Все виды транзисторов: Типы, виды транзисторов | Полная классификация

Содержание

его виды, назначение и принципы работы

Что такое транзистор? Наверняка каждый человек хотя бы раз в жизни слышал это слово. Однако далеко не каждый знаком с его значением, а тем более с устройством и назначением транзистора. Это понятие подробно изучают студенты технических ВУЗов. При этом довольно часто технические знания пригождаются в жизни людям, не имеющим ничего общего с инженерной деятельностью. В этой статье мы рассмотрим в каких областях они применяются.

Принцип работы прибора

Транзистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического сигнала. Благодаря особому строению кристаллических решёток и полупроводниковым свойствам, этот прибор способен увеличивать амплитуду протекающего тока.

Полупроводники — вещества, которые способны проводить ток, а также препятствовать его прохождению. Самыми яркими их представителями являются кремний и германий. Существует два вида полупроводников:

  1. Электронные.
  2. Дырочные.

В полупроводниках электрический ток возникает из-за недостатка или переизбытка свободных электронов. Например, кристаллическая решётка атома состоит из трёх электронов. Однако если ввести в это вещество атом, состоящий из четырёх электронов, один будет лишним. Он является свободным электроном. Соответственно, чем больше таких электронов, тем ближе это вещество по своим свойствам к металлу.

А значит, и проводимость тока больше. Такие полупроводники называются электронными.

Теперь поговорим о дырочных. Для их создания в вещество вводятся атомы другого вещества, кристаллическая решётка которого содержит больше атомов. Соответственно, в нашем полупроводнике становится меньше электронов. Образуются вакантные места для электронов. Валентные связи будут разрушаться, так как электроны будут стремиться занять эти вакантные места. Далее, мы будем называть их дырками.

Электроны постоянно стремятся занять дырку и, начиная движение, образуют новую дырку. Таким поведением обладают абсолютно все электроны. В полупроводнике происходит их движение, а значит,

начинает проводиться ток. Такие полупроводники называются дырочными.

Таким образом, вводя недостаток или избыток электронов в кремний или германий, мы способствуем их движению. Получается ток. Транзисторы состоят из соединений этих полупроводников по определённому принципу. С их помощью можно управлять протекающими токами и другими параметрами электрических сигналов.

Виды транзисторов

Существует несколько видов транзисторов. Их около четырёх. Однако основные из них это:

  • Полевые.
  • Биполярные.

Остальные виды собираются из полевых и биполярных. Рассмотрим более подробно каждый вид.

Полевые

Суть этого прибора заключается в управлении параметрами электрического сигнала с помощью электрического поля. Оно появляется при подаче напряжения к какому-либо из выводов:

  1. Затвор нужен для регулирования параметров сигнала, благодаря подаче напряжения на него.
  2. Сток — вывод, через который из канала уходят носители заряда (дырки и электроны).
  3. Исток — вывод, через который в канал приходят электроны и дырки.

Такой транзистор состоит из полупроводника с определённой проводимостью и двух областей, помещённых в него с противоположной проводимостью. При подаче напряжения на затвор между этими двумя областями появляется пространство, через которое протекает ток. Это пространство называется каналом. Ширина этого канала регулируется напряжением, которое мы подаём на затвор. Соответственно, можно увеличивать и уменьшать ширину канала и управлять протекающим током.

Теперь поговорим о приборе с изолированным затвором. Разница в том, что в первом случае этот переход есть всегда, даже когда на затвор не подавалось напряжение. А при его подаче, переход и токопроводящий канал менялись в зависимости от полярности и амплитуды напряжения. Металлический затвор в таких транзисторах изолирован диэлектриком от полупроводниковой области. Их входное сопротивление гораздо больше.

Существует два вида приборов с изолированным затвором:

  • Со встроенным каналом.
  • С индуцированным каналом.

Встроенный канал позволяет протекать электрическому току с определённой амплитудой. При подаче напряжения с определённой амплитудой и полярностью мы можем менять ширину канала и его проводимость. Этот канал встраивается в транзисторы на производственных предприятиях.

Индуцированный канал появляется между двумя областями, о которых мы говорили выше, только при подаче напряжения определённой полярности на затвор. То есть, когда на затвор напряжение не подаётся, ток в нем не протекает.

Все виды полевых транзисторов отличаются друг от друга по следующим параметрам:

  1. Входное сопротивление.
  2. Амплитуда напряжения, которое необходимо подать на затвор.
  3. Полярность.

Каждый из этих видов полевых транзисторов необходим для сборки определённых электрических и логических схем. Так как для реализации двух разных устройств необходимо разные электрические параметры.

Биполярные

Слово «биполярные» означает две полярности. То есть, такие приборы имеют две полярности, благодаря особенностям своего строения. Особенность их строения заключается в том, что они состоят из трёх полупроводниковых областей. Типы проводимости бывают следующими:

  1. Электронная, далее n.
  2. Дырочная, далее p.

Соответственно, можно сделать вывод, что существует два вида биполярных транзисторов:

Разница между ними заключается в том, что для корректной работы необходимо подавать напряжение разной полярности. К каждой из трёх полупроводниковых областей подключено по одному выводу. Всего их три:

  1. База — центральный слой. Он является самым тонким. На выводе базы находится управляющий ток с небольшой амплитудой.
  2. Коллектор — один из крайних слоёв. Он является самым широким. На него подаётся ток с большой амплитудой.
  3. Эмиттер — вывод, на который подаётся ток с коллектора. На его выходе амплитуда тока немного больше, чем на входе.

Существует три схемы подключения биполярных транзисторов:

  1. С общим эмиттером — входной сигнал подаётся на базу, а выходной снимается с коллектора.
  2. С общим коллектором — входной сигнал подаётся на базу, а снимается с эмиттера.
  3. С общей базой — входной сигнал подаётся на эмиттер, а снимается с коллектора.

Благодаря нескольким электронно-дырочным переходам, образующимся в биполярном транзисторе, можно управлять параметрами электрического сигнала. Полярность и амплитуда подаваемого напряжения зависят от типа биполярного транзистора.

Применение транзисторов в жизни

Транзисторы применяются в очень многих технических устройствах. Самые яркие примеры:

  1. Усилительные схемы.
  2. Генераторы сигналов.
  3. Электронные ключи.

Во всех устройствах связи усиление сигнала необходимо. Во-первых, электрические сигналы имеют естественное затухание. Во-вторых, довольно часто бывает, что амплитуды одного из параметров сигнала недостаточно для корректной работы устройства. Информация передаётся с помощью электрических сигналов. Чтобы доставка была гарантированной и качество информации высоким, нам необходимо усиливать сигналы.

Транзисторы способны влиять не только на амплитуду, но и на форму электрического сигнала. В зависимости от требуемой формы генерируемого сигнала в генераторе будет установлен соответствующий тип полупроводникового прибора.

Электронные ключи нужны для управления силой тока в цепи. В состав этих ключей входит множество транзисторов. Электронные ключи являются одним из важнейших элементов схем. На их основе работают компьютеры, телевизоры и другие электрические приборы, без которых в современной жизни не обойтись.

Литература по электронике

Наука, которая изучает транзисторы и другие приборы, называется электроника. Целый ее раздел посвящён полупроводниковым приборам. Если вам интересно получить больше информации о работе транзисторов, можно почитать следующие книги по этой тематике:

  1. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера — Дэвид М.
  2. Операционные системы. Разработка и реализация — Эндрю Т.
  3. Силовая электроника для любителей и профессионалов — Б. Ю. Семенов .

В этих книгах описываются различные средства программируемой электроники. Конечно же, в основе всех программируемых схем, лежат транзисторы. Благодаря этим книгам вы не только получите новые знания о транзисторах, но и навыки, которые, возможно, принесут вам доход.

Теперь вы знаете, как работают транзисторы, и где они применяются в жизни. Если вам интересна эта тема, продолжайте её изучать, ведь прогресс не стоит на месте, и все

технические устройства постоянно совершенствуются. В этом деле очень важно идти в ногу со временем. Успехов вам!

Виды транзисторов

Существуют десятки тысяч транзисторов. Их все можно разделить на несколько типов по характеристикам. Я расскажу какие существуют виды транзисторов и чем они друг от друга отличаются. 

Транзисторы можно разделить на виды по таким характеристикам как: 

  • Физическое строение
  • Принцип действия
  • Мощность
  • Полоса пропускания частот
  • Коэффициент усиления по току
  • и т.д.

Но основными являются четыре: физическая структура транзистора, принцип действия транзистора, мощность и полоса рабочих частот транзистора.

По принципу действия все транзисторы можно разделить на две большие группы: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Различаются они как принципом действия, так и физическим строением. При этом различается как структура транзистора, так и принцип их функционирования. Внешне оба вида выполняют те же функции, но внутри у полевых и биполярных транзисторов всё работает иначе. 

Посмотри на схему выше. Как ты уже заметил, и у биполярных и у полевых транзисторов есть общие характеристики: мощность и частота. Которые могут быть малыми, средними, высокими.

Рассеиваемая мощность транзистора

При это маломощными считаются транзисторы, которые в состоянии рассеять не более 0.3 Вт, транзисторы средней мощности в состоянии рассеять уже от 0.3 Вт до 1.5 Вт. Ну а мощные транзисторы рассеивают более 1.5Вт. 

Полоса пропускания транзистора

Так называют диапазон частот, в которых транзистор сохраняет свои качества как транзистора. На выбор транзистора по частоте сильно влияет тип твоего устройства и с какими частотами сходящих сигналов оно должно уметь работать правильно.

Биполярный транзистор

Я не буду описывать строение транзистора, для этого сущесвуют другие статьи. В этот раз я хочу заострить твоё внимание на том, что в семейсве биполярных транзисторов есть два клана. Этоклан транзисторов со структурой N-P-N и клан со структурой P-N-P. Кроме физ. строения каких либо других различий между ними нет. 

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы также как и биполярные можно разделить на транзисторы P- и N-типа. Но помимо этого они делять ещё два вида: MOSFET и JFET. MOSFET — это полевой транзистор с изолированным затвором и JFET — это полевой транзистор с единственным PN-переходом.

Разница между полевым и биполярным транзисторами
Принцип работы биполярный полевой
Управляются током. Для работы требуется подавать начальный ток смещения на базу Управляются напряжением. Всё что им требуется для работы — это подача напряжения на затвор
 

Обладают сравнительно малым входным сопротивлением, поэтому потребляют от больший ток, чем полярные

Обладают высоким входным сопротивлением, что означает практически отсутствующих входной ток транзистора. Позволяет меньше нагружатьисточник питания за счет меньшего потребления тока от источника
Усиление по току Биполярные транзисторы обладают больее высоким коэфф. усиления. Коэфф. усиления меньше, чем в биполярном транзисторе.
Размер Имеют средний и большой размер. Полевые транзисторы можно производить для повернохстного монтажа. А также использовать в интегральных схемах.
Популярность Сегодня биполярне транзисторы стали уступать свои позиции перед FET FET-транзисторы сновятся все более популярны и активно используются в коммерческом ПО.
Стоимость Биполярные транзисторы дешевы в производстве. FET, а особенно MOSFET значительно дороже произвести, чем биполярные транзисторы.

 

Вот и всё. Конечно за кадром остались глубокие принципы работы транзисторов. Но сделано это намеренно. О них я расскажу как-нибудь в другой раз. 

Какие бывают транзисторы по виду

Слово «транзистор» образованно из двух слов: transfer и resistor. Первое слово переводится с английского как «передача», второе — «сопротивление». Таким образом, транзистор — это особого рода сопротивление, которое регулируется напряжением между базой и эмиттером (током базы) у биполярных транзисторов, и напряжением между затвором и истоком у полевых транзисторов.

Изначально названий для этого полупроводникового прибора предлагалось несколько: полупроводниковый триод, кристаллический триод, лотатрон, но в результате остановились именно на названии «транзистор», предложенном Джоном Пирсом, — американским инженером и писателем-фантастом, другом Уильяма Шокли.

Для начала окунемся немного в историю, затем рассмотрим некоторые виды транзисторов из распространенных сегодня на рынке электронных компонентов.

Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин, работая командой в лабораториях Bell Labs, 16 декабря 1947 года создали первый работоспособный биполярный транзистор, который был продемонстрирован учеными официально и публично 23 декабря того же года. Это был точечный транзистор.

Спустя почти два с половиной года, появился первый германиевый плоскостной транзистор, затем сплавной, электрохимический, диффузионный меза-транзистор, и наконец, в 1958 году Texas Instruments выпустила первый кремниевый транзистор, затем, в 1959 году Жаном Эрни был создан первый планарный кремниевый транзистор, в итоге германий был вытеснен кремнием, а планарная технология заняла почетное место главной технологии производства транзисторов.

Справедливости ради отметим, что в 1956 году Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».

Что касается полевых транзисторов, то первые патентные заявки подавались с середины 20-х годов 20 века, например в Германии физик Юлий Эдгар Лилиенфельд в 1928 году запатентовал принцип работы полевых транзисторов. Однако, непосредственно полевой транзистор был запатентован впервые в 1934 году немецким физиком Оскаром Хайлом.

Работа полевого транзистора в основе своей использует электростатический эффект поля, физически это проще, потому и сама идея полевых транзисторов появилась раньше, чем идея биполярных транзисторов. Изготовлен же первый полевой транзистор был впервые в 1960 году. В итоге, ближе к 90-м годам 20 века, МОП-технология (технология полевых транзисторов «металл-оксид-полупроводник») стала доминировать во многих отраслях, включая IT-сферу.

В большинстве применений транзисторы заменили собой вакуумные лампы, свершилась настоящая кремниевая революция в создании интегральных микросхем. Так, сегодня в аналоговой технике чаще используют биполярные транзисторы, а в цифровой технике — преимущественно полевые.

Устройство и принцип действия полевых и биполярных транзисторов — это темы отдельных статей, поэтому останавливаться на данных тонкостях не будем, а рассмотрим предмет с чисто практической точки зрения на конкретных примерах.

Как вы уже знаете, по технологии изготовления транзисторы подразделяются на два типа: полевые и биполярные. Биполярные в свою очередь делятся по проводимости на n-p-n – транзисторы обратной проводимости, и p-n-p – транзисторы прямой проводимости. Полевые транзисторы бывают, соответственно, с каналом n-типа и p-типа. Затвор полевого транзистора может быть изолированным (IGBT-транзисторы) или в виде p-n-перехода. IGBT-транзисторы бывают со встроенным каналом или с индуцированным каналом.

Области применения транзисторов определяются их характеристиками, а работать транзисторы могут в двух режимах: в ключевом или в усилительном. В первом случае транзистор в процессе работы или полностью открыт или полностью закрыт, что позволяет управлять питанием значительных нагрузок, используя малый ток для управления. А в усилительном, или по-другому — в динамическом режиме, используется свойство транзистора изменять выходной сигнал при малом изменении входного, управляющего сигнала. Далее рассмотрим примеры различных транзисторов.

2N3055 – биполярный n-p-n-транзистор в корпусе ТО-3. Популярен в качестве элемента выходных каскадов высококачественных звуковых усилителей, где он работает в динамическом режиме. Как правило, используется совместно с комплементарным p-n-p собратом MJ2955. Данный транзистор может работать и в ключевом режиме, например в трансформаторных НЧ инверторах 12 на 220 вольт 50 Гц, пара 2n3055 управляет двухтактным преобразователем.

Примечательно, что напряжение коллектор-эмиттер для данного транзистора в процессе работы может достигать 70 вольт, а ток 15 ампер. Корпус ТО-3 позволяет удобно закрепить его на радиатор в случае необходимости. Статический коэффициент передачи тока — от 15 до 70, этого достаточно для эффективного управления даже мощными нагрузками, при том, что база транзистора выдерживает ток до 7 ампер. Данный транзистор может работать на частотах до 3 МГц.

КТ315 — легенда среди отечественных биполярных транзисторов малой мощности. Данный транзистор n-p-n – типа впервые увидел свет 1967 году, и по сей день пользуется популярностью в радиолюбительской среде. Комплементарной парой к нему является КТ361. Идеален для динамических и ключевых режимов в схемах малой мощности.

При максимально допустимом напряжении коллектор-эмиттер 60 вольт, этот высокочастотный транзистор способен пропускать через себя ток до 100 мА, а граничная частота у него не менее 250 МГц. Коэффициент передачи тока достигает 350, при том, что ток базы ограничен 50 мА.

Изначально транзистор выпускался только в пластмассовом корпусе KT-13, 7 мм в ширину и 6 мм высотой, но в последнее время можно его встретить и в корпусе ТО-92, например производства ОАО «Интеграл».

КП501 — полевой n-канальный транзистор малой мощности с изолированным затвором. Имеет обогащенный n-канал, сопротивление которого составляет от 10 до 15 Ом, в зависимости от модификации (А,Б,В). Предназначен данный транзистор, как его позиционирует производитель, для использования в аппаратуре связи, в телефонных аппаратах и другой радиоэлектронной аппаратуре.

Этот транзистор можно назвать сигнальным. Небольшой корпус ТО-92, максимальное напряжение сток-исток — до 240 вольт, максимальный ток стока — до 180 мА. Емкость затвора менее 100 пф. Особенно примечательно то, что пороговое напряжение затвора составляет от 1 до 3 вольт, что позволяет реализовать управление с очень-очень малыми затратами. Идеален в качестве преобразователя уровней сигналов.

irf3205 – n-канальный полевой транзистор, изготовленный по технологии HEXFET. Популярен в качестве силового ключа для повышающих высокочастотных инверторов, например автомобильных. Посредством параллельного включения нескольких корпусов представляется возможность построения преобразователей, рассчитанных на значительные токи.

Максимальный ток для одного такого транзистора достигает 75А (ограничение вносит конструкция корпуса ТО-220), а максимальное напряжение сток-исток составляет 55 вольт. Сопротивление канала при этом всего 8 мОм. Емкость затвора в 3250 пф требует применения мощного драйвера для управления на высоких частотах, но сегодня это не является проблемой.

FGA25N120ANTD мощный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT-транзистор) в корпусе TO-3P. Способен выдержать напряжение сток-исток 1200 вольт, максимальный ток стока составляет 50 ампер. Особенность изготовления современных IGBT-транзисторов такого уровня позволяет отнести их к классу высоковольтных.

Область применения — силовые преобразователи инверторного типа, такие как индукционные нагреватели, сварочные аппараты и другие высокочастотные преобразователи, рассчитанные на питание высоким напряжением. Идеален для мощных мостовых и полумостовых резонансных преобразователей, а также для работы в условиях жесткого переключения, имеется встроенный высокоскоростной диод.

Мы рассмотрели здесь только несколько видов транзисторов, и это лишь мизерная часть из обилия моделей электронных компонентов, представленных на рынке сегодня.

Так или иначе, вы с легкостью сможете подобрать подходящий транзистор для своих целей, благо, документация на них доступна сегодня в сети в виде даташитов, в которых исчерпывающе представлены все характеристики. Типы корпусов современных транзисторов различны, и для одной и той же модели зачастую доступны как SMD исполнение, так и выводное.

Источник: electrik.info

Существуют десятки тысяч транзисторов. Их все можно разделить на несколько типов по характеристикам. Я расскажу какие существуют виды транзисторов и чем они друг от друга отличаются.

Транзисторы можно разделить на виды по таким характеристикам как:

  • Физическое строение
  • Принцип действия
  • Мощность
  • Полоса пропускания частот
  • Коэффициент усиления по току
  • и т.д.

Но основными являются четыре: физическая структура транзистора, принцип действия транзистора, мощность и полоса рабочих частот транзистора.

По принципу действия все транзисторы можно разделить на две большие группы: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Различаются они как принципом действия, так и физическим строением. При этом различается как структура транзистора, так и принцип их функционирования. Внешне оба вида выполняют те же функции, но внутри у полевых и биполярных транзисторов всё работает иначе.

Посмотри на схему выше. Как ты уже заметил, и у биполярных и у полевых транзисторов есть общие характеристики: мощность и частота. Которые могут быть малыми, средними, высокими.

Рассеиваемая мощность транзистора

При это маломощными считаются транзисторы, которые в состоянии рассеять не более 0.3 Вт, транзисторы средней мощности в состоянии рассеять уже от 0.3 Вт до 1.5 Вт. Ну а мощные транзисторы рассеивают более 1.5Вт.

Полоса пропускания транзистора

Так называют диапазон частот, в которых транзистор сохраняет свои качества как транзистора. На выбор транзистора по частоте сильно влияет тип твоего устройства и с какими частотами сходящих сигналов оно должно уметь работать правильно.

Биполярный транзистор

Я не буду описывать строение транзистора, для этого сущесвуют другие статьи. В этот раз я хочу заострить твоё внимание на том, что в семейсве биполярных транзисторов есть два клана. Этоклан транзисторов со структурой N-P-N и клан со структурой P-N-P. Кроме физ. строения каких либо других различий между ними нет.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы также как и биполярные можно разделить на транзисторы P- и N-типа. Но помимо этого они делять ещё два вида: MOSFET и JFET. MOSFET — это полевой транзистор с изолированным затвором и JFET — это полевой транзистор с единственным PN-переходом.

Обладают сравнительно малым входным сопротивлением, поэтому потребляют от больший ток, чем полярные

Разница между полевым и биполярным транзисторами
Принцип работы биполярный полевой
Управляются током. Для работы требуется подавать начальный ток смещения на базу Управляются напряжением. Всё что им требуется для работы — это подача напряжения на затвор
Обладают высоким входным сопротивлением, что означает практически отсутствующих входной ток транзистора. Позволяет меньше нагружатьисточник питания за счет меньшего потребления тока от источника
Усиление по току Биполярные транзисторы обладают больее высоким коэфф. усиления. Коэфф. усиления меньше, чем в биполярном транзисторе.
Размер Имеют средний и большой размер. Полевые транзисторы можно производить для повернохстного монтажа. А также использовать в интегральных схемах.
Популярность Сегодня биполярне транзисторы стали уступать свои позиции перед FET FET-транзисторы сновятся все более популярны и активно используются в коммерческом ПО.
Стоимость Биполярные транзисторы дешевы в производстве. FET, а особенно MOSFET значительно дороже произвести, чем биполярные транзисторы.

Вот и всё. Конечно за кадром остались глубокие принципы работы транзисторов. Но сделано это намеренно. О них я расскажу как-нибудь в другой раз.

Источник: mp16.ru

Типы транзисторов

Прежде чем рассматривать типы транзисторов, следует выяснить, что вообще представляет собой транзистор и для чего используется.

Что такое транзистор

Транзистором называется полупроводниковый триод, представляющий собой компонент, используемый в области радиоэлектроники, изготавливаемый из полупроводниковых материалов. Он имеет три вывода, позволяющие управлять в цепи электрическим током с помощью входного сигнала.

Из-за своих качеств применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать, сгенерировать или усилить электрические сигналы. Название транзистора применяется и для других устройств, имитирующих основное качество транзистора – способность изменять сигнал в двух различных состояниях, при одновременном изменении сигнала управляющего электрода.

Виды и характеристика

Все транзисторы подразделяются на два вида – NPN и PNP. В этих на первый взгляд сложных аббревиатурах, нет ничего особо сложного. Данными буквенными обозначениями определяется порядок наложения специфических слоев. Такими слоями являются pn-переходы в полупроводниковых материалах, использованных для их изготовления. Глядя визуально на любой полупроводник, невозможно определить тип полупроводниковой структуры, расположенной внутри корпуса. Эти данные обозначаются маркировкой, нанесенной на корпус. Тип транзистора необходимо знать заранее, поскольку использование его в схеме может быть самым различным.

Следует помнить о том, что NPN и PNP совершенно разные. Поэтому их нельзя просто так перепутать или заменить между собой. Заменить один на другой возможно при определенных условиях. Основное условие – значительное изменение схемы включения этих транзисторов. Таким образом, для определенных узлов радиотехнических устройств, применяются только свои, конкретные марки, в противном случае, устройство просто выйдет из строя, и не будет работать.

Технологические различия

Помимо типа pn-перехода, все они различаются технологией применяемой для их изготовления.

В связи с этим, можно отметить два видаа транзисторов, различающихся параметрами:

  • Биполярные — отличаются подачей в их базу тока небольшой величины. Этот ток, в свою очередь, служит для управления количеством тока, проходящего между эмиттером и коллектором.
  • Полевые — оборудуются тремя выводами, носящими название затвор, сток и исток. В данном случае, на затвор транзистора воздействует не ток, а напряжение. Эти транзисторы отличаются различной полярностью.

Источник: electric-220.ru

Типы транзисторов — подробная классификация полупроводника

Классификация, основанная на их структуре

Точечный транзистор

Это были одни из первейших германиевых транзисторов, которые работали на основе сложного и ненадёжного процесса образования электричества. По этой причине не справлялись с возложенными на них задачами довольно часто. У них был коэффициент усиления тока a с общей базой больше единицы и демонстрировал отрицательное сопротивление.

Биполярный плоскостной транзистор

Эти транзисторы имеют три вывода (эмиттер, базу и коллектор), отсюда вытекает то, что они обладают двойным соединением, а именно соединением база-эмиттер и соединением коллектор-база. Это токоуправляемые устройства, чья проводимость тока основывается одновременно на главном, и на побочном носителе заряда (поэтому транзистор и называется биполярным).

Они могут быть и (i) npn с основными носителями заряда в виде электронов или (ii) pnp. Обособленно стоят многие другие типы биполярных плоскостных транзисторов:

Биполярный гетеротранзистор: эти транзисторы подходят для устройств с высокой частотой и у них участки эмиттера и базы сделаны из отличающихся полупроводниковых материалов.

Транзистор Шотки или зажатые транзисторы Шотки: они используют барьер Шотки для избегания насыщения транзистора.

Лавинные транзисторы: это по-особенному устроенные транзисторы, которые действуют в зоне лавинного сбоя (где действующее напряжение будет больше чем напряжение сбоя) и имеют очень высокие скорости переключения.

Транзисторы Дарлингтона: эти транзисторы имеют два отдельных транзистора, которые каскадно включены таким образом, что в результате устройство обладает очень высоким коэффициентом усиления тока.

Транзистор с множественным эмиттером: этот вид транзисторов специально сделан так, чтобы понимать логические операции.

Транзистор с множественной базой: он использует для усиления очень низкий уровень сигнала среди шумного окружения за счёт конструктивного добавления сигнала, в отличии от случайного шума.

Диффузионный транзистор: эти транзисторы основаны на том, что имеется диффундирующий полупроводниковый материал с необходимыми присадками.

Полевой транзистор

Эти транзисторы являются транзисторами, которые управляются напряжением. Эти транзисторы имеют три вывода. Один из них, вывод затвора, контролирует поток электрического тока между выводом источника и выводом стока. Их также называют монополярными устройствами, поскольку их проводимость тока является лишь следствием основных носителей заряда, согласно с чем, они могут быть одновременно N-канальными (большинство носителей заряда являются электронами) и P-канальными полевыми транзисторами.

Полевые транзисторы также могут быть подразделены на:

Плоскостные полевые транзисторы: Они могут быть как pn, так и транзисторами с металлическим полупроводником, которые зависят от того, имеют ли они pn-соединение или соединение в виде Барьера Шотки.

Металлические оксидные полупроводниковые полевые транзисторы или транзисторы с изолированным затвором: Эти устройства имеют изолирующий слой под их выводом затвора, который приводит к очень высокому полному сопротивлению на входе. Они могут быть как истощающими, так и усиливающими, что зависит от того, имеют ли они уже существующий канал или нет, что уже влияет на их поведение в присутствии или отсутствии напряжения на затворе.

Металлические окисел полупроводниковые полевые транзисторы с двойным затвором: Это в частности очень полезные транзисторы в устройствах с радиочастотой. Они имеют два последовательных контроля затвора.

Транзистор с высокой мобильностью электронов или гетероструктурный полевой транзистор: Эти транзисторы характеризуются присутствием гетеро-связей, которые заключаются между разными материалами на той и другой стороне соединения и используются в устройствах с очень высокой микроволновой частотой. Другие разновидности этих транзисторов, включая метаморфные, псевдоморфные, индуцированные, гетероструктрные изолированные и модуляционные с примесями.

Плавниковые полевые транзисторы: Они имеют двойной затвор, ширина их эффективного канала обеспечивается тонким кремниевым “плавником”, который формирует тело транзистора.

Вертикальный металл-окисел полупроводниковый: По конструкции схож с обычным металл-окисел полупроводниковым, но есть и различие, заключающееся в наличии V-образной канавки, которая увеличивает их сложность и стоимость.

Металл-окисел полупроводниковый с U-образной канавкой: У них структура в виде траншей, и они почти такие же как предыдущие, только канавка у них не V-образная, а U-образная.

Траншейный металл-окисел полупроводниковый: Имеется вертикальная структура с выводом источника и стока на вершине и дне соответственно.

Металлический нитрид окисел полупроводниковый: Этот вид транзистора является дополнением к технологии металл окисел полупроводниковых и использует нитрид окисел как изоляционный слой.

Полевые транзисторы с быстрым обратным или быстрым восстанавливающим эпитаксиальным диодом: Это ультра быстрые полевые транзисторы с возможностью быстрого выключения для диода, расположенного в корпусе.

Обеднённый полевой транзистор: Эти транзисторы основаны на абсолютно истощенных субстратах.

Туннельный полевой транзистор: Они работают на принципе квантового туннелирования и широко применяются в электронике с низкой энергией, включая цифровые схемы.

Ионно-чувствительный полевой транзистор: Данный транзистор использует концентрацию ионов для регулирования величины потока электрического тока, проходящего через него. Эти устройства широко используются в медико-биологических исследованиях и наблюдении за окружающей средой.

Биологически-чувствительные полевые транзисторы: В этих транзисторах биологические молекулы, привязанные к выводу затвора, изменяют распределение заряда и меняют проводимость каналов. Существует множество разновидностей этих устройств, например днк полевые транзисторы, иммунные полевые транзисторы и т.д.

Полевые транзисторы с органической памятью за счёт наночастиц: Эти устройства имитируют поведение интернейрон сигнала и применяется в области искусственного интеллекта.

Органические полевые транзисторы: Их структура основана на концепции тонкоплёночных транзисторов. Для их канала используются органические полупроводники. Они широко используются в электронике, разлагаемой микроорганизмами.

Шестиугольные полевые транзисторы: Их область матрицы основана на базовых ячейках, имеющих шестиугольную форму, которые, в свою очередь, уменьшают размер матрицы, увеличивая плотность канала.

Полевые транзисторы с углеродной нанотрубкой: Канал сделан из углеродной нанотрубки (одиночной или массива), а не из кремния.

Полевой транзистор с нанолентой из графена: Они используют наноленты из графена как материал для их каналов.

Полевые транзисторы с вертикальной прорезью: Эти двух-затворные устройства с вертикальной кремниевой прорезью ни что иное как узкий коридор кремния между двух более больших кремниевых участков.

Квантовые полевые транзисторы: эти транзисторы характеризуются очень высокой скоростью действия и работой на принципе квантового туннелировнаия.

T-инвертированные транзисторы: Часть такого устройства вертикально расширена из горизонтальной плоскости.

Тонкоплёночный транзистор: В качестве активного полупроводника используются тонкие плёнки, изолятор и металл прокладываются по непроводящему материалу, такому как стекло.

Баллистические транзисторы: Их используют в высокоскоростных интегрированных схемах, их работа основана на использовании электромагнитных сил.

Электролит окисел полупроводниковые полевые транзисторы: У них металлическая часть стандартных металл-окисел полупроводниковых заменена на электролит. Их используют для обнаружения нейронной активности.

Классификация, основанная на функциях транзисторов

1. Транзисторы с маленьким сигналом : Этот тип транзисторов используется в частности для усиления сигналов с низким уровнем (редко – для переключения) и может быть как npn, так и pnp по своей конструкции.

2. Маленькие переключающие транзисторы : Широко применяются для переключения, несмотря на то, что они могут быть вовлечены в процесс усиления. Эти транзисторы доступны сразу и в виде npn, и в виде pnp.

3. Силовой транзистор : Их используют как силовые усилители в мощных устройствах. Это могут быть npn, или pnp, или транзисторы Дарлингтона.

4. Высокочастотные транзисторы : их также называют радиочастотными транзисторами. Они используются в устройствах, где есть высокоскоростное переключение, где маленькие сигналы действуют на больших частотах.

5. Фототранзистор : Это устройства с двумя выводами, которые чувствительны к свету. Они являются ни чем иным, как стандартными транзисторами, которые имеют фоточувствительную область как замещение базовой области.

6. Однопереходные транзисторы : Используются исключительно как переключатели и не подходят для усиления.

7. Транзисторы для биомедицинских исследований и для исследования окружающей среды : Их название говорит само за себя.

В дополнение к этому, существуют также биполярные транзисторы с изолированным затвором, которые сочетают в себе особенности одновременно биполярных плоскостных транзисторов и полевых транзисторов. Они используют изолированный затвор для контроля биполярного силового транзистора, выступая в роли переключателя.

Также есть устройства, которые имеют два туннельных перехода, включая участок, контролирующий затвор. Их называют одиночными электронными транзисторами. Транзисторы без переходов и с нанопроволокой не имеют перехода затвора, что приводит к более плотным и дешёвым микрочипам. Наконец, стоит отметить, что это были лишь некоторые типы транзисторов среди множества типов, которые представлены на рынке.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник: elektronchic.ru

Транзистор: виды, применение и принципы работы

Что такое транзистор? Наверняка каждый человек хотя бы раз в жизни слышал это слово. Однако далеко не каждый знаком с его значением, а тем более с устройством и назначением транзистора. Это понятие подробно изучают студенты технических ВУЗов. При этом довольно часто технические знания пригождаются в жизни людям, не имеющим ничего общего с инженерной деятельностью. В этой статье мы рассмотрим в каких областях они применяются.

Принцип работы прибора

Транзистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического сигнала. Благодаря особому строению кристаллических решёток и полупроводниковым свойствам, этот прибор способен увеличивать амплитуду протекающего тока.

Полупроводники — вещества, которые способны проводить ток, а также препятствовать его прохождению. Самыми яркими их представителями являются кремний и германий. Существует два вида полупроводников:

В полупроводниках электрический ток возникает из-за недостатка или переизбытка свободных электронов. Например, кристаллическая решётка атома состоит из трёх электронов. Однако если ввести в это вещество атом, состоящий из четырёх электронов, один будет лишним. Он является свободным электроном. Соответственно, чем больше таких электронов, тем ближе это вещество по своим свойствам к металлу. А значит, и проводимость тока больше. Такие полупроводники называются электронными.

Теперь поговорим о дырочных. Для их создания в вещество вводятся атомы другого вещества, кристаллическая решётка которого содержит больше атомов. Соответственно, в нашем полупроводнике становится меньше электронов. Образуются вакантные места для электронов. Валентные связи будут разрушаться, так как электроны будут стремиться занять эти вакантные места. Далее, мы будем называть их дырками.

Электроны постоянно стремятся занять дырку и, начиная движение, образуют новую дырку. Таким поведением обладают абсолютно все электроны. В полупроводнике происходит их движение, а значит, начинает проводиться ток. Такие полупроводники называются дырочными.

Таким образом, вводя недостаток или избыток электронов в кремний или германий, мы способствуем их движению. Получается ток. Транзисторы состоят из соединений этих полупроводников по определённому принципу. С их помощью можно управлять протекающими токами и другими параметрами электрических сигналов.

Виды транзисторов

Существует несколько видов транзисторов. Их около четырёх. Однако основные из них это:

Остальные виды собираются из полевых и биполярных. Рассмотрим более подробно каждый вид.

Суть этого прибора заключается в управлении параметрами электрического сигнала с помощью электрического поля. Оно появляется при подаче напряжения к какому-либо из выводов:

  1. Затвор нужен для регулирования параметров сигнала, благодаря подаче напряжения на него.
  2. Сток — вывод, через который из канала уходят носители заряда (дырки и электроны).
  3. Исток — вывод, через который в канал приходят электроны и дырки.

Такой транзистор состоит из полупроводника с определённой проводимостью и двух областей, помещённых в него с противоположной проводимостью. При подаче напряжения на затвор между этими двумя областями появляется пространство, через которое протекает ток. Это пространство называется каналом. Ширина этого канала регулируется напряжением, которое мы подаём на затвор. Соответственно, можно увеличивать и уменьшать ширину канала и управлять протекающим током.

Теперь поговорим о приборе с изолированным затвором. Разница в том, что в первом случае этот переход есть всегда, даже когда на затвор не подавалось напряжение. А при его подаче, переход и токопроводящий канал менялись в зависимости от полярности и амплитуды напряжения. Металлический затвор в таких транзисторах изолирован диэлектриком от полупроводниковой области. Их входное сопротивление гораздо больше.

Существует два вида приборов с изолированным затвором:

  • Со встроенным каналом.
  • С индуцированным каналом.

Встроенный канал позволяет протекать электрическому току с определённой амплитудой. При подаче напряжения с определённой амплитудой и полярностью мы можем менять ширину канала и его проводимость. Этот канал встраивается в транзисторы на производственных предприятиях.

Индуцированный канал появляется между двумя областями, о которых мы говорили выше, только при подаче напряжения определённой полярности на затвор. То есть, когда на затвор напряжение не подаётся, ток в нем не протекает.

Все виды полевых транзисторов отличаются друг от друга по следующим параметрам:

  1. Входное сопротивление.
  2. Амплитуда напряжения, которое необходимо подать на затвор.
  3. Полярность.

Каждый из этих видов полевых транзисторов необходим для сборки определённых электрических и логических схем. Так как для реализации двух разных устройств необходимо разные электрические параметры.

Биполярные

Слово «биполярные» означает две полярности. То есть, такие приборы имеют две полярности, благодаря особенностям своего строения. Особенность их строения заключается в том, что они состоят из трёх полупроводниковых областей. Типы проводимости бывают следующими:

  1. Электронная, далее n.
  2. Дырочная, далее p.

Соответственно, можно сделать вывод, что существует два вида биполярных транзисторов:

Разница между ними заключается в том, что для корректной работы необходимо подавать напряжение разной полярности. К каждой из трёх полупроводниковых областей подключено по одному выводу. Всего их три:

  1. База — центральный слой. Он является самым тонким. На выводе базы находится управляющий ток с небольшой амплитудой.
  2. Коллектор — один из крайних слоёв. Он является самым широким. На него подаётся ток с большой амплитудой.
  3. Эмиттер — вывод, на который подаётся ток с коллектора. На его выходе амплитуда тока немного больше, чем на входе.

Существует три схемы подключения биполярных транзисторов:

  1. С общим эмиттером — входной сигнал подаётся на базу, а выходной снимается с коллектора.
  2. С общим коллектором — входной сигнал подаётся на базу, а снимается с эмиттера.
  3. С общей базой — входной сигнал подаётся на эмиттер, а снимается с коллектора.

Благодаря нескольким электронно-дырочным переходам, образующимся в биполярном транзисторе, можно управлять параметрами электрического сигнала. Полярность и амплитуда подаваемого напряжения зависят от типа биполярного транзистора.

Применение транзисторов в жизни

Транзисторы применяются в очень многих технических устройствах. Самые яркие примеры:

  1. Усилительные схемы.
  2. Генераторы сигналов.
  3. Электронные ключи.

Во всех устройствах связи усиление сигнала необходимо. Во-первых, электрические сигналы имеют естественное затухание. Во-вторых, довольно часто бывает, что амплитуды одного из параметров сигнала недостаточно для корректной работы устройства. Информация передаётся с помощью электрических сигналов. Чтобы доставка была гарантированной и качество информации высоким, нам необходимо усиливать сигналы.

Транзисторы способны влиять не только на амплитуду, но и на форму электрического сигнала. В зависимости от требуемой формы генерируемого сигнала в генераторе будет установлен соответствующий тип полупроводникового прибора.

Электронные ключи нужны для управления силой тока в цепи. В состав этих ключей входит множество транзисторов. Электронные ключи являются одним из важнейших элементов схем. На их основе работают компьютеры, телевизоры и другие электрические приборы, без которых в современной жизни не обойтись.

Литература по электронике

Наука, которая изучает транзисторы и другие приборы, называется электроника. Целый ее раздел посвящён полупроводниковым приборам. Если вам интересно получить больше информации о работе транзисторов, можно почитать следующие книги по этой тематике:

  1. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера — Дэвид М.
  2. Операционные системы. Разработка и реализация — Эндрю Т.
  3. Силовая электроника для любителей и профессионалов — Б. Ю. Семенов .

В этих книгах описываются различные средства программируемой электроники. Конечно же, в основе всех программируемых схем, лежат транзисторы. Благодаря этим книгам вы не только получите новые знания о транзисторах, но и навыки, которые, возможно, принесут вам доход.

Теперь вы знаете, как работают транзисторы, и где они применяются в жизни. Если вам интересна эта тема, продолжайте её изучать, ведь прогресс не стоит на месте, и все технические устройства постоянно совершенствуются. В этом деле очень важно идти в ногу со временем. Успехов вам!

Источник: tokar.guru

Типы транзисторов — подробная классификация полупроводника

Классификация, основанная на их структуре

 

Точечный транзистор

Это были одни из первейших германиевых транзисторов, которые работали на основе сложного и ненадёжного процесса образования электричества. По этой причине не справлялись с возложенными на них задачами довольно часто. У них был коэффициент усиления тока a с общей базой больше единицы и демонстрировал отрицательное сопротивление.

Биполярный плоскостной транзистор

Эти транзисторы имеют три вывода (эмиттер, базу и коллектор), отсюда вытекает то, что они обладают двойным соединением, а именно соединением база-эмиттер и соединением коллектор-база. Это токоуправляемые устройства, чья проводимость тока основывается одновременно на главном, и на побочном носителе заряда (поэтому транзистор и называется биполярным).

Они могут быть и (i) npn с основными носителями заряда в виде электронов или (ii) pnp. Обособленно стоят многие другие типы биполярных плоскостных транзисторов:

Биполярный гетеротранзистор: эти транзисторы подходят для устройств с высокой частотой и у них участки эмиттера и базы сделаны из отличающихся полупроводниковых материалов.

Транзистор Шотки или зажатые транзисторы Шотки: они используют барьер Шотки для избегания насыщения транзистора.

Лавинные транзисторы: это по-особенному устроенные транзисторы, которые действуют в зоне лавинного сбоя (где действующее напряжение будет больше чем напряжение сбоя) и имеют очень высокие скорости переключения.

Транзисторы Дарлингтона: эти транзисторы имеют два отдельных транзистора, которые каскадно включены таким образом, что в результате устройство обладает очень высоким коэффициентом усиления тока.

Транзистор с множественным эмиттером: этот вид транзисторов специально сделан так, чтобы понимать логические операции.

Транзистор с множественной базой: он использует для усиления очень низкий уровень сигнала среди шумного окружения за счёт конструктивного добавления сигнала, в отличии от случайного шума.

Диффузионный транзистор: эти транзисторы основаны на том, что имеется диффундирующий полупроводниковый материал с необходимыми присадками.

 

Полевой транзистор

Эти транзисторы являются транзисторами, которые управляются напряжением. Эти транзисторы имеют три вывода. Один из них, вывод затвора, контролирует поток электрического тока между выводом источника и выводом стока. Их также называют монополярными устройствами, поскольку их проводимость тока является лишь следствием основных носителей заряда, согласно с чем, они могут быть одновременно N-канальными (большинство носителей заряда являются электронами) и P-канальными полевыми транзисторами.

Полевые транзисторы также могут быть подразделены на:

Плоскостные полевые транзисторы: Они могут быть как pn, так и транзисторами с металлическим полупроводником, которые зависят от того, имеют ли они pn-соединение или соединение в виде Барьера Шотки.

Металлические оксидные полупроводниковые полевые транзисторы или транзисторы с изолированным затвором: Эти устройства имеют изолирующий слой под их выводом затвора, который приводит к очень высокому полному сопротивлению на входе. Они могут быть как истощающими, так и усиливающими, что зависит от того, имеют ли они уже существующий канал или нет, что уже влияет на их поведение в присутствии или отсутствии напряжения на затворе.

Металлические окисел полупроводниковые полевые транзисторы с двойным затвором: Это в частности очень полезные транзисторы в устройствах с радиочастотой. Они имеют два последовательных контроля затвора.

Транзистор с высокой мобильностью электронов или гетероструктурный полевой транзистор: Эти транзисторы характеризуются присутствием гетеро-связей, которые заключаются между разными материалами на той и другой стороне соединения и используются в устройствах с очень высокой микроволновой частотой. Другие разновидности этих транзисторов, включая метаморфные, псевдоморфные, индуцированные, гетероструктрные изолированные и модуляционные с примесями.

Плавниковые полевые транзисторы: Они имеют двойной затвор, ширина их эффективного канала обеспечивается тонким кремниевым “плавником”, который формирует тело транзистора.

Вертикальный металл-окисел полупроводниковый: По конструкции схож с обычным металл-окисел полупроводниковым, но есть и различие, заключающееся в наличии V-образной канавки, которая увеличивает их сложность и стоимость.

Металл-окисел полупроводниковый с U-образной канавкой: У них структура в виде траншей, и они почти такие же как предыдущие, только канавка у них не V-образная, а U-образная.

Траншейный металл-окисел полупроводниковый: Имеется вертикальная структура с выводом источника и стока на вершине и дне соответственно.

Металлический нитрид окисел полупроводниковый: Этот вид транзистора является дополнением к технологии металл окисел полупроводниковых и использует нитрид окисел как изоляционный слой.

Полевые транзисторы с быстрым обратным или быстрым восстанавливающим эпитаксиальным диодом: Это ультра быстрые полевые транзисторы с возможностью быстрого выключения для диода, расположенного в корпусе.

Обеднённый полевой транзистор: Эти транзисторы основаны на абсолютно истощенных субстратах.

Туннельный полевой транзистор: Они работают на принципе квантового туннелирования и широко применяются в электронике с низкой энергией, включая цифровые схемы.

Ионно-чувствительный полевой транзистор: Данный транзистор использует концентрацию ионов для регулирования величины потока электрического тока, проходящего через него. Эти устройства широко используются в медико-биологических исследованиях и наблюдении за окружающей средой.

Биологически-чувствительные полевые транзисторы: В этих транзисторах биологические молекулы, привязанные к выводу затвора, изменяют распределение заряда и меняют проводимость каналов. Существует множество разновидностей этих устройств, например днк полевые транзисторы, иммунные полевые транзисторы и т.д.

Полевые транзисторы с органической памятью за счёт наночастиц: Эти устройства имитируют поведение интернейрон сигнала и применяется в области искусственного интеллекта.

Органические полевые транзисторы: Их структура основана на концепции тонкоплёночных транзисторов. Для их канала используются органические полупроводники. Они широко используются в электронике, разлагаемой микроорганизмами.

Шестиугольные полевые транзисторы: Их область матрицы основана на базовых ячейках, имеющих шестиугольную форму, которые, в свою очередь, уменьшают размер матрицы, увеличивая плотность канала.

Полевые транзисторы с углеродной нанотрубкой: Канал сделан из углеродной нанотрубки (одиночной или массива), а не из кремния.

Полевой транзистор с нанолентой из графена: Они используют наноленты из графена как материал для их каналов.

Полевые транзисторы с вертикальной прорезью: Эти двух-затворные устройства с вертикальной кремниевой прорезью ни что иное как узкий коридор кремния между двух более больших кремниевых участков.

Квантовые полевые транзисторы: эти транзисторы характеризуются очень высокой скоростью действия и работой на принципе квантового туннелировнаия.

T-инвертированные транзисторы: Часть такого устройства вертикально расширена из горизонтальной плоскости.

Тонкоплёночный транзистор: В качестве активного полупроводника используются тонкие плёнки, изолятор и металл прокладываются по непроводящему материалу, такому как стекло.

Баллистические транзисторы: Их используют в высокоскоростных интегрированных схемах, их работа основана на использовании электромагнитных сил.

Электролит окисел полупроводниковые полевые транзисторы: У них металлическая часть стандартных металл-окисел полупроводниковых заменена на электролит. Их используют для обнаружения нейронной активности.

Классификация, основанная на функциях транзисторов

1. Транзисторы с маленьким сигналом: Этот тип транзисторов используется в частности для усиления сигналов с низким уровнем (редко – для переключения) и может быть как npn, так и pnp по своей конструкции.

2. Маленькие переключающие транзисторы: Широко применяются для переключения, несмотря на то, что они могут быть вовлечены в процесс усиления. Эти транзисторы доступны сразу и в виде npn, и в виде pnp.

3. Силовой транзистор: Их используют как силовые усилители в мощных устройствах. Это могут быть npn, или pnp, или транзисторы Дарлингтона.

4. Высокочастотные транзисторы: их также называют радиочастотными транзисторами. Они используются в устройствах, где есть высокоскоростное переключение, где маленькие сигналы действуют на больших частотах.

5. Фототранзистор: Это устройства с двумя выводами, которые чувствительны к свету. Они являются ни чем иным, как стандартными транзисторами, которые имеют фоточувствительную область как замещение базовой области.

6. Однопереходные транзисторы: Используются исключительно как переключатели и не подходят для усиления.

7. Транзисторы для биомедицинских исследований и для исследования окружающей среды: Их название говорит само за себя.

В дополнение к этому, существуют также биполярные транзисторы с изолированным затвором, которые сочетают в себе особенности одновременно биполярных плоскостных транзисторов и полевых транзисторов. Они используют изолированный затвор для контроля биполярного силового транзистора, выступая в роли переключателя.

Также есть устройства, которые имеют два туннельных перехода, включая участок, контролирующий затвор. Их называют одиночными электронными транзисторами. Транзисторы без переходов и с нанопроволокой не имеют перехода затвора, что приводит к более плотным и дешёвым микрочипам. Наконец, стоит отметить, что это были лишь некоторые типы транзисторов среди множества типов, которые представлены на рынке.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Как выглядят транзисторы фото — Инженер ПТО

Внешний вид и обозначение транзистора на схемах

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 здесь.

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 Нет»! «Нет» – 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 тут.

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.

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

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.

Внешний вид и обозначение транзистора на схемах

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 здесь.

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 Нет»! «Нет» – 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 тут.

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.

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

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.

Здравствуйте, дорогие читатели. В данной статье рассмотрим виды транзисторов и область их применения. И так…

Транзистор, это радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи. Это позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

Виды транзисторов

О том что такое транзистор, читайте в статье «Что означает слово транзистор? Назначение и устройство.» Здесь лишь отметим, в большинстве применений транзисторы заменили собой вакуумные лампы, свершилась настоящая кремниевая революция в создании интегральных микросхем. Так, сегодня в аналоговой технике чаще используют биполярные транзисторы, а в цифровой технике — преимущественно полевые.

Устройство и принцип действия полевых и биполярных транзисторов — это так же темы отдельных статей, поэтому останавливаться на данных тонкостях не будем, а рассмотрим предмет с чисто практической точки зрения на конкретных примерах.

Полевые и биполярные транзисторы

По технологии изготовления транзисторы подразделяются на два типа: полевые и биполярные. Биполярные в свою очередь делятся по проводимости на n-p-n – транзисторы обратной проводимости, и p-n-p – транзисторы прямой проводимости. Полевые транзисторы бывают, соответственно, с каналом n-типа и p-типа. Затвор полевого транзистора может быть изолированным (IGBT-транзисторы) или в виде p-n-перехода. IGBT-транзисторы бывают со встроенным каналом или с индуцированным каналом.

Виды транзисторов, p –n–p и n–p–n проводимость

Области применения транзисторов определяются их характеристиками, а работать транзисторы могут в двух режимах: в ключевом или в усилительном. В первом случае транзистор в процессе работы или полностью открыт или полностью закрыт, что позволяет управлять питанием значительных нагрузок, используя малый ток для управления. А в усилительном, или по-другому — в динамическом режиме, используется свойство транзистора изменять выходной сигнал при малом изменении входного, управляющего сигнала. Далее рассмотрим примеры различных транзисторов.

2N3055 – биполярный n-p-n-транзистор в корпусе ТО-3

Популярен в качестве элемента выходных каскадов высококачественных звуковых усилителей, где он работает в динамическом режиме. Как правило, используется совместно с комплементарным p-n-p собратом MJ2955. Данный транзистор может работать и в ключевом режиме, например в трансформаторных НЧ инверторах 12 на 220 вольт 50 Гц, пара 2n3055 управляет двухтактным преобразователем.

Примечательно, что напряжение коллектор-эмиттер для данного транзистора в процессе работы может достигать 70 вольт, а ток 15 ампер. Корпус ТО-3 позволяет удобно закрепить его на радиатор в случае необходимости. Статический коэффициент передачи тока — от 15 до 70, этого достаточно для эффективного управления даже мощными нагрузками, при том, что база транзистора выдерживает ток до 7 ампер. Данный транзистор может работать на частотах до 3 МГц.

КТ315 — легенда среди отечественных биполярных транзисторов малой мощности

Данный транзистор n-p-n – типа впервые увидел свет 1967 году, и по сей день пользуется популярностью в радиолюбительской среде. Комплементарной парой к нему является КТ361. Идеален для динамических и ключевых режимов в схемах малой мощности.

При максимально допустимом напряжении коллектор-эмиттер 60 вольт, этот высокочастотный транзистор способен пропускать через себя ток до 100 мА, а граничная частота у него не менее 250 МГц. Коэффициент передачи тока достигает 350, при том, что ток базы ограничен 50 мА.

Изначально транзистор выпускался только в пластмассовом корпусе KT-13, 7 мм в ширину и 6 мм высотой, но в последнее время можно его встретить и в корпусе ТО-92.

КП501 — полевой n-канальный транзистор малой мощности с изолированным затвором

Имеет обогащенный n-канал, сопротивление которого составляет от 10 до 15 Ом, в зависимости от модификации (А,Б,В). Предназначен данный транзистор, как его позиционирует производитель, для использования в аппаратуре связи, в телефонных аппаратах и другой радиоэлектронной аппаратуре.

Этот транзистор можно назвать сигнальным. Небольшой корпус ТО-92, максимальное напряжение сток-исток — до 240 вольт, максимальный ток стока — до 180 мА. Емкость затвора менее 100 пф. Особенно примечательно то, что пороговое напряжение затвора составляет от 1 до 3 вольт, что позволяет реализовать управление с очень-очень малыми затратами. Идеален в качестве преобразователя уровней сигналов.

irf3205 – n-канальный полевой транзистор, изготовленный по технологии HEXFET

Популярен в качестве силового ключа для повышающих высокочастотных инверторов, например автомобильных. Посредством параллельного включения нескольких корпусов представляется возможность построения преобразователей, рассчитанных на значительные токи.

Максимальный ток для одного такого транзистора достигает 75А (ограничение вносит конструкция корпуса ТО-220), а максимальное напряжение сток-исток составляет 55 вольт. Сопротивление канала при этом всего 8 мОм. Емкость затвора в 3250 пф требует применения мощного драйвера для управления на высоких частотах, но сегодня это не является проблемой.

FGA25N120ANTD мощный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT-транзистор)

Способен выдержать напряжение сток-исток 1200 вольт, максимальный ток стока составляет 50 ампер. Особенность изготовления современных IGBT-транзисторов такого уровня позволяет отнести их к классу высоковольтных.

Область применения — силовые преобразователи инверторного типа, такие как индукционные нагреватели, сварочные аппараты и другие высокочастотные преобразователи, рассчитанные на питание высоким напряжением. Идеален для мощных мостовых и полумостовых резонансных преобразователей, а также для работы в условиях жесткого переключения, имеется встроенный высокоскоростной диод.

Рекомендации по эксплуатации транзисторов

Значения большинства параметров транзисторов зависят от реального режима работы и температуры, причем с увеличением температуры параметры транзисторов могут меняться. В справочнике приведены, как правило, типовые (усредненные) зависимости параметров транзисторов от тока, напряжения, температуры, частоты и т. п.

Для обеспечения надежной работы транзисторов необходимо принимать меры, исключающие длительные электрические нагрузки, близкие к предельно допустимым. Например заменять транзистор на аналогичный но меньшей мощности не стоит, это касается не только мощностей, но и других параметров транзистора. В некоторых случаях для увеличения мощности транзисторы можно включать параллельно, когда эмиттер соединяется с эмиттером, коллектор с коллектором и база – с базой. Перегрузки могут быть вызваны разными причинами, например от перенапряжения, для защиты от перенапряжения часто применяют быстродействующие диоды.

Что касается нагрева и перегрева транзисторов, температурный режим транзисторов не только оказывает влияние на значение параметров, но и определяет надежность их эксплуатации. Следует стремиться к тому, чтобы транзистор при работе не перегревался, в выходных каскадах усилителей транзисторы обязательно нужно ставить на большие радиаторы. Защиту транзисторов от перегрева нужно обеспечивать не только во время эксплуатации, но и во время пайки. При лужении и пайке следует принимать меры, исключающие перегрев транзистора, транзисторы во время пайки желательно держать пинцетом, для защиты от перегрева.

Мы рассмотрели здесь только несколько видов транзисторов, и это лишь мизерная часть из обилия моделей электронных компонентов, представленных на рынке сегодня.

Так или иначе, вы с легкостью сможете подобрать подходящий транзистор для своих целей. Документация на них доступна сегодня в сети в виде даташитов, в которых исчерпывающе представлены все характеристики. Типы корпусов современных транзисторов различны, и для одной и той же модели зачастую доступны как SMD исполнение, так и выводное.

Видео, виды транзисторов

Биполярные транзисторы.Виды и характеристики.Работа и устройство

Биполярные транзисторы это полупроводниковые приборы с тремя электродами, подключенными к трем последовательно находящимся слоям, с различной проводимости. В отличие от других транзисторов, которые переносят один тип заряда, он способен переносить сразу два типа.

Схемы подключения, использующие биполярные транзисторы, зависят от производимой работы и типа проводимости. Проводимость может быть электронной, дырочной.

Разновидности биполярных транзисторов

Биполярные транзисторы разделяют по различным признакам на виды по:

  • Материалу изготовления: кремний или арсенид галлия.
  • Величине частоты: до 3 МГц – низкая, до 30 МГц – средняя, до 300 МГц – высокая, более 300 МГц – сверхвысокая.
  • Наибольшей рассеиваемой мощности: 0-0,3 Вт, 0,3-3 Вт, свыше 3 Вт.
  • Типу прибора: 3 слоя полупроводника с последовательной очередностью типа проводимости.
Устройство и работа

Слои транзистора, как внутренний, так и наружный, объединены с встроенными электродами, которые имеют свои названия в виде базы, эмиттера и коллектора.

Особых отличий по видам проводимости у коллектора и эмиттера не наблюдается, однако процент включения примесей у коллектора намного меньше, что позволяет повысить допустимое напряжение на выходе.

Средний слой полупроводника (база) имеет большую величину сопротивления, так как выполнена из слаболегированного материала. Она контактирует с коллектором на значительной площади. Это позволяет повысить теплоотвод, который необходим вследствие выделения тепла от смещения перехода в другую сторону. Хороший контакт базы с коллектором дает возможность легко проходить электронам, которые являются неосновными носителями.

Слои перехода выполнены по одному принципу. Однако биполярные транзисторы считаются несимметричными приборами. При чередовании крайних слоев местами с одной проводимостью нельзя образовать подобные параметры полупроводника.

Схемы подключения транзисторов выполнены таким образом, что могут обеспечить ему как закрытое, так и открытое состояние. При активной работе, когда полупроводник открыт, смещение эмиттера выполнено в прямом направлении. Для полного понимания этой конструкции, нужно подключить напряжение питания по изображенной схеме.

При этом граница на 2-м переходе коллектора закрыта, ток через нее не идет. Практически возникает обратное явление ввиду рядом расположенных переходов, их влияния друг на друга. Так как к эмиттеру подсоединен минусовой полюс батареи, то переход открытого вида дает возможность электронам проходить на базу, в которой осуществляется их рекомбинация с дырками, являющимися главными носителями. Появляется ток базы Iб. Чем выше базовый ток, тем больше выходной ток. В этом заключается принцип действия усилителей.

По базе протекает только диффузионное движение электронов, так как нет работы электрического поля. Из-за малой толщины этого слоя и значительном градиенте частиц, практически все они поступают на коллектор, хотя база имеет большое сопротивление. На переходе имеется электрическое поле, которое способствует переносу и втягивает их. Токи эмиттера и коллектора одинаковые, если не считать малой потери заряда от перераспределения на базе: I э = I б + I к.

Характеристики
  • Коэффициент усиления тока β = Iк / Iб.
  • Коэффициент усиления напряжения Uэк / Uбэ.
  • Сопротивление на входе.
  • Характеристика частоты – возможность работы транзистора до определенной частоты, при выходе за границы которой процессы перехода опаздывают за изменением сигнала.
Режимы работ и схемы

Вид схемы влияет на режим действия биполярного транзистора. Сигнал может сниматься и отдаваться в двух местах для разных случаев, а электродов имеется три штуки. Следовательно, что один произвольный электрод должен быть сразу выходом и входом. По такому принципу подключаются все биполярные транзисторы, и имеют три вида схем, которые мы рассмотрим ниже.

Схема с общим коллектором

Сигнал проходит на сопротивление RL, которое также включено в цепь коллектора.

Такая схема подключения дает возможность создать всего лишь усилитель по току. Достоинством такого эмиттерного повторителя можно назвать образование значительного сопротивления на входе. Это дает возможность для согласования каскадов усиления.

Схема с общей базой

Сигнал входа проходит через С1, далее снимается в цепи выхода коллектора, где базовый электрод общий. В итоге образуется усиление напряжения по подобию с общим эмиттером.

В схеме можно найти недостаток в виде малого входного сопротивления. Схема с общей базой используется чаще всего в качестве генератора колебаний.

Схема с общим эмиттером

Чаще всего при использовании биполярных транзисторов выполняют схему с общим эмиттером. Напряжение проходит по сопротивлению нагрузки RL, к эмиттеру питание подключается отрицательным полюсом.

Сигнал переменного значения приходит на базу и эмиттер. В цепи коллектора он становится по значению больше. Главными элементами схемы являются резистор, транзистор и выходная цепь усилителя с источником питания. Дополнительными элементами стали: емкость С1, которая не дает пройти току на вход, сопротивление R1, благодаря которому открывается транзистор.

В цепи коллектора напряжение транзистора и сопротивления равны значению ЭДС: E= Ik Rk+Vke.

Отсюда следует, что малым сигналом Ec определяется правило изменения разности потенциалов в переменное выходное транзисторного преобразователя. Такая схема дает возможность увеличению тока входа во много раз, так же, как напряжению и мощности.

Из недостатков такой схемы можно назвать малое сопротивление на входе (до 1 кОм). Как следствие, возникают проблемы в образовании каскадов. Сопротивление выхода равно от 2 до 20 кОм.

Рассмотренные схемы показывают действие биполярного транзистора. На его работу влияет частота сигнала и перегрев. Для решения этого вопроса применяют дополнительные отдельные меры. Эмиттерное заземление образует на выходе искажения. Для создания надежности схемы, выполняют подключение фильтров, обратных связей и т.д. После таких мер, схема работает лучше, но уменьшается усиление.

Биполярные транзисторы в различных режимах

Транзистор взаимодействует с сигналами разных видов во входной цепи. В основном транзистор применяется в усилителях. Входной переменный сигнал изменяет ток на выходе. В этом случае используются схемы с общим эмиттером или коллектором. В цепи выхода для сигнала необходима нагрузка.

Чаще всего для этого применяют сопротивление, установленное в цепи выхода коллектора. При его правильном выборе, значение напряжения на выходе будет намного больше, чем на входе.

Во время преобразования сигнала импульсов режим сохраняется таким же, как для синусоидальных сигналов. Качество изменения гармоник определяется характеристиками частоты полупроводников.

Отсечка

Этот режим образуется при снижении напряжения VБЭ до 0,7 вольта. В таком случае переход эмиттера закрывается, и ток на коллекторе отсутствует, так как в базе отсутствуют электроны, и транзистор остается закрытым.

Активный режим

При подаче напряжения, достаточного для открытия транзистора, на базу, возникает малый ток входа и большой выходной ток. Это зависит от размера коэффициента усиления. В этом случае транзистор работает усилителем.

Режим насыщения

Эта работа имеет свои отличия от активного режима. Полупроводник открывается до конца, коллекторный ток достигает наибольшего значения. Его повышения можно добиться только путем изменения нагрузки, либо ЭДС выходной схемы. При корректировке тока базы ток коллектора не изменяется. Режим насыщения имеет особенности в том, что транзистор открыт полностью и работает переключателем. Если объединить режимы насыщения и отсечки биполярных транзисторов, то можно создать ключи.

Свойства характеристик выхода влияют на режимы. Это изображено на графике.

При отложении на осях координат отрезков, соответствующих наибольшему току коллектора и размеру напряжения, и далее, объединения концов друг с другом, образуется красная линия нагрузки. По графику видно: точка тока и напряжения сместится по линии нагрузки вверх при повышении базового тока.

Участок между заштрихованной характеристикой выхода и осью Vke является работа отсечки. В этом случае транзистор закрыт, а обратная величина тока мала. Характеристика в точке А вверху пересекается с нагрузкой, после которой при последующем повышении IВ ток коллектора уже не меняется. На графике участком насыщения является закрашенная часть между осью Ik и наиболее крутым графиком.

Режим переключения

Транзисторные ключи служат для бесконтактных переключений в электрических цепях. Эта работа заключается в прерывистой регулировке величины сопротивления полупроводника. Биполярные транзисторы наиболее применимы в устройствах переключения.

Полупроводники применяются в схемах изменения сигналов. Их универсальная работа и широкая классификация дает возможность использовать транзисторы в различных цепях, которые определяют их возможности работы. Основными применяемыми схемами являются усиливающие, а также переключающие цепи.

Похожие темы:

Виды полевых транзисторов: МДП, схемы, характеристики ВАХ

Полевые транзисторы с изолированным затвором.

В транзисторах этого типа затвор отделен от полупроводника слоем диэлектрика, в качестве которого в кремниевых приборах обычно используется двуокись кремния. Эти транзисторы обозначают аббревиатурой МОП (металл-окисел-полупроводник) и МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). В англоязычной литературе их обычно обозначают аббревиатурой MOSFET или MISFET (Metal-Oxide (Insulator) —Semiconductor FET).

В свою очередь МДП-транзисторы делят на два типа.

В так называемых транзисторах со встроенным (собственным) каналом (транзистор обедненного типа) и до подачи напряжения на затвор имеется канал, соединяющий исток и сток.

В так называемых транзисторах с индуцированным каналом (транзистор обогащенного типа) указанный выше канал отсутствует.

МДП-транзисторы характеризуются очень большим входным сопротивлением. При работе с такими транзисторами надо предпринимать особые меры защиты от статического электричества. Например, при пайке все выводы необходимо закоротить.

МДП-транзистор со встроенным каналом.

Канал может иметь проводимость как p-типа, так и n-типа. Для определенности обратимся к транзистору с каналом p -типа. Дадим схематическое изображение структуры транзистора (рис. 1.97), условное графическое обозначение транзистора с каналом p-типа (рис. 1.98, а) и с каналом n-типа (рис. 1.98, б). Стрелка, как обычно, указывает направление от слоя p к слою n.

Рассматриваемый транзистор (см. рис. 1.97) может работать в двух режимах: обеднения и обогащения.

Режиму обеднения соответствует положительное напряжение uзи. При увеличении этого напряжения концентрация дырок в канале уменьшается (так как потенциал затвора больше потенциала истока), что приводит к уменьшению тока стока.

Если напряжение uзи больше напряжения отсечки, т. е. если u зи>uзиотс, то канал не существует и ток между истоком и стоком равен нулю.

Режиму обогащения соответствует отрицательное напряжение uзи. При этом, чем больше модуль указанного напряжения, тем больше проводимость канала и тем больше ток стока.

Приведем схему включения транзистора (рис. 1.99).

На ток стока влияет не только напряжение uзи, но и напряжение между подложкой и истоком uпи. Однако управление по затвору всегда предпочтительнее, так как при этом входные токи намного меньше. Кроме того, наличие напряжения на подложке уменьшает крутизну.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Подложка образует с истоком, стоком и каналом p-n-переход. При использовании транзистора необходимо следить за тем, чтобы напряжение на этом переходе не смещало его в прямом направлении. На практике подложку подключают к истоку (как показано на схеме) или к точке схемы, имеющей потенциал, больший потенциала истока (потенциал стока в приведенной выше схеме меньше потенциала истока).

Изобразим выходные характеристики МДП-транзистора (встроенный p-канал) типа КП201Л (рис. 1.100) и его стокозатворную характеристику (рис. 1.101).

МДП-транзистор с индуцированным (наведенным) каналом.

Канал может иметь проводимость как p-типа, так и n-типа. Для определенности обратимся к транзистору с каналом p-типа. Дадим схематическое изображение структуры транзистора (рис. 1.102), условное графическое обозначение транзистора с индуцированным каналом p -типа (рис. 1.103, а) и каналом n-типа (рис. 1.103, б).

При нулевом напряжении uзи канал отсутствует (рис. 1.102) и ток стока равен нулю. Транзистор может работать только в режиме обогащения, которому соответствует отрицательное напряжение uзи. При этом uиз > 0.Если выполняется неравенство uиз>u из порог, где u из порог — так называемое пороговое напряжение, то между истоком и стоком возникает канал p-типа, по которому может протекать ток.

Канал p-типа возникает из-за того, что концентрация дырок под затвором увеличивается, а концентрация электронов уменьшается, в результате чего концентрация дырок оказывается больше концентрации электронов.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Описанное явление изменения типа проводимости называют инверсией типа проводимости, а слой полупроводника, в котором оно имеет место (и который является каналом), — инверсным (инверсионным). Непосредственно под инверсным слоем образуется слой, обедненный подвижными носителями заряда. Инверсный слой значительно тоньше обедненного (толщина инверсного слоя 1 · 10 – 9…5 · 10– 9 м, а толщина обедненного слоя больше в 10 и более раз).

Изобразим схему включения транзистора (рис. 1.104), выходные характеристики (рис. 1.105) и стокозатворную характеристику (рис. 1.106) для МДП-транзистора с индуцированным p-каналом КП301Б.

Полезно отметить, что в пакете программ Micro-Cap II для моделирования полевых транзисторов всех типов используется одна и та же математическая модель (но, естественно, с различными параметрами).

различных типов транзисторов и их работа

Поскольку наш мозг состоит из 100 миллиардов клеток, называемых нейронами, которые используются для мысли и запоминания вещей. Как и в компьютере, есть миллиарды крошечных клеток мозга, называемых , транзисторы . Он состоит из экстракта химического элемента из песка, называемого кремнием. Транзисторы радикально меняют теорию электроники, поскольку она была разработана более полувека назад Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли.

Итак, мы расскажем, как они работают или что они собой представляют на самом деле?

Что такое транзисторы?

Эти устройства изготовлены из полупроводникового материала, который обычно используется для усиления или переключения, его также можно использовать для управления потоком напряжения и тока.Он также используется для усиления входных сигналов в выходной сигнал экстента. Транзистор обычно представляет собой твердотельное электронное устройство, состоящее из полупроводниковых материалов. Электронная циркуляция тока может быть изменена добавлением электронов. Этот процесс приводит к изменениям напряжения, которые пропорционально влияют на многие изменения выходного тока, вызывая усиление. Не все, но большинство электронных устройств содержат один или несколько типов транзисторов. Некоторые транзисторы размещены индивидуально или обычно в интегральных схемах, которые различаются в зависимости от их состояния применения.

«Транзистор представляет собой компонент типа насекомого на трех лапах, который размещается по отдельности в некоторых устройствах, но в компьютерах он упакован внутри миллионами цифр в небольших микрочипах»

Из чего состоит транзистор?

Транзистор состоит из трех слоев полупроводника, способных удерживать ток. Электропроводящие материалы, такие как кремний и германий, обладают способностью переносить электричество между проводниками и изолятором, заключенным в пластиковые провода.Полупроводниковые материалы обрабатываются с помощью некоторой химической процедуры, называемой легированием полупроводника. Если кремний легирован мышьяком, фосфором и сурьмой, он получит некоторые дополнительные носители заряда, то есть электроны, известные как N-типа или отрицательный полупроводник , тогда как если кремний легирован другими примесями, такими как бор, галлий, алюминий, он получит меньше носителей заряда, то есть дырок, известных как P-типа или положительный полупроводник .

Как работает транзистор?

Принцип работы — это основная часть понимания того, как использовать транзистор или как он работает? В транзисторе есть три вывода:

База: Дает базу электродам транзистора.

Излучатель : Излучаемые им носители заряда.

Коллекционер : Носители заряда, собранные этим.

Если транзистор относится к типу NPN , нам нужно приложить напряжение 0,7 В для его запуска, и когда напряжение, приложенное к выводу базы, транзистор включается, что является условием прямого смещения , и ток начинает течь через коллектор до эмиттер (также называемый областью насыщения). Когда транзистор находится в состоянии обратного смещения или вывод базы заземлен или на нем отсутствует напряжение, транзистор остается в состоянии ВЫКЛ и не позволяет току течь от коллектора к эмиттеру (также называемая областью отсечки).

Если транзистор относится к типу PNP , он обычно находится в состоянии ВКЛ, но не следует говорить о том, что он включен, пока базовый вывод не будет идеально заземлен. После заземления вывода базы транзистор перейдет в состояние обратного смещения или будет включен. Поскольку питание подается на вывод базы, он перестает проводить ток от коллектора к эмиттеру, и транзистор, как утверждается, находится в состоянии ВЫКЛ или с прямым смещением .

Для защиты транзистора мы последовательно подключаем к нему сопротивление, для нахождения значения этого сопротивления используем следующую формулу:

R B = V BE / I B

Различные типы транзисторов:

В основном мы можем разделить транзисторы на две категории: Bipolar Junction Transistor (BJT) и Field Effect Transistor (FET) .Далее мы можем разделить его, как показано ниже:

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Транзистор с биполярным переходом состоит из легированного полупроводника с тремя выводами: базой, эмиттером и коллектором. В этой процедуре участвуют как дырки, так и электроны. Большой ток, проходящий через коллектор к эмиттеру, переключается путем изменения небольшого тока от базы к выводам эмиттера. Они также называются устройствами , управляемыми по току, . NPN и PNP — две основные части BJT, как мы обсуждали ранее. Биполярный транзистор включается путем подачи входного сигнала на базу, потому что у него самый низкий импеданс для всех транзисторов. Коэффициент усиления также самый высокий для всех транзисторов.

типов BJT следующие:

1. NPN транзистор :

В средней области NPN-транзистора, т.е. база p-типа, а две внешние области, то есть эмиттер и коллектор, имеют n-тип.

В прямом активном режиме транзистор NPN смещен. При использовании источника постоянного тока Vbb переход база-эмиттер будет смещен в прямом направлении. Следовательно, на этом переходе область истощения будет уменьшена. Переход коллектор-база имеет обратное смещение, область истощения перехода коллектор-база будет увеличена. Основными носителями заряда для эмиттера n-типа являются электроны. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, поэтому электроны движутся к области базы.Следовательно, это вызывает ток эмиттера Ie . Базовая область тонкая и слегка легирована дырками, образуется электронно-дырочная комбинация, и некоторые электроны остаются в базовой области. Это вызывает очень небольшой базовый ток Ib . Коллекторный переход базы смещен в обратном направлении к дыркам в базовой области и электронам в области коллектора, но смещен вперед к электронам в базовой области. Оставшиеся электроны базовой области, притянутые клеммой коллектора, вызывают тока коллектора Ic. Узнайте больше о транзисторе NPN здесь.

2. Транзистор PNP :

В средней области PNP-транзистора, т. Е. База n-типа, а две внешние области, т. Е. Коллектор и эмиттер, p-типа.

Как мы обсуждали выше, в транзисторе NPN он также работает в активном режиме. Большинство носителей заряда — это дырки для эмиттера p-типа.Для этих отверстий базовый эмиттерный переход будет смещен вперед и перемещается в базовую область. Это вызывает ток эмиттера Ie . Базовая область тонкая и слабо легирована электронами, образуется электронно-дырочная комбинация, и некоторые дырки остаются в базовой области. Это вызывает очень небольшой базовый ток Ib . Коллекторный переход базы смещен в обратном направлении к отверстиям в области основания и отверстиям в области коллектора, но смещен вперед к отверстиям в области основания. Оставшиеся отверстия базовой области, притянутые клеммой коллектора, вызывают ток коллектора Ic.Узнайте больше о транзисторе PNP здесь.

Каковы конфигурации транзисторов?

Как правило, существует три типа конфигураций, и их описание в отношении усиления выглядит следующим образом:

Конфигурация с общей базой (CB) : Нет усиления по току, но есть усиление по напряжению.

Общий коллектор (CC) Конфигурация : Он имеет усиление по току, но без усиления по напряжению.

Конфигурация с общим эмиттером (CE) : У него есть усиление по току и по напряжению.

Общая база транзистора (CB) Конфигурация:

В этой схеме база размещена как общая для входа и выхода. У него низкий входной импеданс (50-500 Ом). Он имеет высокое выходное сопротивление (1-10 МОм). Напряжение измеряется относительно клемм базы. Таким образом, входное напряжение и ток будут Vbe & Ie, а выходное напряжение и ток будут Vcb & Ic.

  • Коэффициент усиления по току будет меньше единицы, т. Е. alpha (dc) = Ic / Ie
  • Повышение напряжения будет высоким.
  • Прирост мощности будет средним.

Конфигурация транзистора с общим эмиттером (CE):

В этой схеме эмиттер размещен общим как для входа, так и для выхода. Входной сигнал подается между базой и эмиттером, а выходной сигнал — между коллектором и эмиттером. Vbb и Vcc — напряжения. Он имеет высокое входное сопротивление, то есть (500-5000 Ом). У него низкий выходной импеданс, то есть (50-500 кОм).

  • Коэффициент усиления по току будет высоким (98), т.е. beta (dc) = Ic / Ie
  • Увеличение мощности до 37 дБ.
  • Выходной сигнал будет сдвинут по фазе на 180 градусов.

Общий коллектор транзистора Конфигурация:

В этой схеме коллектор размещен общим как для входа, так и для выхода. Это также известно как эмиттер-повторитель. Он имеет высокое входное сопротивление (150-600 кОм) и низкое выходное сопротивление (100-1000 Ом).

  • Текущее усиление будет высоким (99).
  • Коэффициент усиления по напряжению будет меньше единицы.
  • Прирост мощности будет средним.

Полевой транзистор (FET):

Полевой транзистор содержит три области, такие как исток, затвор и сток. Их называют устройствами, управляемыми напряжением, , поскольку они контролируют уровень напряжения. Для управления электрическим поведением можно выбрать внешнее электрическое поле, поэтому оно называется полевыми транзисторами .В этом случае ток течет из-за основных носителей заряда, то есть электронов, поэтому он также известен как однополярный транзистор . Он имеет в основном высокий входной импеданс в мегаомах и низкочастотную проводимость между стоком и истоком, управляемую электрическим полем. Полевые транзисторы высокоэффективны, надежны и дешевле.

Полевые транзисторы

бывают двух типов: полевые транзисторы (JFET), и Металлооксидные полевые транзисторы (MOSFET). Ток проходит между двумя каналами, обозначенными как n-канал и p-канал .

Соединительный полевой транзистор (JFET)

Переходный полевой транзистор не имеет PN перехода, но вместо полупроводниковых материалов с высоким удельным сопротивлением они образуют кремниевые каналы n и p типа для потока основных носителей заряда с двумя выводами, либо стоком, либо истоком. В n-канале поток тока отрицательный, тогда как в p-канале поток тока положительный.

Работа JFET :

В JFET есть два типа каналов, которые называются: n-канальный JFET и p-канальный JFET

.

N-канальный полевой транзистор:

Здесь мы должны обсудить принцип работы n-канального JFET для двух следующих условий:

Во-первых, когда Vgs = 0,

Подайте небольшое положительное напряжение на клемму стока, где Vds положительно.Из-за этого приложенного напряжения Vds электроны текут от истока к стоку, вызывая ток стока Id . Канал между стоком и истоком действует как сопротивление. Пусть n-канал однороден. Различные уровни напряжения устанавливаются током стока Id и перемещаются от истока к стоку. Напряжения самые высокие на выводе стока и самые низкие на выводе истока. Дренаж имеет обратное смещение, поэтому слой истощения здесь шире.

Vds увеличивается, Vgs = 0 V

Слой истощения увеличивается, ширина канала уменьшается.Vds увеличивается на уровне, где соприкасаются две области истощения, это состояние, известное как процесс отсечки – отсечки, вызывает напряжение отсечки Вп.

Здесь Id pinched –off падает до 0 MA, а Id достигает на уровне насыщения. Id с Vgs = 0 , известный как ток насыщения сток-исток (Idss). Vds увеличился до Vp , где Id тока остается прежним, а JFET действует как источник постоянного тока.

Второй, когда Vgs не равно 0,

Применить отрицательные значения Vgs и Vds различаются.Ширина обедненной области увеличивается, канал сужается и сопротивление увеличивается. Протекает меньший ток стока и достигает уровня насыщения. Из-за отрицательного Vgs уровень насыщения уменьшается, Id уменьшается. Напряжение отсечки постоянно падает. Поэтому его называют устройством, управляемым напряжением.

Характеристики JFET:

Характеристики различных регионов показаны ниже:

Омическая область : Vgs = 0, слой обеднения небольшой.

Область отсечения : Также известна как область отсечки, поскольку сопротивление канала является максимальным.

Насыщенность или активная область : Управляется напряжением затвора-истока, где напряжение стока-истока меньше.

Область пробоя : Высокое напряжение между стоком и истоком вызывает пробой в резистивном канале.

П-канальный полевой транзистор:

p-канальный JFET работает так же, как n-канальный JFET, но возникли некоторые исключения: i.Т. е. из-за дыр ток в канале положительный, и необходимо изменить полярность напряжения смещения.

Ток утечки в активной области:

Id = Idss [1-Vgs / Vp]

Сопротивление дренажного канала истока: Rds = дельта Vds / дельта Id

Металлооксидный полевой транзистор (MOSFET):

Металлооксидный полевой транзистор также известен как полевой транзистор, управляемый напряжением.Здесь затворные электроны оксида металла электрически изолированы от n-канала и p-канала тонким слоем диоксида кремния, называемым стеклом.

Ток между стоком и истоком прямо пропорционален входному напряжению .

Это устройство с тремя выводами: затвор, сток и исток. Существует два типа полевых МОП-транзисторов по функционированию каналов, т. Е. P-канальный MOSFET и n-канальный MOSFET.

Металлооксидные полевые транзисторы бывают двух видов: i.е., тип истощения и тип улучшения.

Тип истощения: Требуется Vgs, т. Е. Напряжение затвор-исток для выключения, а режим истощения равен нормально замкнутому переключателю.

Vgs = 0, если Vgs положительно, электронов больше, а если Vgs отрицательно, электронов меньше.

Тип расширения : Требуется Vgs, т. Е. Напряжение затвора-истока для включения и режим улучшения равен нормально разомкнутому переключателю.

Здесь дополнительная клемма — это подложка , используемая для заземления.

Напряжение истока затвора (Vgs) больше порогового напряжения (Vth)

Режимы смещения для транзисторов: Смещение

может быть выполнено двумя способами, то есть смещением в прямом направлении и смещением в обратном направлении , тогда как в зависимости от смещения существует четыре различных схемы смещения, а именно:

Смещение фиксированного основания и смещение фиксированного сопротивления :

На рисунке резистор базы Rb подключен между базой и Vcc.Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении из-за падения напряжения Rb, которое приводит к потоку Ib через него. Здесь Ib получено из:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb 

Это приводит к коэффициенту стабильности (бета +1), который приводит к низкой термической стабильности. Здесь выражения напряжений и токов, т. Е.

Vb = Vbe = Vcc-IbRb
Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce

Ic = бета Ib
Ie = Ic 

Смещение обратной связи коллектора:

На этом рисунке резистор базы Rb подключен через коллектор и вывод базы транзистора.Следовательно, базовое напряжение Vb и напряжение коллектора Vc подобны друг другу на этот

.
Vb = Vc-IbRb

Где,
Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc 

Согласно этим уравнениям, Ic уменьшает Vc , что уменьшает Ib , автоматически уменьшая Ic .

Здесь коэффициент (бета +1) будет меньше единицы, а Ib приведет к уменьшению усиления усилителя.

Итак, напряжения и токи можно представить как —

Vb = Vbe
Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ib 

Смещение двойной обратной связи:

На этом рисунке это модифицированная форма схемы базирования обратной связи коллектора.Поскольку в нем есть дополнительный контур R1, повышающий стабильность. Следовательно, увеличение сопротивления базы приводит к вариациям бета, то есть усиления.

Сейчас,

I1 = 0,1 Ic
Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc
Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb

Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ic 

Фиксированное смещение с эмиттерным резистором:

На этом рисунке это то же самое, что и схема фиксированного смещения, но к ней подключен дополнительный эмиттерный резистор Re. Ic увеличивается из-за температуры, Ie также увеличивается, что снова увеличивает падение напряжения на Re.Это приводит к снижению Vc, уменьшает Ib, что возвращает iC к его нормальному значению. Коэффициент усиления по напряжению уменьшается из-за присутствия Re.

Сейчас,

Ve = Ie Re
Vc = Vcc - Ic Rc
Vb = Vbe + Ve
Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ic 

Смещение эмиттера:

На этом рисунке показаны два напряжения питания Vcc и Vee, равные, но противоположные по полярности. Здесь Vee смещен в прямом направлении к переходу база-эмиттер с помощью Re, а Vcc смещен в обратном направлении к переходу коллектор-база.

Сейчас,

Ve = -Vee + Ie Re
Vc = Vcc- Ic Rc
Vb = Vbe + Ve
Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ib

Где, Re >> Rb / beta

Vee >> Vbe 

Что дает стабильную рабочую точку.

Смещение обратной связи эмиттера:

На этом рисунке он использует как коллектор как обратную связь, так и обратную связь эмиттера для большей стабильности. Из-за протекания эмиттерного тока Ie на эмиттерном резисторе Re возникает падение напряжения, поэтому базовый переход эмиттера будет иметь прямое смещение.Здесь температура увеличивается, Ic увеличивается, т. Е. Тоже увеличивается. Это приводит к падению напряжения на Re, напряжение коллектора Vc уменьшается, и Ib также уменьшается. В результате будет уменьшено усиление на выходе. Выражения могут быть представлены как:

Irb = 0,1 Ic = Ib + I1
Ve = IeRe = 0,1 В постоянного тока
Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc
Vb = Vbe + Ve = I  1  R1 = Vc- (I  1  + Ib0Rb)
Ic = бета Ib

Т.е. практически равно I  c  

Смещение делителя напряжения:

На этом рисунке для смещения транзистора используются резисторы R1 и R2 в форме делителя напряжения.Напряжение, формируемое на R2, будет базовым, поскольку оно смещает в прямом направлении переход база-эмиттер. Здесь I2 = 10Ib.

Это сделано для того, чтобы не учитывать ток делителя напряжения и изменить значение бета.

Ib = Vcc R2 / R1 + R2

Ve = Ie Re

Vb = I2 R2 = Vbe + Ve 

Ic сопротивляется изменениям как бета, так и Vbe, что приводит к коэффициенту стабильности 1. В этом случае Ic увеличивается с увеличением температуры, т.е. увеличивается с увеличением напряжения эмиттера Ve, что уменьшает базу напряжение Vbe. Это приводит к уменьшению базового тока ib и ic до его фактических значений.

Применение транзисторов
  • Транзисторы для большинства деталей используются в электронике, такой как усилители напряжения и мощности.
  • Используется в качестве переключателей во многих цепях.
  • Используется при создании цифровых логических схем, т. Е. И, НЕ и т. Д.
  • Транзисторы вставлены во все, то есть в плиты к компьютерам.
  • Используется в микропроцессоре как микросхема, в которой интегрированы миллиарды транзисторов.
  • Раньше они использовались в радиоприемниках, телефонном оборудовании, слуховых головках и т. Д.
  • Также они раньше использовались в электронных лампах больших размеров.
  • Они также используются в микрофонах для преобразования звуковых сигналов в электрические.

Поставщики средств беспроводной связи и ресурсы

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN


RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤


Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания. Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤


Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>


Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны Учебник по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF


В этом руководстве GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптические технологии

Волоконно-оптический компонент , основные сведения, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH


Поставщики и производители радиочастотной беспроводной связи

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды


* Общая информация о здравоохранении *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB



СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ


RF Wireless Учебники



Датчики разных типов


Поделиться страницей

Перевести страницу

Какие методы тестирования и типы транзисторов?

Транзистор — это полупроводниковое устройство, которое обычно используется в усилителях или переключателях с электронным управлением.Это основной строительный блок, который регулирует работу компьютеров, сотовых телефонов и всех других современных электронных схем. Благодаря быстрому времени отклика и высокой точности транзисторы могут использоваться для множества цифровых и аналоговых функций, включая усиление, переключение, регулировку напряжения, модуляцию сигнала и генераторы.

Каталог

I Метод классификации транзисторов

Строго говоря, транзистор относится ко всем отдельным компонентам на основе полупроводниковых материалов, включая диоды (два вывода), транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры (последние три имеют три терминала).

Трехполюсные транзисторы в основном делятся на две категории: биполярные транзисторы (BJT), и полевые транзисторы (, , полевые транзисторы, , ), . Три вывода биполярного транзистора — это эмиттер, база и коллектор, состоящие из полупроводников N-типа и P-типа; Три вывода полевого транзистора — это исток, затвор и сток.

Транзисторы можно классифицировать по:

● Материал

Транзисторы можно разделить на кремниевые транзисторы и германиевые транзисторы на основе полупроводниковых материалов.В зависимости от полярности, два типа транзисторов можно разделить на германиевый транзистор типа NPN, германиевый транзистор PNP, кремниевый транзистор типа NPN и кремниевый транзистор типа PNP.

Производственный процесс

Существуют транзисторы диффузного типа, транзисторы из сплава и транзисторы планарного типа в соответствии с процессом изготовления транзисторов.

● Допустимый ток

Транзисторы можно разделить на три группы: транзисторы малой мощности, транзисторы средней мощности и транзисторы большой мощности в зависимости от их текущей емкости.

● Рабочая частота

По рабочей частоте бывают низкочастотные транзисторы, высокочастотные транзисторы и сверхвысокочастотные транзисторы.

● Структура корпуса

В свете структуры корпуса транзисторы можно разделить на транзисторы в металлической упаковке, транзисторы в пластиковой упаковке, транзисторы в стеклянной упаковке, транзисторы для поверхностного монтажа и транзисторы в керамической упаковке.

Функции и использование

Транзисторы можно разделить на малошумящие транзисторы усилителя, средние и высокочастотные транзисторы усилителя, транзисторы усилителя низкой частоты, переключающие транзисторы, транзисторы Дарлингтона, высоковольтные транзисторы, полосовые транзисторы, демпфирующие транзисторы, микроволновые транзисторы, фототранзисторы и магнитные транзисторы.

II Типичные типы транзисторов

Полупроводниковый транзистор — это полупроводниковый прибор , который обычно содержит два PN-перехода внутри и три извлекающих электрода снаружи. Строго говоря, под транзистором понимаются все отдельные компоненты на основе полупроводниковых материалов, включая диоды (два вывода), транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры (последние три имеют три вывода).

Трехполюсные транзисторы в основном делятся на две категории: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).Три вывода биполярного транзистора — это эмиттер, база и коллектор, состоящие из полупроводников N-типа и P-типа; Три вывода полевого транзистора — это исток, затвор и сток. Ниже в основном обсуждаются биполярные транзисторы, полевые транзисторы и некоторые другие типичные типы транзисторов.

1. Биполярные переходные транзисторы (BJT)

Биполярные переходные транзисторы (BJT) — это устройство, которое объединяет два PN-перехода посредством определенного процесса.Здесь «биполярный» означает, что и электронных , и отверстий участвуют в движении одновременно, когда они работают. Есть две комбинированные структуры: PNP и NPN. Снаружи выведены три полюса: коллектор, эмиттер и база. Коллектор выводится из области коллектора, эмиттер выводится из области эмиттера, а база выводится из области базы (в середине).

Условное обозначение схемы PNP (a) , расположение (b), Условное обозначение схемы NPN (c) , расположение

(d) Эффект усиления BJT в основном зависит от передачи эмиттерного тока от области базы к области коллектора.Для обеспечения этого процесса передачи должны быть выполнены два условия:

Внутренние условия

Концентрация примеси в эмиттерной области должна быть намного больше, чем в базовой области, а толщина базовой области должна быть небольшой.

Внешние условия

Эмиттерный переход должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный переход — в обратном.

2. Полевые транзисторы

Полевые транзисторы — это транзисторы, которые работают по принципу полевого эффекта полупроводников.Существует два основных типа полевых транзисторов: Junction FET (JFET) и Metal-Oxide Semiconductor FET (MOSFET) .

Обозначение схемы соединения полевого транзистора

Эффект поля используется для изменения направления или величины приложенного электрического поля, перпендикулярного поверхности полупроводника, чтобы контролировать плотность или тип основных носителей в проводящем слое ( канал) полупроводника. Ток в канале модулируется напряжением, а рабочие токи исходят от основных носителей заряда в полупроводнике.

В отличие от BJT, только один вид несущих (основные несущие) полевого транзистора участвует в процессе проводимости, поэтому его также называют униполярным транзистором.

Преимущества полевых транзисторов:

○ высокий входной импеданс

○ низкий уровень шума

○ высокая предельная частота

○ низкое энергопотребление

○ простой производственный процесс

○ хорошие температурные характеристики

Эти особенности сделать их широко используемыми в различных схемах усилителей, цифровых схемах, микроволновых схемах и т. д.Полевые транзисторы на основе кремния металл-оксид-полупроводник (MOSFET) и полевые транзисторы на основе металл-полупроводник (MESFET) на основе GaAs являются двумя наиболее важными полевыми транзисторами, которые, соответственно, являются основными устройствами крупномасштабных МОП-транзисторов. интегральные схемы и сверхбыстрые интегральные схемы MES.

3. Другие типичные типы транзисторов

Гигантские транзисторы (GTR)

Гигантский транзистор — это своего рода биполярный транзистор, который может выдерживать высокое напряжение и большой ток, поэтому его также можно назвать power BJT .

Его характеристики:

○ высокое сопротивление напряжению

○ большой ток

○ хорошие коммутационные характеристики

○ сложная схема управления и большая мощность привода

Принцип работы GTR такой же, как и у обычных биполярных транзисторов. .

Фототранзисторы

Фототранзистор — это тип фотоэлектрического устройства, состоящего из трехконтактного устройства, такого как биполярный транзистор или полевой транзистор.Свет поглощается в активной области устройства, производя фотогенерируемые носители, которые усиливаются внутренним механизмом и генерируют усиление фототока. Поскольку фототранзистор работает с тремя выводами, легко добиться электрического управления или синхронизации.

Схема и чертеж фототранзистора

В основном фототранзисторы бывают двух типов: биполярные фототранзисторы и полевые фототранзисторы .Биполярные фототранзисторы обычно имеют высокий коэффициент усиления, но скорость невысока. Для биполярных фототранзисторов GaAs-GaAlAs его коэффициент усиления может быть больше 1000, а время отклика больше наносекунд. Этот вид фототранзистора часто используется для оптических детекторов или оптического усиления. Фототранзистор с полевым эффектом имеет быструю скорость отклика (около 50 пикосекунд), но его светочувствительная площадь и коэффициент усиления невелики, что часто используется в качестве чрезвычайно высокоскоростного фотодетектора.

Время отклика планарных оптоэлектронных устройств составляет десятки пикосекунд, что делает их пригодными для оптоэлектронной интеграции.

Транзисторы статической индукции

Транзистор статической индукции (SIT) на самом деле является переходным полевым транзистором. Для маломощного SIT, используемого для обработки информации, если мы изменим его горизонтальную проводящую структуру на вертикальную проводящую структуру, он может быть преобразован в устройство SIT высокой мощности.

Рабочая частота SIT эквивалентна или даже выше, чем у силовых полевых МОП-транзисторов, а его мощность больше, чем у силовых полевых МОП-транзисторов.Следовательно, он подходит для приложений высокочастотных и высокомощных , таких как оборудование радиолокационной связи, ультразвуковое усиление мощности, усиление импульсной мощности и высокочастотный индукционный нагрев.

Однако SIT включается, когда на затвор не подается сигнал, и выключается, когда затвор применяется с отрицательным смещением, что неудобно в использовании. Кроме того, большое сопротивление SIT в открытом состоянии увеличивает потери, поэтому он не получил широкого распространения в большинстве силового электронного оборудования.

Одноэлектронные транзисторы

Одноэлектронные транзисторы могут записывать сигналы с одним или несколькими электронами.

С развитием техники травления полупроводников уровень интеграции крупномасштабных интегральных схем становится все выше и выше. В настоящее время каждая ячейка памяти общей памяти содержит 200000 электронов, в то время как каждая ячейка памяти одноэлектронного транзистора содержит только один или небольшое количество электронов, что может значительно снизить энергопотребление и повысить уровень интеграции интегральных схем.

Принципиальная схема одноэлектронного транзистора

В 1989 году J.H. Ф. Скотт Томас и его партнеры обнаружили в ходе эксперимента кулоновскую блокаду . На испытании они попытались сделать металлический электрод с небольшой площадью на двумерном электронном газе на границе раздела гетероперехода с модуляцией, чтобы можно было сформировать квантовую точку с малой емкостью (10 ~ 15 фарас). в электронном газе.При подаче напряжения через устройство не будет протекать ток, пока напряжение не станет достаточно большим, чтобы вызвать изменение заряда электрона. Следовательно, соотношение тока и напряжения не линейное, а ступенчатое. В этом эксперименте впервые в истории вручную контролировалось движение электрона, что обеспечило экспериментальную основу для производства одноэлектронных транзисторов.

Чтобы повысить рабочую температуру одноэлектронного транзистора, размер квантовой точки должен быть менее 10 нанометров, что является актуальной проблемой для лабораторий во всем мире.

III Как тестировать транзисторы

Транзисторы в схеме в основном включают кристаллические диоды, кристаллические транзисторы, тиристоры и полевые транзисторы, среди которых чаще всего используются кристаллические транзисторы и диоды. Так как же правильно судить о качестве диодов и транзисторов?

1. Обнаружение кристаллических диодов

Рабочие характеристики: хорошие или плохие

Во-первых, мы должны судить, что материал кристаллического диода — кремний или германий.Используйте один мультиметр, чтобы измерить его прямое сопротивление, и другой мультиметр, чтобы измерить падение напряжения. Обычно прямое падение напряжения германиевой трубки составляет 0,1-0,3 В, а кремниевой трубки — 0,6-0,7 В.

Кроме того, разница между прямым и обратным сопротивлением диодов должна быть как можно большей. Если прямое сопротивление кристаллического диода составляет от сотен до тысяч Ом, а обратное сопротивление составляет десятки тысяч Ом или более, то его можно рассматривать как хороший диод.

Электрод: положительный или отрицательный

Также можно одновременно определять положительный и отрицательный электроды диода. Когда измеренное сопротивление составляет несколько сотен или несколько тысяч Ом, его следует определять как прямое сопротивление диода. В это время отрицательный измерительный провод подключается к отрицательному электроду, а положительный измерительный провод подключается к положительному электроду.Кроме того, если прямое и обратное сопротивление бесконечно, это означает внутреннее отключение; если прямое и обратное сопротивление равны нулю, что указывает на короткое замыкание.

2. Метод испытания кристаллических транзисторов

Проверка способности к усилению

Кристаллический транзистор в основном используется для усиления, так как же мы оцениваем его способность к усилению?

Сначала установите шестерню мультиметра на R × 100 или R × 1K.Когда мы измеряем трубку NPN, положительный измерительный провод подключается к эмиттеру, а отрицательный измерительный провод подключается к коллектору. Измеренное сопротивление обычно должно быть больше нескольких тысяч Ом.

Затем последовательно подключите резистор 100 кОм между базой и коллектором. В это время значение сопротивления, измеренное мультиметром, должно быть значительно уменьшено. Чем больше изменение, тем сильнее усилительная способность транзистора. Если изменение небольшое или даже отсутствует, это означает, что транзистор имеет слабую способность усиления или ее отсутствие.


● Оценочные электроды

Найдите основание

Сначала подключите красный измерительный провод к любому из контактов и используйте черную измерительную ручку для измерения другого. два контакта.

Чтобы проверить, можно ли измерить два малых сопротивления , в противном случае подключите черный тестовый провод к одному контакту и соедините красный тестовый провод с другими контактами для измерения, пока не будут получены два небольших сопротивления.

Когда обнаружены два малых сопротивления, фиксированный измерительный провод, используемый в этот момент, является базой. Если фиксированная контрольная ручка черного цвета, это транзистор NPN-типа; если фиксированный измерительный провод красный, трубка представляет собой транзистор типа PNP.

Примечание: германиевая трубка измеряется с R & times; 100, а силиконовая трубка измеряется с R × 1k.

○ Определите эмиттер и коллектор

Используйте мультиметр для измерения сопротивления двух полюсов, кроме основного электрода.Замените измерительный провод и снова измерьте его.

Если это германиевая трубка, для оценки используется меньшее сопротивление. Когда достигается меньшее сопротивление, для транзистора PNP черный измерительный провод подключается к эмиттеру, а красный — к коллектору. Если это тип NPN, черный измерительный провод подключается к коллектору, а красный измерительный провод подключается к эмиттеру.

Если это кремниевый транзистор, используется большее сопротивление. Для типа PNP черный провод подключается к эмиттеру, а красный измерительный провод подключается к коллектору.Что касается транзистора NPN, черный и красный щупы подключены соответственно к коллектору и эмиттеру.

Кроме того, мы также могли измерить прямое сопротивление двух PN-переходов по отдельности. Один с большим прямым сопротивлением — это эмиттер, а другой — коллектор.

IV Darlington T ransistor Testing Method

1. Обнаружение обычного транзистора Дарлингтона

Во внутренней структуре обычного транзистора Дарлингтона два или более коллектора транзисторов соединены вместе, и есть множественные эмиттерные переходы между базой и эмиттером.

● Проверка прямого и обратного сопротивления

Для измерения используется мультиметр R × 1 кОм или R × 10 кОм.

Обычно прямое сопротивление между коллектором и базой аналогично значению коллектора обычных кремниевых транзисторов, которое составляет 3-10 кОм, а значение обратного сопротивления бесконечно. Значение прямого сопротивления между эмиттером и базой в 2–3 раза больше, чем между коллектором и базой, а значение обратного сопротивления также бесконечно.

Теоретически положительное и отрицательное сопротивление между коллектором и эмиттером должно быть близко к бесконечности . Если значение положительного и обратного сопротивления между коллектором и эмиттером транзистора Дарлингтона близко к нулю или значение между базой и эмиттером или между базой и коллектором равно нулю, это указывает на то, что лампа сломалась. И если прямое и обратное сопротивление между базой и эмиттером или между базой и коллектором измерено как бесконечное, это означает, что имеется разомкнутая цепь.

Примечание : когда мы измеряем трубку NPN, черный измерительный провод подключается к основанию; при обнаружении трубки PNP черный измерительный провод подключается к коллектору.

Базовая конфигурация транзистора Дарлингтона

2. Обнаружение высокомощного транзистора Дарлингтона

На основе обычных транзисторов Дарлингтона высокомощный Дарлингтон имеет схему защиты, состоящую из диода свободного хода и спускного клапана. резистор, который может повлиять на данные измерения.

● Метод обнаружения 1

Используйте диапазон мультиметра R × 1 кОм или R × 10 кОм для измерения прямого и обратного сопротивления коллекторного перехода Дарлингтона (между коллектором и базой). В нормальных условиях, когда основание трубки NPN подсоединено к черному щупу, значение прямого сопротивления должно быть небольшим, в пределах от 1 до 10 кОм, а обратное сопротивление должно быть близким к бесконечности. Если измеренные значения прямого и обратного сопротивления очень малы или бесконечны, это означает, что трубка была замкнута накоротко или повреждена обрывом цепи.

● Метод обнаружения 2

Используйте шестерню мультиметра R × 100 Ом для измерения прямого и обратного сопротивления между эмиттером и базой. Нормальные значения составляют от нескольких сотен Ом до нескольких тысяч Ом. если измеренное сопротивление равно 0 или бесконечно, тестируемая трубка повреждена.

● Метод обнаружения 3

R × l кОм или R × 10 кОм мультиметра используется для измерения прямого и обратного сопротивления между эмиттером и коллектором.Обычно значение прямого сопротивления должно составлять 5-15 кОм, а значение обратного сопротивления должно быть бесконечным, в противном случае коллектор и эмиттер (или диоды) сломаны или имеется разрыв цепи.

Примечание : когда мы измеряем трубку NPN, черный измерительный провод подключается к эмиттеру, а красный измерительный провод подключается к коллектору; когда мы измеряем трубку PNP, черный измерительный провод подключается к коллектору, а красный измерительный провод подключается к эмиттеру.

Заключение

В этом отрывке, во-первых, мы узнали об общем методе классификации и основных типичных типах транзисторов.Затем был введен метод тестирования кристаллических диодов и кристаллических транзисторов, который включает средства оценки характеристик и определения электродов. И напоследок обсудим методы обнаружения обычных и мощных транзисторов Дарлингтона. Надеюсь, эта статья будет вам полезна!

Рекомендуется Статьи:

Введение в TFT-дисплеи

Обзор биполярных транзисторов

Структура и принцип работы полевых транзисторов

Электроника Готово быстро 4 | Транзист | Сообщество RobotShop

Транзисторы

— это трехконтактные устройства, на биполярном переходном транзисторе эти выводы называются коллектор (C) , база (B) и эмиттер (E) .Существует две версии транзистора BJT: NPN и PNP , который описывает физическое устройство полупроводниковых материалов, из которых они сделаны. Это только изменяет направление потока тока. А пока давайте сосредоточимся на более распространенном транзисторе NPN.

Основной принцип транзисторов заключается в том, что, обеспечивая небольшой ток между базой и эмиттером, вы позволяете большему току течь между коллектором и эмиттером.

Источник: Pixel Electric

Режимы работы

Есть четыре различных режима работы транзистора, которые зависят от напряжений на его трех выводах.Четыре режима:

Насыщение — Транзистор работает как переключатель в состоянии ВКЛ .

Cut-Off — Транзистор работает как переключатель в состоянии OFF .

Активный — Транзистор работает как усилитель .

Reverse Active — Транзистор работает как менее эффективный усилитель, чем активный режим, и поэтому не будет использоваться.

В режимах насыщения и отсечки транзистор будет работать как переключатель. Если напряжение между базой и эмиттером превышает пороговое напряжение (около 0,7 В в большинстве транзисторов), это позволит току течь между коллектором и эмиттером, где находится основная цепь. Если оно упадет ниже порогового напряжения, ток перестанет течь, и транзистор перейдет в состояние ВЫКЛ.

Активный режим — самый мощный режим транзистора, потому что он превращает устройство в усилитель. Ток, идущий в базу, усиливает ток, идущий между коллектором и эмиттером.

Для работы в активном режиме базовое напряжение должно быть меньше, чем на коллекторе, но больше, чем на эмиттере. Это также означает, что коллектор должен быть больше эмиттера. Коэффициент усиления (коэффициент усиления) транзистора β линейно связывает ток коллектора с током базы.

Фактическое значение β зависит от транзистора. Обычно это около 100, но может варьироваться от 50 до 2000, в зависимости от того, какой транзистор вы используете и какой ток через него проходит. Если, например, у вашего транзистора β = 100, это будет означать, что входной ток в 1 мА в базу может производить ток 100 мА через коллектор.

Приложения BJT
Н-образный мост

H-мост — это простая схема, которая позволяет управлять направлением двигателя постоянного тока с помощью транзисторов.Двигатель постоянного тока вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки в зависимости от полярности напряжения, приложенного к двигателю. Схема состоит из четырех транзисторов, которые действуют как переключатели, двух PNP и двух NPN. Разомкнув два переключателя и замкнув два других, вы можете управлять направлением двигателя.

Источник: RobotShop

Обычно вы управляете транзисторами с помощью микроконтроллера, такого как Arduino.Самое главное — убедиться, что все транзисторы выдерживают ток, достаточный для двигателя, иначе он перегорит. Например, если двигатель потребляет ток 1 ампер, вам нужны транзисторы, которые могут выдерживать минимум 1 ампер.

Транзистор Дарлингтона

Транзисторы Дарлингтона — это два BJT, соединенных вместе таким образом, что ток, усиленный первым транзистором, дополнительно усиливается вторым.Эта конфигурация дает гораздо более высокий коэффициент усиления по току, чем каждый транзистор в отдельности. Типичный транзистор Дарлингтона имеет коэффициент усиления по току 1000 или более, так что для переключения пары на более высокие токи переключения требуется только небольшой базовый ток.

Источник: Википедия

Пара Дарлингтона ведет себя как одиночный транзистор, то есть у нее одна база, один коллектор и один эмиттер.Один из недостатков — это примерное удвоение напряжения база-эмиттер. Поскольку между базой и эмиттером транзистора Дарлингтона имеется два перехода, эквивалентное напряжение база-эмиттер является суммой обоих напряжений база-эмиттер

Транзисторы Дарлингтона

могут использоваться в сильноточных цепях, например в тех, которые связаны с компьютерным управлением двигателями или реле. Ток усиливается от нормального низкого уровня выходной линии компьютера до величины, необходимой для подключенного устройства.

Фототранзистор и оптопара

Фототранзистор — это транзистор, который может определять уровни света и изменять ток, протекающий между эмиттером и коллектором, в зависимости от уровня света, который он получает.

Характеристики фототранзистора при различной интенсивности света очень похожи на характеристики обычного биполярного транзистора, но с разными уровнями тока базы, замененными разными уровнями интенсивности света.

В фототранзисторе протекает небольшой ток, даже когда нет света. Это называется темновым током и представляет собой небольшое количество электронов, которые вводятся в эмиттер. Как и фотогенерируемые электроны, он также усиливается транзистором.

Источник: Tech-FAQ

Фототранзистор можно комбинировать со светодиодом для создания оптрона.Оптопара — это электронный компонент, который передает электрические сигналы между двумя изолированными цепями с помощью света. Оптопары предотвращают воздействие высокого напряжения на систему, принимающую сигнал.

Оптопары обычно содержатся в одном корпусе, часто размером с интегральную схему.

Источник: RobotShop

Если вы разрабатываете электронное устройство, которое будет восприимчиво к скачкам напряжения, ударам молнии, скачкам напряжения питания и т. Д.тогда он понадобится для защиты низковольтных устройств. Оптопара может эффективно:

  • Устранение электрических помех из сигналов
  • Изолируйте низковольтные устройства от высоковольтных цепей
  • Позволяет использовать небольшие цифровые сигналы для управления более высокими напряжениями переменного тока

Какие бывают типы транзисторов? (с иллюстрациями)

Транзисторы

— это пример электронного компонента, который продолжает развиваться как с точки зрения удобства использования, так и с точки зрения применения, даже по мере развития технологий.В настоящее время существуют десятки различных типов транзисторов, которые обычно используются в ряде устройств и во многих типах машин и устройств, которые используются во всех формах бизнеса.

Биполярные транзисторы

Power обеспечивают возможность подключения и передачи энергии в различные устройства. Благодаря слою p-типа или n-типа, который расположен между слоями коллектора и эмиттера, они представляют собой мощные полупроводники, которые могут улавливать слабый сигнал и значительно усиливать целостность сигнала.Транзисторы этого типа часто встречаются в телекоммуникационном оборудовании.

ВЧ-транзисторы MOSFET — отличный пример полевых транзисторов, предназначенных для работы в тяжелых условиях.Как металлооксидный полупроводник, они способны выдерживать большое количество энергии в течение продолжительных периодов времени. Радиопередатчики, телевизионные мониторы и усилители стереосистем, как правило, включают их в конструкцию устройств.

Выпрямители с кремниевым управлением, более известные как выпрямители SCR, имеют четырехслойную конструкцию тиристоров, которые производятся с тремя выводами.Один терминал обычно настраивается как выходное соединение, а другой терминал — как входное соединение. Третий терминал обычно конфигурируется для использования в качестве входных или выходных соединений. Транзисторы типа SCR обычно хороши, когда требуются высокие уровни напряжения, поскольку они могут регулировать поток переменного тока, когда какой-либо фактор вызывает временное отключение устройства.

Транзисторы Дарлингтона

отличаются тем, что содержат два биполяра в одном простом устройстве.Этот тип может обеспечить высокий коэффициент усиления по току, занимая при этом меньше места, чем было бы необходимо для размещения двух независимых биполярных транзисторов.

Эти и другие типы транзисторов часто производятся с учетом различных изменений мощности, связанных с различными корпусами транзисторов. Многие профессиональные электрики порекомендуют приобрести набор элементов печатной платы для каждого из корпусов транзисторов, что позволит добиться максимальной эффективности от компонентов.

Малкольм Татум

После многих лет работы в индустрии телеконференцсвязи Майкл решил разделить свою страсть к мелочи, исследования и письма, став внештатным писателем на полную ставку.С тех пор он опубликовал статьи в множество печатных и интернет-изданий, в том числе, и его работы также появлялись в сборниках стихов, религиозные антологии и несколько газет. Другие интересы Малькольма включают коллекционирование виниловых пластинок, второстепенные лига бейсбола и велоспорта.

Малькольм Татум

После многих лет работы в индустрии телеконференцсвязи Майкл решил разделить свою страсть к мелочи, исследования и письма, став внештатным писателем на полную ставку.С тех пор он опубликовал статьи в множество печатных и интернет-изданий, в том числе, и его работы также появлялись в сборниках стихов, религиозные антологии и несколько газет. Другие интересы Малькольма включают коллекционирование виниловых пластинок, второстепенные лига бейсбола и велоспорта.

ECE 291 Lab 10: Транзистор, сравнение двух основных типов: МОП и БИПОЛЯРНЫЙ


ЗАДАЧИ

Знакомство с MOSFET, наиболее часто используемым типом транзисторов на сегодняшний день, и его сравнение с BJT.Демонстрирует чрезвычайно высокий импеданс затвора полевого МОП-транзистора по постоянному току. Изучение линейных характеристик и поведения переключения транзисторов. МОП-транзистор как устройство, управляемое напряжением, и BJT, как устройство, управляемое током. Аналоговый переключатель MOS.

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня существует два наиболее распространенных типа транзисторов: металл-оксидный полупроводник или MOS и биполярный переходный транзистор или BJT. MOS также обозначается как MOSFET, потому что это полевой транзистор (FET).Подавляющее большинство обоих типов изготовлено из кремния (Si) и небольшая часть (около 2%) из арсенида галлия (GaAs). Первоначально BJT доминировал на рынке, но теперь большинство транзисторов, особенно в интегральных схемах, относятся к типу MOS. BJT по-прежнему сохраняет свои позиции, особенно в некоторых аналоговых и высокомощных схемах. В то время как большинство транзисторов любого типа сегодня изготавливаются как элементы интегральных схем (ИС), которые могут содержать миллионы элементов схемы, одиночные или дискретные транзисторы по-прежнему используются во многих приложениях, таких как высокочастотные или силовые блоки.

В этой лаборатории мы концентрируемся на МОП-транзисторе и сравниваем его с БЮТ. Подчеркивается важное различие между импедансом затвора MOS и базовым импедансом BJT. Вы будете экспериментировать с N-канальным мощным MOSFET в режиме улучшения и BJT типа npn.

PRELAB

  1. МОП-транзистор характеризуется очень высоким входным сопротивлением (затвором). Означает ли это, что к воротам никогда не протекает заметный ток? Объяснять.
  2. Изобразите схемы схем для экспериментов с полевым МОП-транзистором, описанных в разделах 1, 2 и 3 ниже.

ЛАБОРАТОРИЯ

Необходимое оборудование со склада: Протоплата аналоговая универсальная измеритель, коробка замены сопротивления, провода, щуп.

1. ПОЛЯРНОСТЬ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Проверить переходы база-коллектор и база-эмиттер омметром. (используйте шкалу кОм). На самом деле вы не измеряете сопротивление, но можете определить полярность переходов транзистора. Убедитесь, что npn-транзистор имеет соответствующие переходы между эмиттером (n-тип) и базой (p-тип), а также между базой и коллектором (n-тип).


Рис. 9.1: Клеммные соединения для MOS (слева) и BJT (справа) транзисторов.

2. ТРАНЗИСТОР КАК ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

.
2.1 BJT

Соберите схему (показанную ниже), в которой npn BJT используется для переключения включить и выключить небольшую лампу накаливания. Резистор R 1 должен быть от 220 до 390 Ом, чтобы защитить базу транзистора от чрезмерного тока.R x может быть коробкой замены сопротивления.

Рис. 9.2 Схема транзисторного переключателя.

В этом приложении небольшой ток в базовой цепи управляет большим ток в цепи коллектора (лампы). Таким образом, транзисторы большой мощности может использоваться для управления большими токовыми нагрузками.

Найдите номинал базового резистора R x , позволяющий включить лампу на полную яркость.Измерьте базовое напряжение V b , когда лампа «включена», и вычислите базовый ток, который использовался для полного включения BJT. Какое эквивалентное сопротивление между базой и эмиттером транзистора в этой конфигурации? Также измерьте ток лампы и напряжение коллектора. Вычислите также эквивалентное сопротивление между эмиттером и коллектором, когда транзистор включен.

2.2 МОП-транзистор

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Вы собираетесь работать с полевым МОП-транзистором, устройством, очень чувствительным к статическому электричеству.Не прикасайтесь к выводу затвора рукой, не дотронувшись до одного из двух других выводов транзистора той же рукой. Когда транзистор вставлен в макетную плату, сначала «заземлите» свое тело, прикоснувшись к печатной плате, прежде чем касаться электрода затвора. Когда транзистор не используется, держите его вставленным в черную прокладку из токопроводящей пены.

Замените BJT на полевой МОП-транзистор с n-канальным режимом улучшения: вывод затвора заменяет базу, исток заменяет эмиттер, а сток — коллектор (см.рис.9.1) Включите и выключите лампу, подключив резистор R x либо к плюсовой клемме источника питания, либо к земле.

Теперь сюрприз: отключите резистор затвора либо от земли, либо от источника питания. Коснитесь свободного конца резистора (или вывода затвора транзистора) одной рукой, а другой рукой коснитесь заземления или положительного вывода. Когда лампа загорится, уберите руки и подождите. Через некоторое время пальцами «отшлифуйте» ворота.С этого момента вы должны помнить, что никогда не оставляйте затвор MOSFET неподключенным. Что вы можете сказать о входном сопротивлении этой цепи? Вам нужен большой ток, чтобы включить транзистор? Сравните с BJT!

Измерьте также ток лампы и напряжение стока. Какое выходное сопротивление (сопротивление между истоком и стоком) этой цепи?

ПРИМЕЧАНИЕ: Транзистор, используемый в этих экспериментах, представляет собой силовой полевой МОП-транзистор, способный выдерживать большой ток и имеющий относительно низкое сопротивление канала.Полевой МОП-транзистор, обычно используемый в цифровых схемах, не включает лампочку; его сопротивление канала слишком велико. Однако он может управлять светодиодом (светоизлучающим диодом), который требует гораздо меньше тока, чем лампочка.

2.3. ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ МОП-транзистора.

Замените лампочку в цепи полевого МОП-транзистора двумя параллельными резисторами на 100 Ом. Подайте прямоугольный сигнал от генератора сигналов на вашем стенде к затвору через резистор 10 кОм.Амплитуда должна быть достаточно большой для включения и выключения транзистора, но используйте также регулировку смещения постоянного тока генератора, чтобы получить выход с одной полярностью (проверьте на осциллографе). Увеличьте частоту примерно с 1 кГц и наблюдайте за входным сигналом на затворе и выходным сигналом на стоке. Зачем вам действительно нужен зонд? Часть входного сигнала должна иметь вид RC-кривой. Попробуйте оценить емкость затвора.

ПРИМЕЧАНИЕ. Входная цепь, состоящая из резистора и затвора, более сложна, чем простая RC-цепь, поскольку на нее влияет напряжение на стоке.Когда напряжение стока меняется, оно влияет на напряжение затвора (обратная связь), и эффект выглядит как изменение емкости затвора. Это объясняет несколько странную форму наблюдаемых сигналов.

Чтобы определить, насколько быстро может переключаться транзистор, устраните сопротивление затвора и подключите затвор непосредственно к генератору сигналов. Остерегайтесь статического электричества!
Увеличьте частоту и наблюдайте за формами волны. Измерьте время «включения» и «выключения» как на входе, так и на выходе. Что ограничивает скорость переключения? Есть ли сопротивление во входной цепи?

3. ТРАНЗИСТОР КАК УСИЛИТЕЛЬ

3,1 полевой МОП-транзистор

Поскольку затвор MOSFET практически не потребляет ток, выходной ток этого устройства регулируется напряжением затвора. Чтобы изучить этот эффект, измерьте ток стока как функцию напряжения затвора с заземленным истоком.Используйте схему на рис. 9.3, где резистор стока R d может быть 1 кОм. Увеличьте напряжение затвора V g от нуля, контролируя напряжение стока. В г . Рассчитайте ток стока и постройте его зависимость от V g . Определите пороговое напряжение транзистора.

Рис. 9.3: Схема MOSFET с общим истоком.
3.2 BJT

BJT может управляться током базы, и цель этого измерения — продемонстрировать так называемое «усиление тока» транзистора или отношение тока коллектора к току базы. Коэффициент усиления по току (β или h FE ) не является хорошим параметром транзистора, потому что он зависит от условий эксплуатации и широко варьируется для разных образцов одного и того же типа, но он демонстрирует важную функцию транзистора: усиление .

Измерьте коэффициент усиления транзистора по току для нескольких значений I B , используя схему, показанную на рисунке 9.4 ниже.

Рис. 9.4 Схема измерения коэффициента усиления по току.

У вас есть несколько вариантов выполнения этих измерений. Измеряя V b и V bb с помощью цифрового вольтметра, вы можете определить ток базы, если известно значение резистора базы (4.7к на рис. 9.4). В качестве альтернативы вы можете измерить базовый ток напрямую с помощью цифрового амперметра. Ток коллектора можно определить путем измерения напряжения коллектора V c или напрямую, подключив аналоговый амперметр последовательно с резистором 1 кОм. Цифровой измеритель понадобится для измерения V b или тока в базе.

Выполните измерения для нескольких значений базового тока I B , изменив V bb . Составьте таблицу результатов, включая напряжение база-эмиттер В BE и напряжение коллектор-эмиттер В CE , а также расчетные значения усиления по току ( h FE или beta ).


4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРА

С помощью измерителя кривой протестируйте МОП- и БЮТ-транзисторы в режиме общего истока или эмиттера, соответственно. Характеристические кривые включают ток стока (коллектора) как функцию напряжения стока (коллектора) для различных значений напряжения затвора (тока базы).Выберите диапазоны напряжения и тока, которые включают значения, которые вы измерили в части 3. Нарисуйте наблюдаемые кривые, обозначающие оси, и укажите приблизительные масштабы осей. Свяжите кривые со значениями, измеренными в части 3.

5. МОП-транзистор КАК АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Очень полезная схема, невозможная с BJT, может быть построена с MOSFET, используемыми в качестве переключателей аналоговых сигналов. Они действуют как твердотельные реле, управляемые напряжением затвора, в то время как стандартные реле управляются током в их катушках.Такие схемы, используемые в системах сбора данных, служат аналоговыми мультиплексорами, которые позволяют выбирать один из нескольких входов данных. В других приложениях они могут изменять коэффициент усиления операционного усилителя или коэффициент затухания путем переключения различных резисторов, используя уровни управляющего напряжения, обычно устанавливаемые цифровыми схемами. Существуют специальные аналоговые переключатели CMOS, выполненные в виде интегральных схем в нескольких блоках, также называемых воротами передачи. Здесь мы начинаем эксперимент с аналоговыми переключателями, используя наш силовой MOSFET.

Создайте аналоговый переключатель с использованием полевого МОП-транзистора. Подайте сигнал на исток и снимите выходной сигнал с резистора (от 10 кОм до 100 кОм), подключенного между стоком и землей. Управляющее напряжение должно подаваться на затвор через обычный однополюсный переключатель. Подайте сигнал, передавая некоторое смещение постоянного тока от генератора на вход, и наблюдайте за выходом на осциллографе, изменяя положение переключателя. Отрегулируйте регулятор смещения постоянного тока на генераторе и понаблюдайте за его эффектом. Каким должно быть соотношение между уровнем управляющего напряжения, подаваемого на затвор, и уровнем входного напряжения, чтобы это устройство работало?

ОТЧЕТ

  • Включите все схемы со значениями компонентов.
  • Представьте четко все графики.
  • Ответьте на все проблемы и вопросы, напечатанные в тексте жирным шрифтом.
  • Какие основные различия вы заметили в работе MOSFET и BJT?

Типы транзисторов | Electrical4U

Классификация на основе структуры транзистора

Транзисторы с точечным контактом

Это были самые первые германиевые транзисторы, которые работали на основе сложного и ненадежного процесса электрического формования, из-за чего они довольно часто выходили из строя.Кроме того, они имели коэффициент усиления по току общей базы α больше 1 и имели отрицательное сопротивление.

Биполярный переходной транзистор (BJT)

BJT — это транзисторы с тремя выводами (эмиттер, база и коллектор) и, следовательно, имеют два перехода, а именно переход база-эмиттер и переход коллектор-база. Это устройства с регулируемым током, ток проводимости которых зависит как от основных, так и от неосновных носителей заряда (следовательно, биполярных). Кроме того, это может быть либо (i) npn-транзистор с основными носителями заряда в виде электронов, либо (ii) pnp-транзистор с основными носителями заряда в виде дырок, в зависимости от их природы легирования.Помимо этого, существует множество других типов BJT:

  • Биполярный транзистор с гетеропереходом:

    Они подходят для высокочастотных приложений и имеют свои эмиттерные и базовые области из различных полупроводниковых материалов.

  • Транзистор Шоттки или транзисторы с ограничением Шоттки:

    В этих устройствах используется барьер Шоттки, чтобы избежать насыщения транзистора.

  • Лавинные транзисторы:

    Это специально разработанные транзисторы, работающие в области лавинного пробоя (где рабочее напряжение будет больше, чем напряжение пробоя) и обладают очень высокой скоростью переключения.

  • Транзисторы Дарлингтона:

    Это транзисторы, в которых два отдельных транзистора соединены каскадом таким образом, что полученное устройство обладает очень высоким коэффициентом усиления по току.

  • Транзистор с несколькими эмиттерами:

    Этот тип транзистора специально разработан для реализации логической операции И-НЕ.

  • Транзистор с несколькими базами:

    Он используется для усиления сигналов очень низкого уровня, присутствующих в шумной среде, путем конструктивного добавления сигнала, а случайный шум — стохастически.

  • Диффузионный транзистор:

    Они образуются путем диффузии полупроводникового материала с необходимыми легирующими добавками.

Полевой транзистор (FET)

Это транзисторы с управляемым напряжением, которые являются трехконтактными, в которых клемма затвора управляет потоком тока между клеммами истока и стока. Их также называют униполярными устройствами, поскольку их ток проводимости обусловлен только большинством носителей заряда, в соответствии с которыми они могут быть либо n-канальными (большинство носителей заряда — электроны), либо полевыми транзисторами с р-каналом (большинство носителей заряда — дырки). .Кроме того, полевые транзисторы могут быть классифицированы как полевые транзисторы с переходом

  • (JFET):

    JFET могут быть либо полевыми транзисторами с pn-переходом, либо полевыми транзисторами с металлическими полупроводниками (MESFET), в зависимости от того, имеют ли они pn-переход или переход с барьером Шоттки.

  • Металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) или полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET):

    Эти устройства имеют изолирующий слой под клеммой затвора, что приводит к очень высокому входному импедансу. По своей природе они могут иметь режим истощения или улучшения, в зависимости от того, есть ли у них уже существующий канал или нет, который, в свою очередь, влияет на их поведение при наличии и отсутствии напряжения затвора.

  • МОП-транзистор с двойным затвором (DGMOSFET):

    Они особенно полезны в ВЧ-приложениях и имеют два последовательных элемента управления затвором.

  • Транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT) или гетероструктурный полевой транзистор (HFET):

    Они характеризуются наличием гетероперехода, который состоит из разных материалов по обе стороны от перехода и используется в очень высоких микроволновых частотах. Приложения. Другие варианты этих устройств включают метаморфный HEMT, псевдоморфный HEMT (PHEMT), индуцированный HEMT, полевой транзистор с гетероструктурным изолированным затвором (HIGFET) и полевой транзистор с модулирующим допированием (MODFET).

  • FinFETs:

    Это транзисторы с двойным затвором, эффективная ширина канала которых определяется тонким кремниевым «плавником», образующим корпус устройства.

  • Вертикальный МОП (VMOS):

    Это устройство конструктивно похоже на устройство МОП, за исключением того, что они имеют V-образную канавку, что увеличивает их сложность и стоимость.

  • UMOS FET:

    Это полевые транзисторы на основе траншейной конструкции, почти похожие на VMOS, за исключением того факта, что они имеют U-образную канавку вместо V-образной канавки.

  • TrenchMOS:

    Полевые транзисторы, основанные на этой технологии, имеют вертикальную структуру с терминалами истока и стока вверху и внизу соответственно.

  • Полупроводник из оксида нитрида металла (MNOS):

    Этот тип транзистора является дополнением к технологии MOS и использует оксид нитрида в качестве изолирующего слоя.

  • Эпитаксиальные диодные полевые транзисторы с быстрым обратным или быстрым восстановлением (FREDFET):

    Это сверхбыстрые полевые транзисторы с возможностью быстрого отключения основного диода.

  • Полевые транзисторы с истощением (DEPFET):

    Эти полевые транзисторы сформированы на полностью истощенных подложках.

  • Туннельный полевой транзистор (TFET):

    Они работают по принципу квантового туннелирования и широко используются в низкоэнергетической электронике, включая цифровые схемы.

  • Ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET):

    Этот полевой транзистор использует концентрацию ионов в растворе для регулирования силы тока, протекающего через него. Эти устройства широко используются в области биомедицины и мониторинга окружающей среды.

  • Биологически чувствительный полевой транзистор (BioFET):

    В этих полевых транзисторах биологические молекулы, которые связываются с выводом затвора, изменяют его распределение заряда и изменяют проводимость канала. Среди этих устройств существует множество вариантов, таких как EnFET, ImmunoFET, GenFET, DNAFET, CPFET, BeetleFET и т. Д. в области искусственного интеллекта.

  • Органические полевые транзисторы (OFET):

    Эти полевые транзисторы имеют структуру, основанную на концепции тонкопленочных транзисторов, и используют органические полупроводники в качестве канала. Они широко используются в области биоразлагаемой электроники.

  • HEXFETs:

    Это полевые транзисторы, площадь кристалла которых состоит из основных ячеек гексагональной формы, которые, в свою очередь, уменьшают размер кристалла при одновременном увеличении плотности каналов.

  • Полевой транзистор из углеродных нанотрубок (CNTFET):

    Этот полевой транзистор содержит канал, сделанный из углеродных нанотрубок (одиночных или массивных) вместо массивного кремния.

  • Graphene Nanoribbon FET (GNRFET):

    В этих полевых транзисторах в качестве материала канала используются графеновые наноленты.

  • Вертикальный щелевой полевой транзистор (VeSFET):

    Это двухзатворные полевые транзисторы с вертикальной кремниевой щелью, представляющие собой не что иное, как узкий проход кремния между двумя большими кремниевыми областями.

  • Quantum FETs (QFETs):

    Эти транзисторы характеризуются очень высокой скоростью работы и работают по принципу квантового туннелирования.

  • Inverted-T FET (ITFET):

    Они имеют часть устройства, выходящую вертикально из горизонтальной плоскости.

  • Тонкопленочный транзистор (TFT):

    Они имеют тонкие пленки из активного полупроводника, изолятора и металла, нанесенные на непроводящую подложку, такую ​​как стекло.

  • Баллистические транзисторы:

    Они используются в высокоскоростных интегральных схемах и работают за счет использования электромагнитных сил.

  • Электролит-оксид-полупроводниковый полевой транзистор (EOSFET):

    Металлическая часть стандартных полевых МОП-транзисторов заменена раствором электролита и используется для определения активности нейронов.

Классификация по функциям

  1. Малосигнальные транзисторы:

    Транзисторы этого типа особенно используются для усиления сигналов низкого уровня (редко для переключения) и могут быть по своей природе npn или pnp.

  2. Малые переключающие транзисторы:

    Они широко используются для целей переключения, хотя их можно использовать для процесса усиления. Эти транзисторы доступны как в формах npn, так и pnp.

  3. Силовые транзисторы:

    Они используются в качестве усилителей мощности в приложениях большой мощности и могут быть npn, pnp или транзисторами Дарлингтона.

  4. Высокочастотные транзисторы:

    Они также известны как РЧ-транзисторы и используются в высокоскоростных переключающих устройствах, в которых малые сигналы работают на высоких частотах.

  5. Фототранзистор:

    Эти двухконтактные светочувствительные устройства представляют собой не что иное, как стандартные транзисторы, которые имеют светочувствительную область вместо базовой области.

  6. Однопереходные транзисторы:

    Эти транзисторы используются исключительно в качестве переключателей и не подходят для усиления.

  7. Биомедицинские и экологические транзисторы:

    Они используются в области биомедицины и измерения параметров окружающей среды.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *