ترانزیستور چگونه کار می کند ترانزیستور چیست - انواع دستگاه های نیمه هادی و روش های تأیید

ترانزیستور وسیله ای نیمه هادی است که می تواند سیگنال های الکتریکی را تقویت، تبدیل و تولید کند. اولین ترانزیستور دوقطبی قابل کار در سال 1947 اختراع شد. ژرمانیوم به عنوان ماده ای برای ساخت آن عمل می کرد. و قبلاً در سال 1956 ترانزیستور سیلیکونی متولد شد.

در یک ترانزیستور دوقطبی، دو نوع حامل بار استفاده می شود - الکترون ها و سوراخ ها، به همین دلیل است که چنین ترانزیستورهایی دو قطبی نامیده می شوند. علاوه بر دوقطبی، ترانزیستورهای تک قطبی (میدان) وجود دارند که فقط از یک نوع حامل - الکترون ها یا حفره ها استفاده می کنند. این مقاله پوشش خواهد داد.

اکثر ترانزیستورهای سیلیکونی n-p-n هستند که این نیز به دلیل فناوری ساخت است، اگرچه ترانزیستورهای سیلیکونی نیز وجود دارند. نوع pnp، اما آنها تا حدودی کمتر از ساختارهای n-p-n. چنین ترانزیستورهایی به عنوان بخشی از جفت های مکمل (ترانزیستورهای رسانایی متفاوت با پارامترهای الکتریکی یکسان) استفاده می شوند. به عنوان مثال KT315 و KT361، KT815 و KT814 و در مراحل خروجی ترانزیستور UMZCH KT819 و KT818. که در تقویت کننده های وارداتیاغلب از یک جفت مکمل قدرتمند 2SA1943 و 2SC5200 استفاده می شود.

اغلب ترانزیستورهای ساختاری p-n-p را ترانزیستورهای هدایت مستقیم و ساختارها می نامند n-p-n معکوس. به دلایلی ، این نام تقریباً هرگز در ادبیات یافت نمی شود ، اما در دایره مهندسان رادیو و آماتورهای رادیویی همه جا از آن استفاده می شود ، همه بلافاصله متوجه می شوند که در مورد چیست. شکل 1 یک دستگاه شماتیک از ترانزیستورها و نمادهای گرافیکی مرسوم آنها را نشان می دهد.

تصویر 1.

ترانزیستورهای دوقطبی علاوه بر تفاوت در نوع رسانایی و مواد، بر اساس توان و فرکانس کاری طبقه بندی می شوند. اگر اتلاف توان در ترانزیستور از 0.3 وات تجاوز نکند، چنین ترانزیستوری کم مصرف در نظر گرفته می شود. با توان 0.3 ... 3 وات ترانزیستور را ترانزیستور می نامند توان متوسطو در توان بیش از 3 وات، توان بزرگ در نظر گرفته می شود. ترانزیستورهای مدرن قادرند توان چند ده و حتی صدها وات را از بین ببرند.

ترانزیستورها سیگنال های الکتریکی را به خوبی تقویت نمی کنند: با افزایش فرکانس، تقویت مرحله ترانزیستور کاهش می یابد و در یک فرکانس مشخص به طور کلی متوقف می شود. بنابراین، برای کار در محدوده فرکانس وسیع، ترانزیستورها با خواص فرکانس متفاوت تولید می شوند.

با توجه به فرکانس کاری، ترانزیستورها به فرکانس پایین تقسیم می شوند - فرکانس کاری بیش از 3 مگاهرتز نیست، فرکانس متوسط ​​- 3 ... 30 مگاهرتز، فرکانس بالا - بیش از 30 مگاهرتز. اگر فرکانس کاری بیش از 300 مگاهرتز باشد، اینها قبلاً ترانزیستورهای مایکروویو هستند.

به طور کلی، بیش از 100 پارامتر مختلف ترانزیستور در کتاب های مرجع ضخیم جدی آورده شده است، که همچنین نشان دهنده تعداد زیادی از مدل ها است. و تعداد ترانزیستورهای مدرن به حدی است که دیگر نمی توان آنها را به طور کامل در هیچ کتاب مرجعی قرار داد. و ترکیببه طور مداوم در حال افزایش است و به شما امکان می دهد تقریباً تمام وظایف تعیین شده توسط توسعه دهندگان را حل کنید.

بسیاری وجود دارد مدارهای ترانزیستوری(فقط مقدار حداقل تجهیزات خانگی را به خاطر بسپارید) برای تقویت و تبدیل سیگنال های الکتریکی، اما، با همه تنوع، این مدارها از مراحل جداگانه تشکیل شده اند که اساس آنها ترانزیستورها هستند. برای دستیابی به تقویت سیگنال مورد نیاز، لازم است از چندین مرحله تقویت به صورت سری استفاده شود. برای درک نحوه عملکرد مراحل تقویت، باید با مدارهای سوئیچینگ ترانزیستور بیشتر آشنا شوید.

ترانزیستور به خودی خود نمی تواند چیزی را تقویت کند. خواص تقویت کننده آن تغییرات کوچک است سیگنال ورودی(جریان یا ولتاژ) منجر به تغییرات قابل توجهی در ولتاژ یا جریان در خروجی مرحله به دلیل صرف انرژی از منبع خارجی. این ویژگی به طور گسترده ای در مدارهای آنالوگ, - تقویت کننده ها، تلویزیون، رادیو، ارتباطات و غیره

برای ساده کردن ارائه، مدارهای مبتنی بر ترانزیستورهای ساختار n-p-n در اینجا در نظر گرفته می شوند. هر آنچه در مورد این ترانزیستورها گفته خواهد شد به همان اندازه صدق می کند ترانزیستورهای p-n-p. فقط کافی است قطبیت منبع تغذیه را معکوس کنید و در صورت وجود مدار کار به دست آورید.

در کل، سه طرح از این قبیل وجود دارد: یک طرح با قطره چکان مشترک(OE)، یک مدار جمع کننده مشترک (OK) و یک مدار پایه مشترک (OB). تمام این طرح ها در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2.

اما قبل از اینکه به بررسی این مدارها بپردازید، باید با نحوه عملکرد ترانزیستور در حالت کلید آشنا شوید. این مقدمه باید درک آن را در حالت تقویت آسان‌تر کند. به یک معنا، مدار کلید را می توان نوعی مدار با MA در نظر گرفت.

عملکرد ترانزیستور در حالت کلید

قبل از مطالعه عملکرد ترانزیستور در حالت تقویت سیگنال، لازم به یادآوری است که ترانزیستورها اغلب در حالت کلیدی استفاده می شوند.

این حالت از کار ترانزیستور برای مدت طولانی مورد توجه بوده است. در شماره آگوست مجله "رادیو" در سال 1959، مقاله ای از G. Lavrov "Triode نیمه هادی در حالت کلید" منتشر شد. نویسنده مقاله تغییر مدت زمان پالس ها در سیم پیچ کنترل (OC) را پیشنهاد کرد. اکنون این روش تنظیم PWM نامیده می شود و اغلب استفاده می شود. نمودار مجله آن زمان در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3

اما حالت کلید نه تنها در سیستم های PWM استفاده می شود. اغلب یک ترانزیستور به سادگی چیزی را روشن و خاموش می کند.

در این مورد، یک رله می تواند به عنوان بار استفاده شود: یک سیگنال ورودی اعمال می شود - رله روشن است، نه - سیگنال رله خاموش می شود. لامپ ها اغلب به جای رله در حالت کلید استفاده می شوند. معمولاً این کار برای نشان دادن اینکه لامپ روشن یا خاموش است انجام می شود. نمودار چنین مرحله کلیدی در شکل 4 نشان داده شده است. مراحل کلیدی نیز برای کار با LED یا با اپتوکوپلرها استفاده می شود.

شکل 4

در شکل، آبشار کنترل شده است تماس معمولی، اگرچه ممکن است یک تراشه دیجیتال یا . یک لامپ خودرو، برای روشن کردن داشبورد در Zhiguli استفاده می شود. باید به این واقعیت توجه داشت که 5 ولت برای کنترل استفاده می شود و ولتاژ کلکتور سوئیچ 12 ولت است.

هیچ چیز عجیبی در این وجود ندارد، زیرا ولتاژها در این مدار هیچ نقشی ندارند، فقط جریان ها مهم هستند. بنابراین، اگر ترانزیستور برای کار در چنین ولتاژهایی طراحی شده باشد، لامپ می تواند حداقل 220 ولت باشد. ولتاژ منبع کلکتور نیز باید با ولتاژ کاری بار مطابقت داشته باشد. با کمک چنین آبشارهایی، بار به ریزمدارهای دیجیتال یا میکروکنترلرها متصل می شود.

در این طرح، جریان پایه جریان کلکتور را کنترل می کند که به دلیل انرژی منبع تغذیه، چندین ده یا حتی صدها برابر (بسته به بار کلکتور) بیشتر از جریان پایه است. به راحتی می توان متوجه شد که جریان افزایش یافته است. هنگامی که ترانزیستور در حالت کلید کار می کند، معمولاً برای محاسبه آبشار با مقداری که در کتاب های مرجع "افزایش جریان در حالت سیگنال بزرگ" نامیده می شود استفاده می شود - در کتاب های مرجع با حرف β نشان داده می شود. این نسبت جریان کلکتور است که توسط بار تعیین می شود به حداقل جریان پایه ممکن. مانند فرمول ریاضیبه نظر می رسد: β = Ik / Ib.

برای اکثر ترانزیستورهای مدرن، ضریب β به اندازه کافی بزرگ است، به طور معمول، از 50 و بالاتر، بنابراین، هنگام محاسبه مرحله کلید، می توان آن را برابر با 10 در نظر گرفت. حتی اگر جریان پایه بزرگتر از با محاسبه یک، ترانزیستور بیشتر از این حالت، سپس و حالت کلید باز نمی شود.

برای روشن کردن لامپ نشان داده شده در شکل 3، Ib \u003d Ik / β \u003d 100mA / 10 \u003d 10mA، حداقل این است. با ولتاژ کنترل 5 ولت روی مقاومت پایه Rb، منهای افت ولتاژ در بخش B-E، 5 ولت - 0.6 ولت = 4.4 ولت باقی می ماند. مقاومت پایه مقاومت: 4.4 ولت / 10 میلی آمپر = 440 اهم خواهد بود. یک مقاومت با مقاومت 430 اهم از محدوده استاندارد انتخاب می شود. ولتاژ 0.6 ولت ولتاژ در محل اتصال B-E است و هنگام محاسبه نباید آن را فراموش کنید!

به طوری که پایه ترانزیستور هنگام باز شدن کنتاکت کنترل "آویزان در هوا" باقی نماند، اتصال B-E معمولاً با یک مقاومت Rbe شنت می شود که به طور قابل اعتماد ترانزیستور را می بندد. این مقاومت را نباید فراموش کرد، اگرچه به دلایلی در برخی مدارها وجود ندارد، که می تواند منجر به عملکرد نادرست مرحله نویز شود. در واقع، همه در مورد این مقاومت می دانستند، اما به دلایلی آنها را فراموش کردند و یک بار دیگر روی "راک" پا گذاشتند.

مقدار این مقاومت باید به گونه ای باشد که هنگام باز شدن کنتاکت، ولتاژ پایه کمتر از 0.6 ولت نباشد، در غیر این صورت آبشار غیر قابل کنترل خواهد بود، گویی که بخش B-E به سادگی اتصال کوتاه شده است. در عمل، مقاومت Rbe با مقدار اسمی حدود ده برابر بیشتر از Rb تنظیم می شود. اما حتی اگر مقدار Rb 10Km باشد، مدار کاملاً قابل اعتماد کار می کند: پتانسیل های پایه و امیتر برابر خواهد بود که منجر به بسته شدن ترانزیستور می شود.

چنین آبشاری کلیدی، اگر در شرایط خوبی باشد، می‌تواند لامپ را با تابش کامل روشن کند یا آن را به طور کامل خاموش کند. در این حالت ترانزیستور می تواند کاملاً روشن (حالت اشباع) یا کاملاً بسته (حالت قطع) باشد. بلافاصله، به خودی خود، نتیجه گیری به خودی خود نشان می دهد که بین این حالت های "مرز" چنین چیزی وجود دارد که لامپ به صورت نیمه تمام می درخشد. آیا ترانزیستور در این حالت نیمه باز است یا نیمه بسته؟ مثل پر کردن یک لیوان است: یک خوش بین لیوان را نیمه پر می بیند، در حالی که یک بدبین نیمه خالی را می بیند. این حالت کار ترانزیستور تقویت کننده یا خطی نامیده می شود.

عملکرد ترانزیستور در حالت تقویت سیگنال

تقریباً همه مدرن الکترونیکمتشکل از ریزمدارهایی است که ترانزیستورها در آنها "پنهان" هستند. فقط انتخاب حالت کار کافی است تقویت کننده عملیاتیبرای به دست آوردن سود یا پهنای باند مورد نظر. اما، با وجود این، آبشارهای روی ترانزیستورهای گسسته ("سست") اغلب استفاده می شود، و بنابراین درک عملکرد آبشار تقویت کننده به سادگی ضروری است.

رایج ترین اتصال ترانزیستور در مقایسه با OK و OB مدار امیتر مشترک (CE) است. دلیل این شیوع اول از همه افزایش ولتاژ و جریان بالا است. بالاترین بهره مرحله OE زمانی ایجاد می شود که نیمی از ولتاژ منبع تغذیه Epit/2 در بار کلکتور کاهش یابد. بر این اساس، نیمه دوم به پایان می رسد بخش K-Eترانزیستور این امر با تنظیم آبشار حاصل می شود که در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت. این حالت تقویت کلاس A نامیده می شود.

هنگامی که ترانزیستور با OE روشن می شود، سیگنال خروجی در کلکتور در آنتی فاز با سیگنال ورودی است. به عنوان معایب، می توان اشاره کرد که مقاومت ورودی OE کوچک است (بیش از چند صد اهم) و مقاومت خروجی در ده ها کیلو اهم است.

اگر در حالت سوئیچینگ، ترانزیستور با افزایش جریان در حالت سیگنال بزرگ β مشخص شود، در حالت تقویت از "بهره جریان در حالت سیگنال کوچک" استفاده می شود که در کتاب های مرجع h21e نشان داده شده است. این نامگذاری از نمایش ترانزیستور به شکل چهار قطبی گرفته شده است. حرف "e" نشان می دهد که اندازه گیری ها زمانی انجام شده است که ترانزیستور با یک امیتر مشترک روشن شده است.

ضریب h21e، به عنوان یک قاعده، تا حدودی بزرگتر از β است، اگرچه می توان از آن در محاسبات در اولین تقریب نیز استفاده کرد. با این حال، گسترش پارامترهای β و h21e حتی برای یک نوع ترانزیستور آنقدر زیاد است که محاسبات فقط تقریبی است. پس از چنین محاسباتی، به عنوان یک قاعده، لازم است که طرح را تنظیم کنید.

بهره ترانزیستور به ضخامت پایه بستگی دارد، بنابراین نمی توان آن را تغییر داد. از این رو تنوع زیادی در بهره ترانزیستورهایی که حتی از یک جعبه (بخوانید یک دسته) گرفته شده است. برای ترانزیستورهای کم مصرف، این ضریب از 100 ... 1000 و برای ترانزیستورهای قدرتمند 5 ... 200 است. هرچه پایه نازکتر باشد، ضریب آن بیشتر است.

ساده ترین مدار برای روشن کردن ترانزیستور OE در شکل 5 نشان داده شده است. این فقط یک قطعه کوچک از شکل 2 است که در قسمت دوم مقاله نشان داده شده است. به چنین مداری مدار جریان پایه ثابت می گویند.

شکل 5

طرح فوق العاده ساده است. سیگنال ورودی از طریق خازن جداکننده C1 به پایه ترانزیستور اعمال می شود و در حال تقویت، از طریق خازن C2 از کلکتور ترانزیستور گرفته می شود. هدف از خازن ها محافظت است مدارهای ورودیاز مولفه ثابت سیگنال ورودی (فقط یک میکروفون کربن یا الکترت را به خاطر بسپارید) و پهنای باند لازم آبشار را فراهم کنید.

مقاومت R2 بار جمع کننده مرحله است و R1 یک بایاس DC را به پایه ارائه می کند. با کمک این مقاومت سعی می کنند ولتاژ کلکتور را Epit/2 کنند. این حالت نقطه کار ترانزیستور نامیده می شود، در این حالت بهره آبشار حداکثر است.

تقریباً مقاومت مقاومت R1 را می توان با یک فرمول ساده R1 ≈ R2 * h21e / 1.5 ... 1.8 تعیین کرد. ضریب 1.5…1.8 بسته به ولتاژ تغذیه جایگزین می شود: در ولتاژ پایین (نه بیشتر از 9 ولت)، مقدار ضریب بیش از 1.5 نیست و با شروع از 50 ولت، به 1.8…2.0 نزدیک می شود. اما، در واقع، فرمول آنقدر تقریبی است که اغلب باید مقاومت R1 انتخاب شود، در غیر این صورت مقدار مورد نیاز Epit / 2 در کلکتور به دست نمی آید.

مقاومت کلکتور R2 به عنوان شرط مشکل تنظیم می شود، زیرا جریان کلکتور و بهره آبشار به طور کلی به مقدار آن بستگی دارد: هر چه مقاومت مقاومت R2 بیشتر باشد، بهره بیشتر است. اما با این مقاومت باید مراقب باشید، جریان کلکتور باید کمتر از حداکثر مجاز باشد از این نوعترانزیستور

این طرح بسیار ساده است، اما این سادگی به آن خواص منفی می دهد و این سادگی هزینه دارد. اولاً، تقویت آبشار به نمونه خاص ترانزیستور بستگی دارد: من ترانزیستور را در حین تعمیر تعویض کردم - دوباره افست را انتخاب کنید، آن را به نقطه کار بیاورید.

ثانیاً از دمای محیط با افزایش دما جریان کلکتور معکوس Ico افزایش می یابد که منجر به افزایش جریان کلکتور می شود. و پس نیمی از ولتاژ تغذیه در کلکتور Epit / 2، همان نقطه عملیاتی کجاست؟ در نتیجه ترانزیستور حتی بیشتر گرم می شود و پس از آن از کار می افتد. برای رهایی از این وابستگی، یا حداقل به حداقل رساندن آن، در مرحله ترانزیستورعناصر اضافی بازخورد منفی را معرفی کنید - OOS.

شکل 6 مداری با ولتاژ بایاس ثابت را نشان می دهد.

شکل 6

به نظر می رسد که تقسیم کننده ولتاژ Rb-k، Rb-e بایاس اولیه مورد نیاز آبشار را فراهم می کند، اما در واقع، چنین آبشاری تمام معایب یک مدار جریان ثابت را دارد. بنابراین، مدار نشان داده شده فقط یک تغییر از مدار جریان ثابت نشان داده شده در شکل 5 است.

مدارهای با تثبیت حرارتی

در مورد استفاده از طرح های نشان داده شده در شکل 7 وضعیت تا حدودی بهتر است.

شکل 7

در یک مدار تثبیت شده توسط کلکتور، مقاومت بایاس R1 به منبع تغذیه متصل نیست، بلکه به کلکتور ترانزیستور متصل است. در این حالت، اگر جریان معکوس با افزایش دما افزایش یابد، ترانزیستور با شدت بیشتری باز می شود، ولتاژ کلکتور کاهش می یابد. این کاهش منجر به کاهش ولتاژ بایاس اعمال شده به پایه از طریق R1 می شود. ترانزیستور شروع به بسته شدن می کند، جریان کلکتور به مقدار قابل قبولی کاهش می یابد، موقعیت نقطه کار بازیابی می شود.

کاملاً واضح است که چنین معیاری از تثبیت منجر به کاهش مقداری در بهره آبشار می شود، اما این مهم نیست. تقویت از دست رفته، به عنوان یک قاعده، با افزایش تعداد مراحل تقویت اضافه می شود. اما چنین حفاظت محیطی به شما امکان می دهد تا محدوده دمای عملیاتی آبشار را به میزان قابل توجهی گسترش دهید.

مدار آبشار با تثبیت امیتر تا حدودی پیچیده تر است. خواص تقویت کننده چنین آبشاری ها در محدوده دمایی حتی گسترده تر از مدار تثبیت شده با کلکتور بدون تغییر باقی می ماند. یک چیز دیگر مزیت غیر قابل انکار، - هنگام تعویض ترانزیستور، نیازی به انتخاب مجدد حالت های عملکرد آبشار نیست.

مقاومت امیتر R4 که تثبیت دما را فراهم می کند، بهره آبشار را نیز کاهش می دهد. این برای جریان مستقیم است. به منظور از بین بردن تأثیر مقاومت R4 بر بهره جریان متناوبمقاومت R4 توسط خازن Ce شنت می شود که مقاومت کمی را برای جریان متناوب نشان می دهد. مقدار آن توسط محدوده فرکانس تقویت کننده تعیین می شود. اگر این فرکانس ها در محدوده صوتی، سپس ظرفیت خازن می تواند از واحد تا ده ها و حتی صدها میکروفاراد باشد. برای فرکانس های رادیویی، این در حال حاضر صدم یا هزارم است، اما در برخی موارد مدار حتی بدون این خازن به خوبی کار می کند.

برای درک بهتر نحوه عملکرد تثبیت امیتر، لازم است مدار روشن کردن ترانزیستور با کلکتور معمولی OK را در نظر بگیرید.

مدار جمع کننده مشترک (CC) در شکل 8 نشان داده شده است. این مدار قطعه ای از شکل 2 از قسمت دوم مقاله است که هر سه مدار سوئیچینگ ترانزیستور را نشان می دهد.

شکل 8

بار مرحله مقاومت امیتر R2 است، سیگنال ورودی از طریق خازن C1 تغذیه می شود و سیگنال خروجی از طریق خازن C2 گرفته می شود. در اینجا می توانید بپرسید که چرا این طرح OK نامیده می شود؟ از این گذشته ، اگر مدار OE را به خاطر بیاوریم ، به وضوح مشاهده می شود که امیتر به سیم مشترک مدار وصل شده است ، نسبت به آن سیگنال ورودی اعمال می شود و سیگنال خروجی حذف می شود.

در مدار OK کلکتور به سادگی به منبع تغذیه متصل می شود و در نگاه اول به نظر می رسد که ربطی به سیگنال ورودی و خروجی ندارد. اما در واقع منبع EMF(باتری) بسیار کوچک است مقاومت داخلی، برای یک سیگنال، این عملا یک نقطه، همان تماس است.

با جزئیات بیشتر، عملکرد مدار OK در شکل 9 قابل مشاهده است.

شکل 9

مشخص است که برای ترانزیستورهای سیلیکونی ولتاژ b-e انتقالدر محدوده 0.5 ... 0.7 ولت است، بنابراین می توانید آن را به طور متوسط ​​0.6 ولت دریافت کنید، اگر نمی خواهید محاسبات را با دقت دهم درصد انجام دهید. بنابراین، همانطور که در شکل 9 مشاهده می شود، ولتاژ خروجی همیشه کمتر از ولتاژ ورودی توسط Ub-e، یعنی همان 0.6 ولت خواهد بود. برخلاف مدار OE، این مدار سیگنال ورودی را معکوس نمی کند، به سادگی آن را تکرار می کند و حتی 0.6 ولت آن را کاهش می دهد. به این مدار پیرو امیتر نیز می گویند. چرا چنین طرحی مورد نیاز است، چه کاربردی دارد؟

مدار OK سیگنال جریان را h21e بار تقویت می کند، به این معنی که امپدانس ورودی مدار h21e برابر بیشتر از مقاومت در مدار امیتر است. به عبارت دیگر، بدون ترس از سوختن ترانزیستور، ولتاژ را مستقیماً به پایه (بدون مقاومت محدود کننده) اعمال کنید. به سادگی پایه پایه را بردارید و آن را به ریل برق +U وصل کنید.

امپدانس ورودی بالا به شما امکان می دهد یک منبع ورودی امپدانس بالا (امپدانس پیچیده) مانند پیکاپ پیزوالکتریک را متصل کنید. اگر چنین پیکاپی طبق طرح OE به آبشار متصل شود، امپدانس ورودی کم این آبشار به سادگی سیگنال پیکاپ را "فرود" می کند - "رادیو پخش نمی شود".

ویژگی متمایز مدار OK این است که جریان کلکتور Ik آن فقط به مقاومت بار و ولتاژ منبع سیگنال ورودی بستگی دارد. در این حالت، پارامترهای ترانزیستور اصلاً در اینجا نقشی ندارند. گفته می شود که چنین طرح هایی 100٪ پوشش داده می شوند بازخوردتوسط ولتاژ

همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است، جریان در بار امیتر (معروف به جریان امیتر) In = Ik + Ib. با در نظر گرفتن اینکه جریان پایه Ib نسبت به جریان کلکتور Ik ناچیز است، می توان فرض کرد که جریان بار برابر با جریان کلکتور In = Ik است. جریان در بار (Uin - Ube) / Rn خواهد بود. در این صورت فرض می کنیم که Ube شناخته شده است و همیشه برابر با 0.6 ولت است.

نتیجه این است که جریان کلکتور Ik = (Uin - Ube) / Rn فقط به ولتاژ ورودی و مقاومت بار بستگی دارد. مقاومت بار را می توان در محدوده وسیعی تغییر داد، با این حال، نیازی به غیرت خاصی نیست. از این گذشته ، اگر به جای Rn یک میخ بگذارید - یک صدم ، هیچ ترانزیستوری زنده نخواهد ماند!

مدار OK اندازه گیری ضریب انتقال جریان ساکن h21e را بسیار آسان می کند. نحوه انجام این کار در شکل 10 نشان داده شده است.

شکل 10.

ابتدا جریان بار را همانطور که در شکل 10a نشان داده شده است اندازه گیری کنید. در این حالت، همانطور که در شکل نشان داده شده است، نیازی به اتصال پایه ترانزیستور به جایی نیست. پس از آن، جریان پایه مطابق با شکل 10b اندازه گیری می شود. اندازه‌گیری‌ها در هر دو مورد باید در مقادیر یکسان انجام شود: آمپر یا میلی‌آمپر. ولتاژ منبع تغذیه و بار باید برای هر دو اندازه گیری ثابت بماند. برای پیدا کردن ضریب انتقال جریان ساکن، کافی است جریان بار را بر جریان پایه تقسیم کنید: h21e ≈ In / Ib.

لازم به ذکر است که با افزایش جریان بار، h21e تا حدودی کاهش می یابد و با افزایش ولتاژ تغذیه، افزایش می یابد. دنبال کننده های امیتر اغلب در یک مدار فشاری با استفاده از جفت ترانزیستورهای مکمل ساخته می شوند که به شما امکان افزایش می دهد. توان خروجیدستگاه ها چنین دنبال کننده امیتر در شکل 11 نشان داده شده است.

شکل 11.

شکل 12.

گنجاندن ترانزیستورها طبق طرح با پایه مشترک ABOUT

چنین مداری فقط افزایش ولتاژ را فراهم می کند، اما دارای خواص فرکانس بهتری در مقایسه با مدار OE است: همان ترانزیستورها می توانند با سرعت بیشتری کار کنند. فرکانس های بالا. کاربرد اصلی مدار OB تقویت کننده های آنتن در محدوده UHF است. طرح تقویت کننده آنتندر شکل 12 نشان داده شده است.

ترانزیستوردستگاه نیمه هادی نامیده می شود که برای تقویت و تولید نوسانات الکتریکی طراحی شده است. بنابراین ترانزیستور چیست؟ - کریستالی است که در محفظه ای مجهز به سرب قرار می گیرد. کریستال از یک ماده نیمه هادی ساخته شده است. از نظر خواص الکتریکی، نیمه رساناها موقعیت متوسطی را بین رساناهای جریان و نارساناهای جریان (عایق) اشغال می کنند.

یک کریستال کوچک از یک ماده نیمه هادی (نیمه هادی)، پس از پردازش تکنولوژیکی مناسب، زمانی که نوسانات الکتریکی ضعیف و یک ولتاژ بایاس ثابت به آن اعمال می شود، قادر به تغییر رسانایی الکتریکی خود در محدوده بسیار وسیعی می شود.

کریستال در یک محفظه فلزی یا پلاستیکی قرار می گیرد و دارای سه سرب سخت یا نرم است که به مناطق مربوطه کریستال متصل شده است. کیس فلزی گاهی اوقات ترمینال مخصوص به خود را دارد، اما اغلب یکی از سه الکترود ترانزیستور به کیس متصل می شود.

در حال حاضر، دو نوع ترانزیستور استفاده می شود - دوقطبی و میدانی. ترانزیستورهای دوقطبی اولین ترانزیستورهایی بودند که ظاهر شدند و بیشترین استفاده را دارند. بنابراین، آنها معمولاً به سادگی ترانزیستور نامیده می شوند. ترانزیستورهای اثر میدانی دیرتر ظاهر شدند و هنوز هم کمتر از ترانزیستورهای دوقطبی استفاده می شوند.

ترانزیستورهای دوقطبی

ترانزیستورهای دوقطبینامیده می شود زیرا جریان الکتریکی در آنها تشکیل می شود بارهای الکتریکیقطب مثبت و منفی حامل های بار مثبت سوراخ نامیده می شوند، بارهای منفی توسط الکترون ها حمل می شوند. ترانزیستور دوقطبی از کریستالی از ژرمانیوم یا سیلیکون استفاده می کند که مواد نیمه هادی اصلی برای ساخت ترانزیستورها و دیودها هستند.

بنابراین ترانزیستورها یک نامیده می شوند سیلیکون، دیگر - ژرمانیوم. برای هر دو نوع ترانزیستورهای دوقطبیویژگی های خاص خود را دارند که معمولاً هنگام طراحی دستگاه ها مورد توجه قرار می گیرند.

برای ساخت کریستال از مواد فوق العاده خالص استفاده می شود که به آن مواد با دوز دقیق اضافه می شود. ناخالصی ها آنها ظاهر در کریستال رسانایی را به دلیل سوراخ ها (رسانایی p) یا الکترون ها (رسانایی n) تعیین می کنند. بدین ترتیب یکی از الکترودهای ترانزیستور به نام پایه تشکیل می شود.

اگر در حال حاضر ناخالصی های خاصی به سطح کریستال پایه با یک یا روش دیگر فن آوری وارد شود، نوع هدایت پایه را به سمت معکوس تغییر دهید تا از نزدیک دراز بکشد. مناطق n-p-nیا p-n-p و وصل کردن لیدها به هر زون، یک ترانزیستور تشکیل می شود.

یکی از مناطق افراطی امیتر، یعنی منبع حامل بار، و دومی کلکتور، جمع کننده این حامل ها نامیده می شود. ناحیه بین امیتر و کلکتور را پایه می گویند. ترمینال های ترانزیستور معمولاً نام هایی مشابه الکترودهای آن می گذارند.

خواص تقویت کننده ترانزیستور در این واقعیت آشکار می شود که اگر اکنون مقدار کمی به امیتر و پایه اعمال شود ولتاژ الکتریکی- سیگنال ورودی، سپس جریانی در مدار کلکتور-امیتر جریان می یابد که شکل آن جریان ورودی سیگنال ورودی بین پایه و امیتر را تکرار می کند، اما مقدار آن چندین برابر بیشتر است.

برای عملکرد عادیترانزیستور، اول از همه، لازم است یک ولتاژ تغذیه به الکترودهای آن اعمال شود. در این حالت، ولتاژ پایه نسبت به امیتر (این ولتاژ اغلب ولتاژ بایاس نامیده می شود) باید برابر با چند دهم ولت باشد و در کلکتور نسبت به امیتر - چندین ولت.

گنجاندن در زنجیره n-p-nو ترانزیستورهای p-n-p فقط در قطبیت ولتاژ کلکتور و بایاس متفاوت هستند. سیلیکون و ترانزیستورهای ژرمانیومیاز همان ساختار فقط در مقدار ولتاژ بایاس تفاوت دارند. برای سیلیکون، حدود 0.45 ولت بیشتر از ژرمانیوم است.

برنج. 1

روی انجیر شکل 1 نامگذاری گرافیکی مرسوم ترانزیستورهای هر دو ساختار را نشان می دهد که بر اساس ژرمانیوم و سیلیکون و یک ولتاژ بایاس معمولی ساخته شده اند. الکترودهای ترانزیستورها با حروف اول کلمات نشان داده می شوند: امیتر - E، پایه - B، جمع کننده - K.

ولتاژ بایاس (یا همانطور که می گویند حالت) نسبت به امیتر نشان داده می شود، اما در عمل، ولتاژ در الکترودهای ترانزیستور نسبت به سیم مشترک دستگاه نشان داده می شود. سیم مشترک در دستگاه و مدار سیمی است که به صورت گالوانیکی به ورودی، خروجی و اغلب به منبع تغذیه متصل می شود، یعنی مشترک به ورودی، خروجی و منبع تغذیه است.

تقویت کننده و سایر خواص ترانزیستورها با تعدادی از مشخص می شود پارامترهای الکتریکیکه در ادامه به مهم ترین آنها پرداخته می شود.

نسبت انتقال جریان پایه استاتیک h 21E نشان می دهد که چند برابر جریان کلکتور یک ترانزیستور دوقطبی بیشتر از جریان پایه آن است که این جریان را ایجاد کرده است. برای اکثر انواع ترانزیستورها، مقدار عددی این ضریب از نمونه ای به نمونه دیگر می تواند از 20 تا 200 متفاوت باشد. ترانزیستورهایی با مقدار کوچکتر - 10 ... 15، و با یک بزرگ - تا 50 ... 800 وجود دارد. (این ترانزیستورهای تقویت کننده فوق العاده نامیده می شوند).

اغلب اعتقاد بر این است که نتایج خوبفقط می توان با ترانزیستورهایی به دست آورد پراهمیتساعت 21. با این حال، تمرین نشان می دهد که با طراحی ماهرانه تجهیزات، می توان با ترانزیستورهایی با h 2 l Oe، برابر با 12 ... 20 کاملاً کنار آمد. بیشتر ساختارهای شرح داده شده در این کتاب می توانند به عنوان نمونه ای از این امر باشند.

خواص فرکانس ترانزیستوراین واقعیت را در نظر می گیرد که ترانزیستور می تواند سیگنال های الکتریکی را با فرکانس بیش از حد تعیین شده برای هر ترانزیستور تقویت کند. فرکانسی که در آن ترانزیستور خاصیت تقویتی خود را از دست می دهد فرکانس محدود کننده بهره ترانزیستور نامیده می شود.

برای اینکه ترانزیستور بتواند سیگنال قابل توجهی تقویت کند، لازم است که حداکثر فرکانس کاری سیگنال حداقل 10 ... 20 برابر کمتر از فرکانس محدود کننده f t ترانزیستور باشد. به عنوان مثال، برای تقویت موثرسیگنال های فرکانس پایین (تا 20 کیلوهرتز) از ترانزیستورهای فرکانس پایین استفاده می کنند که فرکانس محدود کننده آن کمتر از 0.2 ... 0.4 مگاهرتز نیست.

برای تقویت سیگنال های ایستگاه های رادیویی در محدوده امواج بلند و موج متوسط ​​(فرکانس سیگنال بالاتر از 1.6 مگاهرتز نیست)، فقط ترانزیستورهای فرکانس بالا با فرکانس محدود حداقل 16 ... 30 مگاهرتز هستند. مناسب.

حداکثر اتلاف توان مجازحداکثر توانی است که یک ترانزیستور می تواند برای مدت طولانی بدون خطر خرابی تلف کند. در کتاب های مرجع ترانزیستورها، آنها معمولاً حداکثر توان مجاز کلکتور Yakmax را نشان می دهند، زیرا در مدار کلکتور-امیتر است که بیشترین توان آزاد می شود و بیشترین جریان و ولتاژ کار می کند.

جریان پایه و کلکتور که از طریق کریستال ترانزیستور جریان می یابد، آن را گرم می کند. یک کریستال ژرمانیوم می تواند به طور معمول در دمای بیش از 80 و یک سیلیکون - بیش از 120 درجه سانتیگراد کار کند. گرمای آزاد شده در کریستال از طریق محفظه ترانزیستور و همچنین از طریق یک هیت سینک اضافی (رادیاتور) که به ترانزیستورها نیز عرضه می شود، به محیط منتقل می شود. قدرت بالا.

بسته به هدف، ترانزیستورهایی با توان کم، متوسط ​​و بالا تولید می شوند. قدرت کم عمدتاً برای تقویت و تبدیل استفاده می شود سیگنال های ضعیففرکانس های پایین و بالا، قدرتمند - در مراحل پایانی تقویت و تولید نوسانات الکتریکی فرکانس های پایین و بالا.

قابلیت تقویت یک استیج روی یک ترانزیستور دوقطبی نه تنها به قدرت آن بستگی دارد، بلکه بستگی به این دارد که کدام ترانزیستور خاص انتخاب شده است، در چه حالتی از عملکرد متناوب و جریان مستقیمکار می کند (به ویژه، جریان و ولتاژ کلکتور بین کلکتور و امیتر چقدر است)، نسبت فرکانس کاری سیگنال و فرکانس محدود کننده ترانزیستور چقدر است.

ترانزیستور اثر میدانی چیست؟

ترانزیستور اثر میدانییک دستگاه نیمه هادی است که در آن کنترل جریان بین دو الکترود، که توسط حرکت هدایت شده حامل های بار سوراخ ها یا الکترون ها ایجاد می شود، توسط میدان الکتریکی ایجاد شده توسط ولتاژ روی الکترود سوم انجام می شود.

الکترودهایی که بین آنها جریان کنترل شده جریان دارد منبع و تخلیه نامیده می شوند و منبع آن الکترودی است که حامل های بار از آن خارج می شوند (منقضی می شوند).

الکترود سوم، کنترل، دروازه نامیده می شود. بخش رسانای مواد نیمه هادی بین منبع و تخلیه معمولاً کانال نامیده می شود، از این رو نام دیگر این ترانزیستورها کانال است. تحت تأثیر ولتاژ گیت "با توجه به منبع، مقاومت کانال" تغییر می کند و بنابراین جریان عبوری از آن تغییر می کند.

بسته به نوع حامل های بار، ترانزیستورها با آنها متمایز می شوند کانال nیا کانال p. در کانال های n کانال، جریان کانال به دلیل حرکت جهت دار الکترون ها و در کانال های p به دلیل حفره ها است. در ارتباط با این ویژگی ترانزیستورهای اثر میدان، گاهی اوقات آنها را تک قطبی نیز می نامند. این نام تأکید می کند که جریان در آنها تنها توسط حامل های یک علامت تشکیل می شود که ترانزیستورهای اثر میدانی را از ترانزیستورهای دوقطبی متمایز می کند.

برای ساخت ترانزیستورهای اثر میدانی عمدتاً از سیلیکون استفاده می شود که با ویژگی های فناوری تولید آنها مرتبط است.

پارامترهای اصلی ترانزیستورهای اثر میدانی

شیب مشخصه ورودی S یا رسانایی رو به جلو Y 21 نشان می دهد که با تغییر ولتاژ ورودی بین دروازه و منبع 1 ولت، چند میلی آمپر جریان کانال تغییر می کند. بنابراین، مقدار شیب مشخصه ورودی بر حسب mA / تعیین می شود. V و همچنین شیب مشخصه لوله های رادیویی.

ترانزیستورهای اثر میدان مدرن دارای رسانایی از دهم تا ده ها و حتی صدها میلی آمپر بر ولت هستند. بدیهی است که هر چه شیب بیشتر باشد، بهره بیشتر می تواند یک ترانزیستور اثر میدانی ایجاد کند. اما با مقادیر زیاد شیب مطابقت دارد جریان بالاکانال

بنابراین در عمل معمولاً چنین جریان کانالی انتخاب می شود که از یک طرف تقویت مورد نیاز حاصل شود و از طرف دیگر بازده لازم در مصرف جریان تضمین شود.

خواص فرکانس یک ترانزیستور اثر میدانی، و همچنین یک ترانزیستور دوقطبی، با مقدار فرکانس محدود کننده مشخص می شود. ترانزیستورهای اثر میدانی نیز به فرکانس پایین، فرکانس متوسط ​​و فرکانس بالا تقسیم می شوند و همچنین برای بدست آوردن بهره زیاد حداکثر فرکانسسیگنال باید حداقل 10 ... 20 برابر کمتر از فرکانس محدود ترانزیستور باشد.

حداکثر اتلاف توان ثابت مجاز ترانزیستور اثر میدان دقیقاً به همان روشی که برای یک ترانزیستور دوقطبی تعیین می شود. این صنعت ترانزیستورهای اثر میدانی با توان کوچک، متوسط ​​و بالا تولید می کند.

برای عملکرد عادی ترانزیستور اثر میدان، الکترودهای آن باید عمل کنند فشار ثابتافست اولیه قطبیت ولتاژ بایاس بر اساس نوع کانال (n یا p) و مقدار این ولتاژ توسط نوع خاصی از ترانزیستور تعیین می شود.

در اینجا باید به این نکته اشاره کرد که در میان ترانزیستورهای اثر میدانی، تنوع طرح های کریستالی بسیار بیشتر از ترانزیستورهای دوقطبی است. رایج ترین ترانزیستورها در طرح های آماتور و در محصولات صنعتی ترانزیستورهای اثر میدانی با کانال داخلی و به اصطلاح داخلی هستند. انتقال p-n.

آنها در عملکرد بی تکلف هستند، در محدوده فرکانس وسیعی کار می کنند، دارای امپدانس ورودی بالا هستند، بسته به سری، به چندین مگا اهم در فرکانس های پایین و چندین ده یا صدها کیلو اهم در فرکانس های متوسط ​​و بالا می رسند.

برای مقایسه، به این نکته اشاره می کنیم که ترانزیستورهای دوقطبی دارای مقاومت ورودی بسیار کمتری هستند، معمولاً نزدیک به 1 ... 2 کیلو اهم، و تنها مراحل روی ترانزیستور کامپوزیت می توانند مقاومت ورودی بالاتری داشته باشند. این مزیت بزرگ ترانزیستورهای اثر میدانی نسبت به ترانزیستورهای دوقطبی است.

روی انجیر 2 نشان داده شده است کنوانسیون هاترانزیستورهای اثر میدانی با کانال داخلی و اتصال p-n، و همچنین مقادیر معمولی ولتاژ بایاس. نتیجه گیری مطابق با حروف اول نام الکترودها تعیین می شود.

مشخصه که برای ترانزیستورهای دارای کانال p، ولتاژ تخلیه نسبت به منبع باید منفی و در گیت نسبت به منبع، مثبت باشد و برای ترانزیستور با کانال n برعکس.

در تجهیزات صنعتی و کمتر در رادیو آماتور از ترانزیستورهای اثر میدانی با گیت عایق نیز استفاده می شود. چنین ترانزیستورهایی امپدانس ورودی حتی بالاتری دارند و می توانند در فرکانس های بسیار بالا کار کنند. اما آنها یک اشکال قابل توجه دارند - قدرت الکتریکی پایین دروازه عایق.

برای خرابی و خرابی ترانزیستور آن، حتی یک بار ضعیف الکتریسیته ساکن، که همیشه روی بدن انسان، روی لباس، روی ابزار وجود دارد، کاملاً کافی است.

به همین دلیل، پایانه‌های ترانزیستورهای اثر میدانی گیت عایق‌شده باید در طول ذخیره‌سازی با سیم لخت نرم به هم متصل شوند، هنگام نصب ترانزیستورها، دست‌ها و ابزارها باید «زمین» شوند و سایر اقدامات حفاظتی استفاده می‌شود.

ادبیات: واسیلیف V.A. گیرنده های رادیویی آماتور مبتدی (MRB 1072).

نام اصلی قطعه رادیویی با توجه به تعداد مخاطبین، یک تریود است. این عنصر رادیویی قادر است جریان ورودی را کنترل کند مدار الکتریکی، تحت تأثیر یک سیگنال خارجی. خواص منحصر به فرد در تقویت کننده ها، نوسان سازها و دیگر طرح های مدار مشابه استفاده می شود.

تعیین ترانزیستورها در مدار

برای مدت طولانی، تریودهای لوله در الکترونیک رادیویی سلطنت می کردند. در داخل یک فلاسک مهر و موم شده، در یک محیط گاز یا خلاء مخصوص، سه جزء اصلی تریود قرار داده شد:

• کاتد
• خالص

هنگامی که یک سیگنال کنترل کم مصرف به شبکه اعمال می شود، مقادیر غیرقابل مقایسه بزرگی می تواند بین کاتد و آند منتقل شود. مقدار جریان عملیاتی ترایود چند برابر بیشتر از جریان کنترل است. این ویژگی است که به عنصر رادیویی اجازه می دهد تا به عنوان یک تقویت کننده عمل کند.

تریودهای مبتنی بر لوله های رادیویی کاملاً کارآمد عمل می کنند، به خصوص زمانی که قدرت بالا. با این حال، ابعاد اجازه استفاده از آنها را در دستگاه های فشرده مدرن نمی دهد.

تصور کن تلفن همراهیا یک پخش کننده جیبی که روی چنین عناصری ساخته شده است.

مشکل دوم پذیرایی است. برای عملکرد طبیعی، کاتد باید به شدت گرم شود تا انتشار الکترون شروع شود. گرم کردن کویل به برق زیادی نیاز دارد. بنابراین، دانشمندان در سراسر جهان همیشه به دنبال ایجاد دستگاه فشرده تر با همان خواص بوده اند.

اولین نمونه ها در سال 1928 ظاهر شدند و در اواسط قرن گذشته، یک تریود نیمه هادی کار با استفاده از فناوری دوقطبی ارائه شد. پشت سر او نام "ترانزیستور" چسبیده بود.

ترانزیستور چیست؟

ترانزیستور - یک وسیله الکتریکی نیمه هادی با یا بدون کیس که دارای سه کنتاکت برای کار و کنترل است. ویژگی اصلی مانند یک تریود است - تغییر پارامترهای جریان بین الکترودهای کار با استفاده از سیگنال کنترل.

به دلیل عدم نیاز به گرم کردن، ترانزیستورها مقدار کمی انرژی را صرف می کنند تا عملکرد خود را تضمین کنند. و ابعاد فشرده کریستال نیمه هادی کار امکان استفاده از جزء رادیویی را در سازه های کوچک می دهد.

به دلیل عدم وابستگی به محیط کار، کریستال های نیمه هادی را می توان هم در بسته بندی مجزا و هم در ریز مدار استفاده کرد. ترانزیستورها به همراه بقیه عناصر رادیویی مستقیماً روی یک کریستال رشد می کنند.

خواص مکانیکی برجسته نیمه هادی ها در دستگاه های موبایل و قابل حمل کاربرد پیدا کرده است. ترانزیستورها نسبت به لرزش، شوک های شدید حساس نیستند. مقاومت دمایی خوبی دارند (با بار سنگین از رادیاتورهای خنک کننده استفاده می شود).

ترانزیستور(ترانزیستور) - یک عنصر نیمه هادی با سه سرب (معمولا) که یکی از آنها ( گردآورنده) یک جریان قوی اعمال می شود و از طرف دیگر ( پایه) ضعیف ( کنترل جریان). در یک قدرت مشخص از جریان کنترل، همانطور که بود، "دریچه باز می شود" و جریان از کلکسیونرشروع به جاری شدن می کند برخروجی سوم ( ساطع کننده).

یعنی ترانزیستور نوعی است شیر فلکهکه در یک قدرت جریان معین، مقاومت را به شدت کاهش می دهد و جریان را بیشتر می کند (از کلکتور به امیتر) این به این دلیل اتفاق می افتد که تحت شرایط خاص، حفره هایی که دارای الکترون هستند با پذیرش الکترون جدید آن را از دست می دهند و غیره. در یک دایره اگر جریان الکتریکی به پایه اعمال نشود، ترانزیستور در حالت متعادل خواهد بود و جریانی را به امیتر منتقل نمی کند.

در تراشه های الکترونیکی مدرن، تعداد ترانزیستورها میلیاردها. آنها عمدتاً برای محاسبات استفاده می شوند و از روابط پیچیده تشکیل شده اند.

مواد نیمه هادی که عمدتاً در ترانزیستورها استفاده می شوند عبارتند از: سیلیکون, آرسنید گالیومو ژرمانیوم. ترانزیستورها نیز وجود دارد نانولوله های کربنی, شفافبرای نمایشگرها ال سی دیو پلیمری(امیدبخش ترین).

انواع ترانزیستور:

دوقطبی- ترانزیستورهایی که در آنها حامل های بار می توانند هم الکترون و هم "سوراخ" باشند. جریان می تواند مانند به سمت امیتر، و به سمت کلکسیونر. برای کنترل جریان، جریان های کنترلی خاصی اعمال می شود.

- وسایل رایجی که در آنها جریان الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی کنترل می شود. یعنی وقتی میدان بزرگتری تشکیل می‌شود، الکترون‌های بیشتری توسط آن جذب می‌شوند و نمی‌توانند بارهای بیشتری را منتقل کنند. یعنی نوعی دریچه است که می تواند میزان بار انتقالی را تغییر دهد (در صورت کنترل ترانزیستور اثر میدان پ-n— انتقال). ویژگی متمایز این ترانزیستورها ولتاژ ورودی بالا و بهره ولتاژ بالا است.

ترکیب شده- ترانزیستورها با مقاومت های ترکیبی یا ترانزیستورهای دیگر در همان بسته. آنها برای اهداف مختلف، اما عمدتا برای افزایش سود فعلی خدمت می کنند.

زیر انواع:

ترانزیستورهای زیستی- بر پایه پلیمرهای بیولوژیکی هستند که می توانند در پزشکی، بیوتکنولوژی بدون آسیب به موجودات زنده استفاده شوند. مطالعات بر اساس متالوپروتئین ها، کلروفیل A (به دست آمده از اسفناج)، ویروس موزاییک تنباکو انجام شده است.

ترانزیستورهای تک الکترونی- اولین بار توسط دانشمندان روسی در 1996. آنها برخلاف پیشینیان خود می توانستند در دمای اتاق کار کنند. اصل کار شبیه ترانزیستور اثر میدانی است، اما ظریف تر است. فرستنده سیگنال یک یا چند الکترون است. به این ترانزیستور نانو و کوانتومی نیز می گویند. با کمک این فناوری در آینده انتظار دارند ترانزیستورهایی با اندازه بسازند کمتر از 10 نانومتر، مستقر گرافن.

ترانزیستورها برای چه مواردی استفاده می شوند؟

ترانزیستورها در مدارهای تقویت کننده, لامپ ها, موتورهای الکتریکیو وسایل دیگر در صورت لزوم تغییر سریعفعلی یا موقعیت برخاموش. ترانزیستور قادر به محدود کردن جریان یا به نرمی، یا با روش نبض—مکث. دومی بیشتر برای کنترل استفاده می شود. با استفاده از یک منبع انرژی قدرتمند، او آن را از طریق خود هدایت می کند و آن را با جریان ضعیف تنظیم می کند.

اگر قدرت جریان برای روشن کردن مدار ترانزیستور کافی نیست، پس ترانزیستورهای متعددبا حساسیت بیشتر، به صورت آبشاری متصل شده است.

ترانزیستورهای قدرت متصل در یک یا چند پکیج در تقویت کننده های کاملا دیجیتال بر اساس استفاده می شوند. اغلب آنها نیاز دارند خنک کننده اضافی . در اکثر طرح ها، آنها کار می کنند حالت کلیدی(در حالت سوئیچ).

از ترانزیستورها نیز استفاده می شود در سیستم های قدرتچه دیجیتال و چه آنالوگ مادربردها , کارت های ویدئویی, منابع تغذیه& و غیره ).

مرکزی پردازنده ها، همچنین شامل میلیون ها و میلیاردها ترانزیستور است که به ترتیب خاصی برای تخصصی متصل شده اند محاسبه.

هر گروه از ترانزیستورها سیگنال را به روش خاصی رمزگذاری می کنند و آن را برای پردازش بیشتر ارسال می کنند. همه انواع و رامحافظه ها نیز از ترانزیستور ساخته شده اند.

همه دستاوردهای میکروالکترونیکعملا خواهد بود غیر ممکنبدون اختراع و استفاده از ترانزیستور. تصور حداقل یک دستگاه الکترونیکی بدون حداقل یک ترانزیستور دشوار است.

در این مقاله سعی خواهیم کرد که شرح دهیم اصل عملیاترایج ترین نوع ترانزیستور ترانزیستور دوقطبی است. ترانزیستور دوقطبییکی از عناصر فعال اصلی دستگاه های الکترونیکی رادیویی است. هدف آن افزایش قدرت است سیگنال الکتریکیبه ورودی آن می رسد. تقویت توان با استفاده از یک منبع انرژی خارجی انجام می شود. ترانزیستور یک قطعه الکترونیکی با سه پایانه است.

ویژگی طراحی ترانزیستور دوقطبی

برای تولید یک ترانزیستور دوقطبی، به نیمه هادی سوراخ یا نوع رسانایی الکترونیکی نیاز است که از طریق انتشار یا همجوشی با ناخالصی های گیرنده به دست می آید. در نتیجه، مناطقی با انواع قطبی رسانایی در دو طرف پایه تشکیل می شوند.

ترانزیستورهای دوقطبی از نظر رسانایی دو نوع هستند: n-p-n و p-n-p. قوانین عملیاتی که یک ترانزیستور دوقطبی با رسانایی n-p-n مشمول آن است (برای p-n-p لازم است قطبیت ولتاژ اعمال شده را تغییر دهید):

1. پتانسیل مثبت در کلکتور مهمتر از امیتر است.
2. هر ترانزیستوری حداکثر خود را دارد پارامترهای معتبر Ib، Ik و Uke، که بیش از حد آنها در اصل غیر قابل قبول است، زیرا این می تواند منجر به تخریب نیمه هادی شود.
3. پایانه های پایه امیتر و بیس کلکتور مانند دیودها عمل می کنند. به عنوان یک قاعده، دیود در جهت بیس-امیتر باز است و در جهت بیس-کلکتور در جهت مخالف بایاس می شود، یعنی ولتاژ ورودی با جریان تداخل می کند. جریان الکتریسیتهاز طریق او
4. اگر نقاط 1 تا 3 برآورده شوند، جریان Ik مستقیماً با Ib فعلی متناسب است و به شکل: Ik = he21*Ib است که he21 بهره فعلی است. این قانون کیفیت اصلی ترانزیستور را مشخص می کند، یعنی اینکه یک جریان پایه کوچک یک جریان کلکتور قدرتمند را کنترل می کند.

برای ترانزیستورهای دوقطبی مختلف از یک سری، شاخص he21 اساساً می تواند از 50 تا 250 متغیر باشد. مقدار آن همچنین به جریان کلکتور، ولتاژ بین امیتر و کلکتور و دمای محیط بستگی دارد.

بیایید قانون شماره 3 را مطالعه کنیم. از آن نتیجه می شود که ولتاژ اعمال شده بین امیتر و پایه نباید به میزان قابل توجهی افزایش یابد، زیرا اگر ولتاژ پایه 0.6 ... 0.8 ولت بیشتر از امیتر (ولتاژ جلو دیود) باشد، جریان بسیار زیاد خواهد بود. به نظر می رسد. بنابراین ، در یک ترانزیستور کار ، ولتاژهای امیتر و پایه طبق فرمول به هم متصل می شوند: Ub \u003d Ue + 0.6V (Ub \u003d Ue + Ube)

اجازه دهید یک بار دیگر یادآوری کنیم که همه این نقاط به ترانزیستورهایی با رسانایی n-p-n اشاره دارد. برای نوع p-n-p، همه چیز باید برعکس شود.

همچنین باید به این نکته توجه کنید که جریان کلکتور هیچ ارتباطی با رسانایی دیود ندارد، زیرا به عنوان یک قاعده، پایه کلکتور وارد دیود می شود. ولتاژ معکوس. علاوه بر این، جریان عبوری از کلکتور بسیار کمی به پتانسیل کلکتور بستگی دارد (این دیود شبیه یک منبع جریان کوچک است)

هنگامی که ترانزیستور در حالت تقویت کننده روشن می شود، اتصال امیتر باز است و اتصال جمع کننده بسته می شود. این با اتصال منابع تغذیه به دست می آید.

از آنجایی که محل اتصال امیتر باز است، یک جریان امیتر از آن عبور می کند که از انتقال حفره ها از پایه به امیتر و همچنین الکترون ها از امیتر به پایه ناشی می شود. بنابراین، جریان امیتر شامل دو جزء است - سوراخ و الکترون. نسبت تزریق، کارایی امیتر را تعیین می کند. تزریق شارژ به انتقال حامل های بار از منطقه ای که در آن غالب بودند به منطقه ای که کوچک می شوند اشاره دارد.

در پایه، الکترون ها دوباره ترکیب می شوند و غلظت آنها در پایه از منبع EE دوباره پر می شود. در نتیجه جریان نسبتاً ضعیفی در مدار الکتریکی پایه جریان می یابد. الکترون‌های باقی‌مانده، که زمان لازم برای ترکیب مجدد در پایه را نداشتند، تحت تأثیر شتاب‌دهنده میدان اتصال جمع‌کننده مسدود شده، به‌عنوان حامل‌های اقلیت، به داخل کلکتور حرکت می‌کنند و جریان کلکتوری ایجاد می‌کنند. انتقال حامل های بار از ناحیه ای که جزئی بودند به ناحیه ای که عمده می شوند را استخراج بارهای الکتریکی می گویند.