Что такое транзистор и как он работает. Какие бывают виды транзисторов. Для чего используются транзисторы в современной электронике. Каковы преимущества транзисторов перед электронными лампами.
Что такое транзистор и его основные функции
Транзистор — это полупроводниковый электронный компонент, который выполняет две ключевые функции в электронных схемах:
- Усиление электрических сигналов
- Коммутация (переключение) электрических цепей
Транзистор позволяет управлять большим током или напряжением с помощью небольшого управляющего сигнала. Это дает возможность использовать его для усиления слабых сигналов или в качестве электронного переключателя.
Принцип работы транзистора
Как работает транзистор? Принцип действия основан на управлении потоком носителей заряда в полупроводнике. Транзистор состоит из трех областей с разным типом проводимости:
- Эмиттер — область с высокой концентрацией основных носителей заряда
- База — тонкая область с противоположным типом проводимости
- Коллектор — область, собирающая носители заряда
При подаче небольшого управляющего напряжения на базу открывается p-n переход база-эмиттер. Это приводит к инжекции носителей из эмиттера в базу. Большая часть носителей проходит через тонкую базу и собирается коллектором. Таким образом, малым током базы управляется значительно больший ток коллектора.
Основные виды транзисторов
Существует несколько основных типов транзисторов:
Биполярные транзисторы (BJT)
Биполярные транзисторы бывают двух типов:
- NPN — с двумя n-областями и одной p-областью
- PNP — с двумя p-областями и одной n-областью
Ток в биполярных транзисторах создается движением как электронов, так и дырок.
Полевые транзисторы (FET)
В полевых транзисторах ток управляется электрическим полем. Основные виды:
- JFET — полевой транзистор с управляющим p-n переходом
- MOSFET — полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник
Применение транзисторов в электронике
Где используются транзисторы? Эти универсальные компоненты нашли широчайшее применение в современной электронике:
- Усилители сигналов (аудио, видео, радиочастотные)
- Генераторы электрических колебаний
- Стабилизаторы напряжения и тока
- Электронные ключи и коммутаторы
- Логические элементы цифровых схем
- Ячейки памяти
Транзисторы являются основой интегральных микросхем, без которых невозможно представить современные компьютеры, смартфоны и другую электронику.
Преимущества транзисторов перед электронными лампами
Почему транзисторы вытеснили электронные лампы? Они обладают рядом существенных преимуществ:
- Миниатюрные размеры
- Низкое энергопотребление
- Отсутствие накала, мгновенная готовность к работе
- Длительный срок службы
- Низкая стоимость при массовом производстве
Эти качества сделали возможным создание компактной бытовой электроники и мощных вычислительных систем.
Параметры и характеристики транзисторов
Какие основные параметры характеризуют работу транзистора?
Коэффициент усиления по току (β)
Это отношение тока коллектора к току базы. Для маломощных транзисторов β может достигать нескольких сотен.
Максимально допустимые напряжения
- UCEO — напряжение коллектор-эмиттер при разомкнутой базе
- UCBO — напряжение коллектор-база при разомкнутом эмиттере
- UEBO — напряжение эмиттер-база при разомкнутом коллекторе
Предельный ток коллектора
Максимальный ток, который может длительно протекать через коллектор транзистора.
Граничная частота
Частота, на которой коэффициент усиления по току уменьшается в √2 раз.
Особенности применения биполярных транзисторов
На что следует обратить внимание при использовании биполярных транзисторов в схемах?
- Выбор рабочей точки для обеспечения линейного режима усиления
- Температурная стабилизация с помощью отрицательной обратной связи
- Защита от перегрева и пробоя при работе с большими токами
- Согласование входных и выходных сопротивлений каскадов
- Подавление паразитных обратных связей в высокочастотных схемах
Правильное применение этих мер позволяет реализовать все преимущества биполярных транзисторов.
Современные тенденции в развитии транзисторов
Как развиваются транзисторные технологии сегодня?
- Уменьшение размеров транзисторных структур до единиц нанометров
- Применение новых полупроводниковых материалов (GaN, SiC)
- Создание трехмерных транзисторных структур
- Разработка транзисторов на основе графена и других 2D-материалов
- Исследования в области квантовых транзисторов
Эти направления позволяют продолжать повышение производительности и энергоэффективности электронных устройств.
Транзистор КТ538А
Срок доставки:
5 — 15 дней
Цена:
По запросу
Транзистор КТ538А n-p-n кремниевый эпитаксиально-планарный предназначен для использования в преобразователях напряжения и другой радиоэлектронной аппаратуре, изготавливаемой для народного хозяйства.
Номер технических условий
- АДБК.432140.092 ТУ
Особенности
- — 45 до + 125C
Корпусное исполнение
- пластмассовый корпус КТ-26 (ТО-92)
| Вывод | Назначение |
| №1 | База |
| №2 | Коллектор |
| №3 | Эмиттер |
| Параметры | Обозначение | Ед. изм. | Режимы измерения | Min | Max |
| Гр. напряжение коллектор-эмиттер | Uкэо гр.* | В | Iк=10mA, Iб=0 | 400 | — |
| Обратный ток коллектор-эмиттер | Iкэк | мкА | Uкэ’=600 В, Uэб=0 | — | 100 |
| Обратный ток коллектора -эмиттер | Iкэо | мкА | Uк’=400 В, Rэб= | — | 100 |
| Обратный ток эмиттера | Iэбо | мкA | Uэб=9 B | — | 100 |
| Статический коэффициент передачи тока | h31Е * | — | Uкэ=20 B, Iк=20 мA | 10 | 90 |
| Uкэ=5 B, I к=1 мA | 8 | — | |||
| Напряжение насыщения коллектор- эмиттер | Uкэ(нас) * | В | Iк=50 мA, Iб= 10 мA | — | 0,5 |
| Iк=200 мA, Iб= 50 мA | — | 1,5 | |||
| Напряжение насыщения база- эмиттер | Uбэ(нас) * | В | Iк=200 мA, Iб=50 мA | — | 1,3 |
| Емкость коллекторного перехода | Ск | пФ | Uкб=10B, Iэ=0, f=1МГц | — | 8 |
| Емкость эмиттерного перехода | Сэ | пФ | Uэб=10B, Iэ=0, f=1МГц | — | 80 |
*tи 100
| Параметры | Обозначение | Ед. измер. | Значение |
| Максимально допустимое постоянное наряжение коллектор- эмиттер | Uкэ max ( Rбэ = ) | В | 400 |
| Максимально допустимое нпряжение коллектор- эмиттер | Uкэ max (Uбэ =0) | В | 600 |
| Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база | Uэб max | В | 9 |
| Максимально допустимый постоянный ток коллектора | Iк max | мА | 0,5 |
| Максимально допустимый постоянный ток базы | Iб max | мА | 0,3 |
| Максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора | Pк max | Вт | 0,7 |
| Тепловое сопротивление переход-среда | Rt пер-ср | C/Вт | 178 |
| Температура перехода | Tj | C | 150 |
Транзистор КТ3189Б9
Срок доставки:
5 — 15 дней
Цена:
По запросу
Кремниевый эпитаксиально-планарный биполярный n-p-n транзистор КТ3189Б9 малой мощности предназначен для использования в усилителях, генераторах, преобразователях частоты и другой радиоэлектронной аппаратуре, изготавливаемой для народного хозяйства.
Особенности
- рабочий температурный диапазон от — 60 до + 85 С
Обозначение технических условий
- АДБК.432150.531 ТУ
Корпусное исполнение
- пластмассовый корпус КТ-46А (SOT-23)
| Вывод | Назначение |
| №1 | Коллектор |
| №2 | База |
| №3 | Эмиттер |
| Параметры | Обозначение | Ед. измер | Режимы измерения | Min | Max |
| Обратный ток коллектора | Iкбо | мкА | Uкб=30В Uкб=50В | — — | 0,015 100 |
| Обратный ток эмиттера | Iэбо | мкА | Uкб=6В | — | 100 |
| Статический коэффициент передачи тока | h31э | — | Uкэ=5B, Iк=2мA | 110 | 220 |
| КТ3189А9 | |||||
| КТ3189Б9 | 200 | 450 | |||
| КТ3189В9 | 420 | 800 | |||
| Емкость коллекторного перехода | Ск | пФ | Uкб=10В, f=1МГц | — | 6 |
| Напряжение насыщения база — эмиттер | Uбэ нас | В | Iк=100мA, Iб=5мA | — | 1,1 |
| Напряжение насыщения коллектор- эмиттер | Uкэ нас | В | Iк=100мA, Iб=5мA | — | 0,8 |
| Параметры | Обозначение | Единица изм. | Значение |
| Напряжение коллектор-база | Uкб max | В | 50 |
| Напряжение коллектор-эмиттер | Uкэ max | В | 45 |
| Напряжение эмиттер-база | Uэб max | В | 6 |
| Постоянный ток коллектора | Iк max | mА | 100 |
| Рассеиваемая мощность коллектора | Pк max | Вт | 0,225 |
| Температура перехода | Тj | С | 150 |
О транзисторе — точка назначения
О транзисторе
Введение
Транзистор является основным строительным блоком современных электронных устройств и повсеместно используется в современных электронных системах.
Транзистор — это электронный компонент, используемый в схеме для управления большим током или напряжением с помощью небольшого напряжения или тока. Это означает, что его можно использовать для усиления или переключения (выпрямления) электрических сигналов или мощности, что позволяет использовать его в широком спектре электронных устройств.
Транзисторы сделаны из кремния, химического элемента, содержащегося в песке, который обычно не проводит электричество; он не позволяет электронам легко проходить через него. Кремний — это полупроводник, а это означает, что он не является ни проводником, например, металлом, который пропускает электричество, ни изолятором, например пластиком, который останавливает ток.
Первый практичный транзистор с точечным контактом был построен в 1948 году Уильямом Брэдфордом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Хаусом Браттейном. Патенты на концепцию транзистора датируются 19 годом.28 в Германии, хотя они, кажется, никогда не строились, или, по крайней мере, никто никогда не утверждал, что строил их.
За эту работу трое физиков получили Нобелевскую премию по физике 1956 года.
Структура транзистора
Существует два основных типа точечных транзисторов: npn-транзистор и pnp-транзистор, где n и p означают отрицательный и положительный значения соответственно. Единственная разница между ними заключается в расположении напряжений смещения.
Чтобы понять, как работает транзистор, вы должны понять, как полупроводники реагируют на электрический потенциал. Некоторые полупроводники будут n-типа или отрицательными, что означает, что свободные электроны в материале дрейфуют от отрицательного электрода, скажем, батареи, к которой он подключен, к положительному.
Другие полупроводники будут p-типа, и в этом случае электроны заполняют «дыры» в электронных оболочках атома, а это означает, что он ведет себя так, как будто положительная частица движется от положительного электрода к отрицательному электроду. Тип определяется атомной структурой конкретного полупроводникового материала.
Транзисторы — это основные элементы интегральных схем (ИС), которые состоят из очень большого количества транзисторов, соединенных между собой схемой и встроенных в один кремниевый микрочип.
Типы транзисторов
Существует множество типов транзисторов, разработанных с 1948 года. Вот список различных типов транзисторов:
- Биполярный транзистор (BJT) (ПТ)
- Heterojunction bipolar transistor
- Unijunction transistor
- Dual-gate FET
- Avalanche transistor
- Thin-film transistor
- Darlington transistor
- Ballistic transistor
- FinFET
- Floating gate transistor
- Inverted-T effect transistor
- Спиновый транзистор
- Фототранзистор
- Биполярный транзистор с изолированным затвором
- Одноэлектронный транзистор
- Nanofluidic transistor
- Trigate transistor (Intel prototype)
- Ion-sensitive FET
- Fast-reverse epitaxal diode FET (FREDFET)
- Electrolyte-Oxide-Semiconductor FET (EOSFET)
How Transistors Work
Транзистор очень прост — и очень сложен.
Начнем с простой части. Транзистор — это миниатюрный электронный компонент, который может выполнять две разные функции. Он может работать либо как усилитель, либо как переключатель:
Когда он работает как усилитель, он потребляет небольшой электрический ток на одном конце (входной ток) и производит намного больший электрический ток (выходной ток) на другом. Другими словами, это своего рода усилитель тока. Это действительно полезно в таких вещах, как слуховые аппараты, для которых люди впервые использовали транзисторы.
Транзисторы также могут работать как переключатели. Крошечный электрический ток, протекающий через одну часть транзистора, может вызвать гораздо больший ток через другую его часть. Другими словами, меньший ток включает больший. По сути, так работают все компьютерные чипы.
Преимущества транзисторов
По сравнению с электронными лампами, использовавшимися ранее, транзисторы были огромным достижением. Меньший по размеру транзистор можно было легко производить дешево в больших количествах.
У них также были различные эксплуатационные преимущества, которых слишком много, чтобы перечислять их здесь.
Некоторые считают транзистор величайшим изобретением 20-го века, поскольку он открыл так много возможностей для других достижений в области электроники. Практически каждое современное электронное устройство имеет транзистор в качестве одного из основных активных компонентов. Поскольку они являются строительными блоками микрочипов, компьютер, телефоны и другие устройства не могли бы существовать без транзисторов.
Транзистор «альфа» и «бета», помощь по назначению, транзистор с биполярным соединением
Справка по назначению: >> Транзистор с биполярным соединением >> Транзистор «альфа» и «бета»
T Ранзистор «альфа» и «бета»
Доля электронов, способных пересечь базу и достичь коллектора, является мерой эффективности BJT.
Сильное легирование эмиттерной области и слабое легирование базовой области приводит к тому, что количество электронов инжектируется из эмиттера в базу, а не дырок, инжектируемых из базы в эмиттер. c общий эмиттер c текущее усиление может быть представлено βF или hfe; это приблизительно отношение постоянного тока коллектора к постоянному базовому току в области прямого действия. Обычно он больше 100 для транзисторов со слабым сигналом, но может быть очень мал для транзисторов, предназначенных для приложений с большой мощностью. Другим важным параметром является коэффициент усиления по току с общей базой, αF. Коэффициент усиления по току с общей базой — это коэффициент усиления по току от эмиттера к коллектору в прямой активной области. Это отношение имеет значение, близкое к единице; между 0,98 и 0,998. Alpha and beta are precisely related by the following identities
S tructure
The simplified cross section of the planar NP N bipolar junction transistor
High-frequency NPN transistor, база и эмиттер, соединенные проводниками
Биполярный транзистор состоит из 3 полупроводниковых областей с разным легированием: база , эмиттер область, и коллектор область.
Эти области имеют, соответственно, тип n , тип p и тип p в PNP, и тип p , тип n и тип n в транзисторе NPN. Каждая полупроводниковая область подключена к клемме, обозначенной соответствующим образом: база (B), эмиттер (E) и коллектор (C).
База физически расположена между 9Эмиттер 0123 и коллектор изготовлены из слегка легированного материала с высоким удельным сопротивлением. Коллектор окружает эмиттерную область, что делает почти невозможным для электронов, инжектированных в базовую область, избежать их сбора, что делает результирующее значение α очень близким к единице и, таким образом, дает транзистору большое β. Поперечное сечение биполярного транзистора показывает, что переход коллектор-база имеет значительно большую площадь, чем переход эмиттер-база.
Биполярный транзистор, в отличие от других транзисторов, не является симметричным устройством.
Это означает, что замена коллектора и эмиттера заставляет транзистор выйти из прямого активного режима и начать работать в обратном режиме. Поскольку внутренняя структура транзистора обычно оптимизирована для работы в прямом режиме, замена коллектора и эмиттера делает значения α и β в обратном режиме меньше, чем в прямом режиме; α реверсивной моды менее 0,5. Отсутствие симметрии в первую очередь связано с коэффициентами легирования эмиттера и коллектора. Эмиттер сильно легирован, в то время как коллектор легирован слабо, что позволяет прикладывать большое обратное напряжение смещения до того, как переход коллектор-база выйдет из строя. Переход коллектор-база в нормальном режиме смещен в обратном направлении. Причина, по которой эмиттер сильно легирован, заключается в повышении эффективности инжекции эмиттера: отношения носителей, инжектируемых эмиттером, к носителям, инжектируемым базой. Для высокого коэффициента усиления по току большая часть носителей, инжектируемых в переход эмиттер-база, должна исходить от эмиттера.
Низкоэффективные «боковые» биполярные транзисторы, используемые в КМОП-процессах, иногда имеют симметричную конструкцию, т. е. без разницы между прямой и обратной работой.
Небольшие изменения напряжения, подаваемого на клеммы база-эмиттер, вызывают значительные изменения тока, протекающего между эмиттером и коллектором . Эффект можно использовать для усиления входного напряжения или тока. BJT можно рассматривать как источники тока, управляемые напряжением, но они просто характеризуются как усилители тока, управляемые током, или источники тока, из-за низкого импеданса на базе.
Ранние транзисторы изготавливались из германия, но большинство современных биполярных транзисторов изготавливаются из него. Значительное меньшинство теперь также изготавливается из арсенида галлия, особенно для высокоскоростных приложений. Вы ищете специалиста по проектированию электроники, чтобы помочь с вопросами о транзисторах «альфа» и «бета»? Транзистор «альфа» и «бета» тему не легче изучить без посторонней помощи? Мы на сайте www.
expertsmind.com предлагаем бесплатные конспекты лекций для помощи в назначении электронных устройств и схем и помощи в выполнении домашних заданий по электронным устройствам и схемам. Репетиторы доступны круглосуточно и без выходных, чтобы помочь учащимся решить проблемы, связанные с транзисторами «альфа» и «бета». Мы предоставляем пошаговые ответы на вопросы Transistor «альфа» и «бета» со 100% свободным от плагиата содержанием. Мы готовим качественный контент и примечания для темы «Альфа» и «бета» транзисторов в разделе «Электронные устройства и схемы», теория и учебные материалы. Они доступны для подписанных пользователей, и они могут получить преимущества в любое время.
Почему Expertsmind для помощи в назначении
- Сеть обладателей высшего образования и опытных экспертов
- Пунктуальность и ответственность в работе
- Качественное решение со 100% ответами без плагиата
- Время доставки
- Конфиденциальность информации и сведений
- Превосходство в решении вопросов по электронике в формате Excel и Word.
