролируемой скоростью (постоянный контролируемый ток коллектора) в соответствии с указаниями водителя.

S aturation — Автомобиль, движущийся по крутому склону, не позволяет ему двигаться так быстро, как этого хочет водитель. Другими словами, «насыщенный» автомобиль — это автомобиль с нажатой педалью акселератора (базовый ток требует большего тока коллектора, чем может обеспечить цепь питания / нагрузки). Давайте настроим схему для моделирования SPICE, чтобы продемонстрировать, что происходит, когда транзистор находится в активном режиме работы.(Рисунок ниже)

 
моделирование биполярного транзистора
i1 0 1 постоянного тока 20u
q1 2 1 0 mod1
вамметр 3 2 постоянного тока 0
v1 3 0 постоянного тока
.model mod1 npn
.dc v1 0 2 0,05
.plot dc i (вамметр)
.конец

Схема для моделирования SPICE в «активном режиме» и список соединений.

«Q» — это стандартное буквенное обозначение транзистора на принципиальной схеме, точно так же, как «R» — для резистора, а «C» — для конденсатора. В этой схеме у нас есть NPN-транзистор, питаемый от батареи (V1) и управляемый током через источник тока (I1).

Источник тока — это устройство, которое выводит определенное количество тока, генерируя такое же или меньшее напряжение на своих выводах, чтобы обеспечить точное количество тока через него. Источники тока, как известно, трудно найти в природе (в отличие от источников напряжения, которые, напротив, пытаются поддерживать постоянное напряжение, выдавая столько или меньше тока для выполнения этой задачи), но их можно смоделировать с помощью небольшого набора электронных компонентов. . Как мы скоро увидим, сами транзисторы имеют тенденцию имитировать поведение источника тока при постоянном токе в своей способности регулировать ток при фиксированном значении.

В моделировании SPICE мы установим источник тока (I1) на постоянное значение 20 мкА, затем изменим источник напряжения (V1) в диапазоне от 0 до 2 вольт и будем отслеживать, сколько тока проходит через него. «Пустая» батарея (вамметр) на рисунке выше с ее выходом 0 В служит просто для обеспечения SPICE схемным элементом для измерения тока.

A Переменное напряжение коллектора от 0 до 2 В при постоянном токе базы 20 мкА дает постоянный ток коллектора 2 мА в области насыщения.

Постоянный базовый ток 20 мкА устанавливает ограничение тока коллектора в 2 мА, что ровно в 100 раз больше. Обратите внимание, насколько плоская кривая (рисунок выше) для тока коллектора в диапазоне напряжения батареи от 0 до 2 вольт. Единственное исключение из этого невыразительного графика — в самом начале, когда батарея увеличивается с 0 вольт до 0,25 вольт. Здесь ток коллектора быстро увеличивается от 0 ампер до своего предельного значения 2 мА.

Давайте посмотрим, что произойдет, если мы изменим напряжение батареи в более широком диапазоне, на этот раз от 0 до 50 вольт.Мы сохраним базовый ток на уровне 20 мкА. (Рисунок ниже)

моделирование биполярного транзистора
i1 0 1 постоянного тока 20u
q1 2 1 0 mod1
вамметр 3 2 постоянного тока 0
v1 3 0 постоянного тока
.model mod1 npn
.dc v1 0 50 2
.plot dc i (вамметр)
.конец

Качающееся напряжение коллектора от 0 до 50 В при постоянном токе базы 20 мкА дает постоянный ток коллектора 2 мА.

Тот же результат! Ток коллектора на рисунке выше стабильно составляет 2 мА, хотя напряжение аккумулятора (v1) варьируется от 0 до 50 вольт.Из нашего моделирования может показаться, что напряжение между коллектором и эмиттером мало влияет на ток коллектора, за исключением очень низких уровней (чуть выше 0 вольт). Транзистор действует как регулятор тока, пропуская через коллектор ровно 2 мА и не более.

Теперь посмотрим, что произойдет, если мы увеличим управляющий ток (I1) с 20 мкА до 75 мкА, снова изменим напряжение аккумулятора (V1) с 0 до 50 вольт и построим график тока коллектора, как показано на рисунке ниже.

моделирование биполярного транзистора
i1 0 1 постоянного тока 75u
q1 2 1 0 mod1
вамметр 3 2 постоянного тока 0
v1 3 0 постоянного тока
.модель mod1 npn
.dc v1 0 50 2 i1 15u 75u 15u
.plot dc i (вамметр)
.конец

Качающееся напряжение коллектора от 0 до 50 В (.dc v1 0 50 2) при постоянном токе базы 75 мкА дает постоянный ток коллектора 7,5 мА. Другие кривые генерируются с помощью развертки по току (i1 15u 75u 15u) в операторе анализа постоянного тока (.dc v1 0 50 2 i1 15u 75u 15u).

Неудивительно, что SPICE дает нам похожий график: ровная линия, на этот раз стабильная на уровне 7,5 мА — ровно в 100 раз больше базового тока — в диапазоне напряжений батареи от чуть выше 0 вольт до 50 вольт.Похоже, что ток базы является решающим фактором для тока коллектора, напряжение батареи V1 не имеет значения, пока оно выше определенного минимального уровня.

Это соотношение напряжение / ток полностью отличается от того, что мы привыкли видеть на резисторе. С резистором ток увеличивается линейно с увеличением напряжения на нем. Здесь, с транзистором, ток от эмиттера к коллектору остается ограниченным на фиксированном максимальном значении независимо от того, насколько высоко увеличивается напряжение на эмиттере и коллекторе.

Часто бывает полезно наложить несколько графиков ток / напряжение коллектора для разных базовых токов на один график, показанный на рисунке ниже. Набор подобных кривых — по одной кривой, построенной для каждого отдельного уровня тока базы — для конкретного транзистора называется характеристическими кривыми транзистора :

.
Зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер для различных токов базы.
Каждая кривая на графике отражает ток коллектора транзистора, построенный в диапазоне напряжений между коллектором и эмиттером для заданной величины тока базы.Поскольку транзистор имеет тенденцию действовать как регулятор тока, ограничивая ток коллектора до пропорции, установленной током базы, полезно выразить эту пропорцию как стандартную меру производительности транзистора. В частности, отношение тока коллектора к току базы известно как отношение Beta (обозначается греческой буквой β):
Иногда коэффициент β обозначается как «h fe », — метка, используемая в разделе математического анализа полупроводников, известном как « гибридных параметров », который стремится достичь точного предсказания характеристик транзистора с помощью подробных уравнений.Переменных гибридных параметров много, но каждая помечена общей буквой «h» и определенным нижним индексом. Переменная «hfe» — это просто еще один (стандартизованный) способ выражения отношения тока коллектора к току базы, и она взаимозаменяема с «β». Коэффициент β безразмерный.
β для любого транзистора определяется его конструкцией: он не может быть изменен после изготовления. Два транзистора одинаковой конструкции в точности совпадают из-за физических переменных, влияющих на β.Если конструкция схемы основана на равных отношениях β между несколькими транзисторами, «согласованные наборы» транзисторов могут быть приобретены за дополнительную плату. Однако обычно считается плохой практикой проектирования конструировать схемы с такими зависимостями.
β транзистора не остается стабильным для всех условий эксплуатации . Для реального транзистора коэффициент β может изменяться более чем в 3 раза в пределах его рабочего тока. Например, транзистор с заявленным β, равным 50, может тестироваться с отношениями Ic / Ib от 30 до 100, в зависимости от величины тока коллектора, температуры транзистора и частоты усиленного сигнала, среди других факторов.Для учебных целей достаточно принять постоянное значение β для любого данного транзистора; поймите, что реальная жизнь не так проста!
Иногда для понимания полезно «смоделировать» сложные электронные компоненты с помощью набора более простых и понятных компонентов. Модель на рисунке ниже используется во многих вводных текстах по электронике.
Модель элементарного диодно-резисторного транзистора.
В этой модели транзистор представляет собой комбинацию диода и реостата (переменного резистора).Ток через диод база-эмиттер контролирует сопротивление реостата коллектор-эмиттер (как показано пунктирной линией, соединяющей два компонента), тем самым управляя током коллектора. Транзистор NPN смоделирован на показанном рисунке, но транзистор PNP будет немного отличаться (только диод база-эмиттер будет перевернут).
Эта модель успешно иллюстрирует основную концепцию транзисторного усиления: как сигнал тока базы может влиять на ток коллектора.Однако модель неверно передает понятие установленной величины сопротивления коллектор-эмиттер для данной величины базового тока. Если бы это было правдой, транзистор вообще не регулировал бы ток коллектора , как показывают характеристические кривые. Вместо того, чтобы кривые коллекторного тока сглаживались после их кратковременного подъема по мере увеличения напряжения коллектор-эмиттер, коллекторный ток был бы прямо пропорционален напряжению коллектор-эмиттер, постоянно возрастая по прямой линии на графике.
Лучшая модель транзистора, часто встречающаяся в более продвинутых учебниках, показана на рисунке ниже.
Модель источника тока транзистора.
Транзистор представляет собой комбинацию диода и источника тока, при этом на выходе источника тока устанавливается значение, кратное (коэффициент β) базовому току. Эта модель гораздо точнее отображает истинные входные / выходные характеристики транзистора: ток базы устанавливает определенную величину тока коллектора , а не определенную величину сопротивления коллектора-эмиттера , как предполагает первая модель.Кроме того, эта модель предпочтительна при выполнении сетевого анализа транзисторных схем, поскольку источник тока является хорошо изученным теоретическим компонентом. К сожалению, использование источника тока для моделирования поведения транзистора по управлению током может ввести в заблуждение: ни в коем случае транзистор никогда не будет действовать как источник электрической энергии. Источник тока не моделирует тот факт, что его источником энергии является внешний источник питания, подобный усилителю.
ОБЗОР:
Транзистор находится в активном режиме , если он работает где-то между полностью включенным (насыщение) и полностью выключенным (отсечка).
Базовый ток регулирует ток коллектора. Под правилом , регулирующим , мы подразумеваем, что ток коллектора не может быть больше, чем позволяет ток базы.
Соотношение между током коллектора и током базы называется «бета» (β) или «hfe».
β отношения различны для каждого транзистора, а
β изменяется для разных условий эксплуатации.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Как работает транзистор?
Транзистор был изобретен Уильямом Шокли в 1947 году.Транзистор — это трехконтактное полупроводниковое устройство, которое может использоваться для коммутации приложений, усиления слабых сигналов, а тысячи и миллионы транзисторов соединены между собой и встроены в крошечную интегральную схему / микросхему, которая составляет память компьютера.
Транзистор
Что такое транзистор?
Транзистор — это полупроводниковое устройство, которое может работать как усилитель сигнала или как твердотельный переключатель. Транзистор можно рассматривать как два p-n перехода, которые расположены спина к спине.
Структура имеет два PN перехода с очень маленькой базой между двумя удаленными областями коллектора и эмиттера. Существует три основных классификации транзисторов, каждая со своими обозначениями, характеристиками, конструктивными параметрами и областями применения.
Биполярный переходной транзистор
BJT считаются устройствами, управляемыми током, и имеют относительно низкий входной импеданс. Они доступны как типа NPN или PNP. Обозначение описывает полярность полупроводникового материала, из которого изготовлен транзистор.
Типы биполярных транзисторов
Направление стрелки, показанной в символе транзистора, указывает направление тока через него. Таким образом, в типе NPN ток выходит из вывода эмиттера. Тогда как в PNP ток идет в эмиттер.
Полевые транзисторы
Полевые транзисторы
относятся к устройствам, управляемым напряжением, которые имеют высокий входной импеданс. Полевые транзисторы подразделяются на две группы: полевые транзисторы с переходным эффектом (JFET) и полевые транзисторы с металлооксидным полупроводником (MOSFET).
Полевые транзисторы
Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET)
Аналогичен описанному выше полевому транзистору JFET, за исключением того, что входное напряжение связано с транзистором емкостной связью. Устройство потребляет мало энергии, но его легко повредить статическим разрядом.
МОП-транзистор (nMOS и pMOS)
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)
IGBT — новейшая разработка транзисторов. Это гибридное устройство, которое сочетает в себе характеристики как BJT с емкостной связью, так и устройства NMOS / PMOS с высокоомным входом.
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)
Как работает транзистор — биполярный переходной транзистор
В этой статье мы обсудим работу биполярного транзистора. BJT — это трехпроводное устройство с эмиттером, коллектором и базовым выводом. По сути, BJT — это устройство, управляемое током. Внутри BJT существуют два P-N перехода.
Один PN-переход существует между эмиттером и базовой областью, второй существует между коллектором и базовой областью. Небольшое количество тока, протекающего между эмиттером и базой (ток базы измеряется в микроамперах), может управлять достаточно большим током, протекающим через устройство от эмиттера к коллектору (ток коллектора измеряется в миллиамперах).
Биполярные транзисторы доступны в комплементарном виде в зависимости от полярности. NPN имеет эмиттер и коллектор из полупроводникового материала N-типа, а основным материалом является полупроводниковый материал P-типа. В PNP эти полярности просто меняются местами, эмиттер и коллектор — это полупроводниковый материал P-типа, а основа — материалы N-типа.
Функции транзисторов NPN и PNP в основном одинаковы, но полярность источника питания для каждого типа меняется на обратную.Единственное существенное различие между этими двумя типами состоит в том, что транзистор NPN имеет более высокую частотную характеристику, чем транзистор PNP (поскольку поток электронов быстрее, чем поток дырок). Поэтому в высокочастотных приложениях используются транзисторы NPN.
В обычном режиме BJT переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор — в обратном направлении. Когда ток течет через переход база-эмиттер, ток также течет в цепи коллектора. Он больше и пропорционален таковому в базовой цепи.
Чтобы объяснить, как это происходит, взят пример NPN-транзистора. Те же принципы используются для p-n-p транзистора, за исключением того, что носителем тока являются дырки, а не электроны, и напряжения меняются местами.
Работа BJT
Эмиттер устройства NPN изготовлен из материала n-типа, поэтому основными носителями являются электроны. Когда переход база-эмиттер смещен вперед, электроны перемещаются из области n-типа в область p-типа, а дырки перемещаются в область n-типа.
Когда они достигают друг друга, они объединяются, позволяя току течь через соединение. Когда переход смещен в обратном направлении, дырки и электроны удаляются от перехода, теперь между двумя областями образуется обедненная область, и ток не течет.
Цепь смещения транзистора BJT NPN
Когда между базой и эмиттером протекает ток, электроны покидают эмиттер и перетекают в базу, как показано на приведенной выше диаграмме. Как правило, электроны объединяются, когда достигают области обеднения.
Однако уровень легирования в этой области очень низкий, а основание также очень тонкое. Это означает, что большая часть электронов может перемещаться через эту область без рекомбинации с дырками. В результате электроны дрейфуют к коллектору (из-за положительного потенциала коллектора).
Таким образом, они могут проходить через то, что фактически является обратным смещенным переходом, и ток течет в цепи коллектора.
Было обнаружено, что ток коллектора значительно выше, чем ток базы, и поскольку доля электронов, соединяющихся с дырками, остается неизменной, ток коллектора всегда пропорционален току базы.
Отношение тока базы к току коллектора обозначается греческим символом β. Обычно отношение β может составлять от 50 до 500 для малосигнального транзистора.
Это означает, что ток коллектора будет в 50-500 раз больше, чем ток базовой области. Для мощных транзисторов значение β, вероятно, будет меньше, число 20 не является необычным.
Применение транзисторов
Наиболее распространенные применения транзисторов включают аналоговые и цифровые переключатели, регуляторы мощности, мультивибраторы, различные генераторы сигналов, усилители сигналов и контроллеры оборудования.
Транзисторы являются основными строительными блоками интегральных схем и самой современной электроники.
Основное применение транзисторов — микропроцессоры, которые снова и снова содержат более миллиарда транзисторов в каждом отдельном кристалле.
Надеюсь, эта статья предоставляет адекватную информацию о том, как работает транзистор? Для самостоятельной разработки инновационных проектов в области электрики и электроники вы можете обратиться к нам, разместив свои идеи и комментарии относительно этой статьи в разделе комментариев ниже.
Активные компоненты — Restarters Wiki
На этой странице описаны активные компоненты: диоды и выпрямители, транзисторы и интегральные схемы, а также способы их идентификации и понимания их общих режимов отказа, а также способы их тестирования.
Сводка
Основными «тяжеловесами» электронных компонентов, которые выполняют реальную работу, являются диоды и выпрямители, транзисторы и интегральные схемы (ИС). Мы узнаем, как их идентифицировать, что они делают, как иногда терпят неудачу и как их проверять.
Вы можете прочитать эту страницу отдельно, если хотите, но, если вы еще не знакомы с основами теории электричества и электроники, вы, я думаю, извлеките из нее больше пользы, если сначала прочтете «Электрические цепи, вольты, амперы, ватты и омы».
Диоды и выпрямители
Диоды — это 2 оконечных устройства. Самые распространенные типы просто позволяют току течь в одном направлении, но не в другом. Они очень часто используются в источниках питания для преобразования входной сети переменного тока (переменный ток — непрерывно меняющийся по направлению) в постоянный ток (однонаправленный постоянный ток) в соответствии с требованиями электронного оборудования.В этом приложении они известны как выпрямительные диоды и могут использоваться для обработки значительного количества энергии. Диоды Шоттки — это особый тип диодов, используемых, в частности, в современных импульсных источниках питания, в которых не используется трансформатор с железным сердечником.
Вы можете преобразовать переменный ток в постоянный с помощью одного выпрямительного диода, который просто блокирует отрицательные полупериоды, но чаще всего 4 диода будут использоваться в так называемой схеме мостового выпрямителя, которая направляет как положительные, так и отрицательные полупериоды в нагрузка в том же направлении.Эти 4 диода могут тогда поставляться в одном корпусе с 4 выводами.
Выпрямитель диодного моста в работе.
Сигнальные диоды в принципе точно такие же, но используются в схемах, где потребляемая мощность обычно очень мала. Они являются ключевым элементом в радиоприемнике с кристаллами, используемым для извлечения звука из радиосигнала, а также находят применение в логических схемах и во многих других местах.
Стабилитроны — еще один специализированный тип, который блокирует обратный ток только до четко определенного напряжения.Они используются в некоторых источниках питания, чтобы дать опорное напряжение, относительно которого для установки выходного напряжения.
Светодиоды
(светоизлучающие диоды) представляют собой специализированный тип, в котором энергия электронов, проходящих через них, преобразуется непосредственно в видимый или инфракрасный свет.
Идентификация
Диоды имеют 2 вывода, как и резисторы, но обычно имеют окрашенную полосу вокруг одного конца. Это конец, из которого вытекает положительный ток. Очень распространенный тип выпрямительного диода имеет обозначение 1N400n или более мощный вариант — 1N540n, где «n» — это цифра, указывающая максимальное напряжение, для которого он может использоваться.Сцепление из 4 из них или мостовой выпрямитель в одном четырехполюсном корпусе часто можно увидеть рядом с сетевым трансформатором с железным сердечником или рядом с входом сети.
Сигнальные диоды и стабилитроны часто поставляются в очень маленьком стеклянном корпусе.
Светодиоды
легко узнать по прозрачной или цветной прозрачной упаковке. Иногда (например, в игрушках) светодиод имеет кремниевый чип, встроенный в корпус, чтобы он мигал или мерцал, или чтобы исключить необходимость во внешнем резисторе.Иногда два или более светодиода объединяются в один корпус, чтобы дать несколько цветов.
Диагностика и ремонт
Очень многие цифровые измерительные приборы, даже самые дешевые, имеют функцию проверки диодов. Подключите красный измерительный провод к концу диода с окрашенной полосой, а черный провод — к другому концу. Большинство диодов должны давать показание около 0,7 В, за исключением диодов Шоттки, для которых оно будет больше похоже на 0,4 В. Все, что намного ближе к нулю, или низкое показание с перевернутыми выводами указывает на отказ диода.С другой стороны, светодиод будет давать гораздо более высокие показания от 1,8 В до 4 В, что во многих случаях выходит за пределы диапазона тестового счетчика.
Светодиоды редко выходят из строя, если не используются серьезно. Их можно проверить, подключив их к батарее на 3–9 В последовательно с резистором между 330 Ом и 1 кОм. Отрицательный вывод часто обозначается плоской стороной на стороне упаковки.
Транзисторы
Транзисторы имеют 3 подключения. Они используются для усиления слабого сигнала или для включения и выключения тока.В этом разделе мы также рассмотрим тиристоры и симисторы, которые связаны между собой.
Есть 2 типа транзисторов:
Биполярные или Соединительные транзисторы . Три клеммы известны как эмиттер , базовый и коллектор . Ток течет от эмиттера к коллектору, но может только пропорционально гораздо меньшему току, который вы подаете в базу.
Полевые транзисторы (полевые транзисторы).В них 3 вывода известны как исток , затвор и сток . Ток течет от истока к стоку, но контролируется напряжением, которое вы прикладываете к затвору.
Каждый тип поставляется в двух дополнительных вариантах или полярностей : биполярные транзисторы являются NPN или PNP, а полевые транзисторы являются N-канальными или P-канальными. Направление тока и напряжения в двух вариантах меняется на противоположное.
Кроме того, полевые транзисторы бывают нескольких типов, например, режим повышения или истощения и режим перехода (jFET) в сравнении с полевым транзистором с изолированным затвором.
Тиристор — это, по сути, транзисторы PNP и NPN, объединенные в один, и действует как защелкивающийся переключатель. Симистор выполняет ту же работу, но предназначен для работы от переменного тока. Диммерные переключатели содержат симистор.
Идентификация
Транзисторы
и их собратья довольно легко узнать как почти единственные компоненты, имеющие всего 3 ножки.
Практически все маркируются своим кодом типа, который не следует путать с кодом даты изготовления или другой маркировкой. Поиск кода типа с помощью поисковой системы в Интернете и просмотр таблицы данных — это единственное визуальное средство различения биполярных и полевых транзисторов и определения их полярности или идентификации тиристора или симистора и идентификации 3 выводов.
Очень распространенное семейство регуляторов напряжения отличается от транзистора только визуально по номеру типа. Обычно это 78 или 79, необязательно буква, за которой следуют 2 цифры, например 78L05. Это интегральные схемы, о которых мы поговорим позже.
Диагностика и ремонт
Многие цифровые измерительные приборы, даже некоторые из самых дешевых, имеют функцию проверки транзисторов для биполярных транзисторов, часто обозначаемую h _FE, и с отдельными гнездами или положениями переключателей для PNP и NPN.Найдите эмиттер, базу и коллектор и вставьте их в соответствующие отверстия тестового гнезда. Можно ожидать значений от 20 до 500.
В качестве альтернативы, если в вашем измерительном приборе есть только устройство для проверки диодов, биполярный транзистор можно проверить как два диода. Подключите положительный измерительный провод к базе, а отрицательный — к эмиттеру и коллектору по очереди. Оба должны дать показание около 0,7 В для транзистора NPN или индикацию выхода за пределы диапазона для PNP.Теперь подключите отрицательный измерительный провод к базе. На этот раз вы должны получить 0,7 В для PNP или вне диапазона для NPN. В случае старых германиевых транзисторов от старинного радиоприемника ожидайте показание около 0,3 В вместо 0,7 В. Если какое-либо из показаний намного ниже ожидаемого, или вы получаете что-то, кроме диапазона с измерительными выводами между эмиттером и коллектором (при этом не касаясь базы), то транзистор мертв.
При замене транзистора очень важно установить замену точно так же, как оригинал.
Аудиоусилитель часто использует в выходном каскаде комплементарную пару транзисторов PNP и NPN. Иногда они вызывают короткое замыкание между эмиттером и коллектором, что приводит к перегоранию предохранителя. При замене транзисторов обязательно очистите радиатор и замените теплопроводящую пасту или изолирующую шайбу. При замене дополнительной пары будьте очень осторожны, чтобы не спутать их.
Полевые транзисторы имеют тенденцию быть более надежными, но простой тест состоит в том, чтобы поочередно подключить измерительный прибор между затвором, истоком и стоком.Следует указать бесконечное сопротивление, за исключением jFET, где он будет вести себя как диод.
Интегральные схемы
Методы изготовления множества электронных компонентов и их соединений на кремниевом кристалле для формирования «интегральной схемы» или ИС были впервые разработаны в 1960-х годах. Они лежат в основе современной революции в области электроники и информационных технологий и в 2000 году принесли ключевым игрокам Нобелевскую премию по физике.
Существует много тысяч различных типов интегральных схем (или ИС), начиная от простейших типов, некоторые из которых были доступны в течение 30-40 лет, до новейших и наиболее сложных, содержащих миллиарды элементов схем. .
Идентификация
Некоторые микросхемы имеют всего 2 или 3 соединения. Самыми распространенными в этом классе являются регуляторы напряжения, внешне очень похожие на силовые транзисторы. Как правило, на них напечатано обозначение типа, состоящее из 2 цифр «78» или «79», необязательно буквы, а затем еще 2 цифр, обозначающих напряжение, например 78M05. 78 типов производят положительное регулируемое напряжение, а 79 типов — отрицательное.
Большинство микросхем имеют от 8 до многих сотен контактов (обычно называемых контактами), обычно в черном пластиковом корпусе.Паз на одном конце корпуса или точка в углу указывает, какой контакт 1 (остальные контакты пронумерованы по порядку). На всех микросхемах сверху напечатано обозначение типа.
Более простые и обычные ИС поставляются в корпусе с двойным расположением выводов (DIL) с рядом выводов с каждой стороны на расстоянии 0,1 дюйма. В современном оборудовании очень мелкое расстояние между выводами используется в корпусах для поверхностного монтажа для всех более сложные ИС и даже многие более простые.
Диагностика и ремонт
ИС
могут быть необратимо повреждены статическим электричеством.Хотя они обычно содержат защиту от статического электричества до определенного уровня, следует принимать меры по защите от статического электричества для более дорогих и сложных типов, таких как те, которые используются в компьютерах, особенно в условиях низкой влажности или если нейлоновые ковры или одежда могут создавать статическое электричество. Эти меры предосторожности состоят в частом заземлении путем прикосновения к батарее отопления или прибора заземленным металлическим корпусом, а также в использовании антистатического браслета и коврика.
Большинство микросхем надежны, но отказы могут быть результатом неисправности в другом месте цепи, неправильного подключения аккумулятора или источника питания, статического электричества, удара молнии поблизости или ядерного взрыва (но в последнем случае у вас будет другие вещи, о которых нужно беспокоиться).ИС усилителя мощности звука может выйти из строя из-за перегрузки или короткого замыкания на выходе.
Регуляторы напряжения и другие устройства с малым количеством выводов легко заменяются другими того же типа.
ИС DIL можно снимать и заменять с небольшой осторожностью и терпением, используя припойную присоску и / или припой для отпайки контактов. Следите за любыми признаками того, что медные дорожки печатной схемы поднимаются с платы, а затем трескаются из-за воздействия слишком большого количества тепла. Это может существенно усложнить ремонт.
Замена микросхем поверхностного монтажа намного сложнее и обычно требует профессионального оборудования и значительных навыков, хотя это может быть возможно в некоторых случаях, когда плотность выводов не слишком высока.
А теперь …
… вы можете продолжить чтение о пассивных компонентах.
5.4: Работа в активном режиме (JFET) — Workforce LibreTexts
JFET, как и биполярные транзисторы, могут «дросселировать» ток в режиме между отсечкой и насыщением, называемом активным режимом .Чтобы лучше понять работу JFET, давайте настроим SPICE-симуляцию, аналогичную той, которая использовалась для изучения основной функции биполярного транзистора:
Обратите внимание, что транзистор, обозначенный на схеме «Q ₁», представлен в списке соединений SPICE как j1. Хотя все типы транзисторов обычно упоминаются в схемах как «Q» -устройства — точно так же, как резисторы обозначаются буквой «R», а конденсаторы — буквой «C», SPICE необходимо сообщить, какой это тип транзистора с помощью другое буквенное обозначение: q для биполярных переходных транзисторов и j для переходных полевых транзисторов.
Здесь управляющий сигнал представляет собой постоянное напряжение в 1 вольт, приложенное с отрицательной полярностью к затвору полевого транзистора и положительным полюсом к истоку полевого транзистора для обратного смещения PN перехода. В первом моделировании BJT главы 4 для управляющего сигнала использовался источник постоянного тока 20 мкА, но помните, что JFET — это устройство с управляемым напряжением, а не устройство с регулируемым током, такое как биполярный переходной транзистор.
Подобно BJT, JFET имеет тенденцию регулировать контролируемый ток на фиксированном уровне выше определенного напряжения источника питания, независимо от того, насколько высоко это напряжение может подняться.Конечно, это регулирование тока имеет ограничения в реальной жизни — ни один транзистор не может выдержать бесконечное напряжение от источника питания — и при достаточном напряжении сток-исток транзистор «сломается», и ток стока будет увеличиваться. Но в нормальных рабочих пределах JFET поддерживает постоянный ток стока независимо от напряжения источника питания. Чтобы проверить это, мы запустим еще одно компьютерное моделирование, на этот раз увеличив напряжение источника питания (V ₁) до 50 вольт:
Разумеется, ток стока остается стабильным на уровне 100 мкА (1.000E-04 ампер) независимо от того, насколько высокое напряжение питания установлено.
Поскольку входное напряжение контролирует сужение канала JFET, имеет смысл, что изменение этого напряжения должно быть единственным действием, способным изменить точку регулирования тока для JFET, точно так же, как изменение базового тока на BJT является единственным действие, способное изменить регулирование тока коллектора. Давайте уменьшим входное напряжение с 1 до 0,5 вольт и посмотрим, что произойдет:
Как и ожидалось, ток стока теперь больше, чем был в предыдущем моделировании.При меньшем напряжении обратного смещения, приложенном к переходу затвор-исток, область обеднения не такая широкая, как была раньше, таким образом «открывая» канал для носителей заряда и увеличивая ток стока.
Обратите внимание, однако, на фактическое значение этого нового значения тока: 225 мкА (2,250E-04 ампер). Последнее моделирование показало ток стока 100 мкА, и это было при напряжении затвор-исток 1 вольт. Теперь, когда мы уменьшили управляющее напряжение в 2 раза (с 1 вольт до 0.5 вольт) ток стока увеличился, но не в той же пропорции 2: 1! Давайте еще раз уменьшим напряжение затвор-исток еще в два раза (до 0,25 В) и посмотрим, что произойдет:
При напряжении затвор-исток, установленном на 0,25 В, вдвое меньшем, чем было раньше, ток стока составляет 306,3 мкА. Хотя это все еще увеличение по сравнению с 225 мкА по сравнению с предыдущим моделированием, оно не пропорционально изменению управляющего напряжения.
Чтобы лучше понять, что здесь происходит, мы должны запустить другой вид моделирования: тот, который поддерживает постоянным напряжение источника питания и вместо этого изменяет управляющий сигнал (напряжение).Когда такое моделирование выполнялось на BJT, результатом был прямолинейный график, показывающий, насколько линейна зависимость входного тока / выходного тока BJT. Давайте посмотрим, какие отношения демонстрирует JFET:
Это моделирование непосредственно выявляет важную характеристику полевого транзистора с переходным эффектом: влияние управления напряжением затвора над током стока является нелинейным . Обратите внимание на то, что ток стока не уменьшается линейно при увеличении напряжения затвор-исток.В случае биполярного переходного транзистора ток коллектора был прямо пропорционален базовому току: выходной сигнал был пропорционален входному сигналу. Не так с JFET! Управляющий сигнал (напряжение затвор-исток) все меньше и меньше влияет на ток стока по мере приближения к отсечке. В этом моделировании большая часть управляющего воздействия (75 процентов уменьшения тока стока — с 400 мкА до 100 мкА) происходит в пределах первого вольта напряжения затвор-исток (от 0 до 1 вольт), а оставшиеся 25 процентов стока Для уменьшения тока требуется еще один входной сигнал на целый вольт.Отсечка происходит при входном напряжении 2 В.
Линейность обычно важна для транзистора, потому что она позволяет ему точно усиливать форму волны, не искажая ее. Если транзистор имеет нелинейное усиление на входе / выходе, форма входного сигнала каким-либо образом будет искажена, что приведет к возникновению гармоник в выходном сигнале. Единственная временная линейность , а не важна в транзисторной схеме, — это когда она работает в крайних пределах отсечки и насыщения (выключено и включено, соответственно, как переключатель).
Характеристические кривые полевого транзистора JFET демонстрируют то же поведение регулирования тока, что и BJT, а нелинейность между напряжением затвор-исток и током стока очевидна в непропорциональных вертикальных расстояниях между кривыми:
Чтобы лучше понять поведение JFET при регулировании тока, может быть полезно нарисовать модель, состоящую из более простых и распространенных компонентов, как мы это делали для BJT:
В случае JFET это напряжение на диоде затвор-исток с обратным смещением, которое устанавливает точку регулирования тока для пары диодов постоянного тока.В модель включена пара противоположных диодов постоянного тока для обеспечения протекания тока в любом направлении между истоком и стоком, что стало возможным благодаря униполярной природе канала. При отсутствии PN-переходов для прохождения тока исток-сток отсутствует чувствительность к полярности в регулируемом токе. По этой причине JFET часто называют двусторонними устройствами.
Сравнение характеристических кривых полевого транзистора с кривыми для биполярного транзистора показывает заметное различие: линейный (прямой) участок негоризонтальной области каждой кривой на удивление длинный по сравнению с соответствующими частями характеристических кривых биполярного транзистора:
JFET-транзистор, работающий в области триода , имеет тенденцию действовать очень похоже на простой резистор при измерении от стока к истоку.Как и у всех простых сопротивлений, его график тока / напряжения представляет собой прямую линию. По этой причине участок триода (негоризонтальный) характеристической кривой полевого транзистора иногда называют омической областью . В этом режиме работы, когда напряжение сток-исток недостаточно, чтобы довести ток стока до регулируемой точки, ток стока прямо пропорционален напряжению сток-исток. В тщательно спроектированной схеме это явление можно использовать с пользой.Управляемый в этой области кривой JFET действует как управляемый напряжением сопротивление , а не как управляемый напряжением регулятор тока , и подходящая модель для транзистора отличается:
Вот и только здесь модель транзистора с реостатом (переменным резистором) точна. Однако следует помнить, что эта модель транзистора верна только для узкого диапазона его работы: когда он чрезвычайно насыщен (гораздо меньшее напряжение, приложенное между стоком и истоком, чем то, что необходимо для достижения полного регулируемого тока через сток. ).Величина сопротивления (измеряется в Ом) между стоком и истоком в этом режиме контролируется тем, сколько напряжения обратного смещения приложено между затвором и истоком. Чем меньше напряжение затвор-исток, тем меньше сопротивление (более крутая линия на графике).
Поскольку полевые транзисторы типа являются регуляторами тока, управляемыми напряжением (по крайней мере, когда им разрешено работать в активном состоянии), их собственный коэффициент усиления не может быть выражен в виде безразмерного отношения, как в случае BJT. Другими словами, для JFET нет коэффициента β.Это верно для всех активных устройств, управляемых напряжением, включая другие типы полевых транзисторов и даже электронные лампы. Однако существует выражение от контролируемого тока (стока) до управляющего напряжения (затвор-исток), и оно называется крутизной . Его единица измерения — Siemens, такая же единица измерения проводимости (ранее известная как mho ).
Почему такой выбор единиц? Поскольку уравнение принимает общую форму тока (выходной сигнал), деленного на напряжение (входной сигнал).
К сожалению, значение крутизны для любого полевого транзистора JFET не является стабильной величиной: оно значительно зависит от величины управляющего напряжения затвор-исток, приложенного к транзистору. Как мы видели в моделировании SPICE, ток стока не изменяется пропорционально изменениям напряжения затвор-исток. Чтобы рассчитать ток стока для любого заданного напряжения затвор-исток, можно использовать другое уравнение. При осмотре очевидно, что он нелинейный (обратите внимание на степень двойки), отражая нелинейное поведение, которое мы уже испытали при моделировании:
Обзор
В своих активных режимах полевые транзисторы JFET регулируют ток стока в соответствии с величиной напряжения обратного смещения, приложенного между затвором и истоком, подобно тому, как BJT регулирует ток коллектора в соответствии с током базы.Математическое соотношение между током стока (выход) и напряжением затвор-исток (вход) называется крутизной и измеряется в единицах Сименс.
Связь между напряжением затвор-исток (управление) и током стока (управляемым) является нелинейным: по мере уменьшения напряжения затвор-исток ток стока увеличивается экспоненциально.