Различни видове транзистори и тяхната работа

Тъй като нашият мозък се състои от 100 милиарда клетки, наречени неврони, които се използват, за да мислят и запомнят нещата. Както и компютърът има милиарди малки мозъчни клетки, наречени транзистори. Състои се от екстракт от химически елемент от пясък, наречен силиций. Транзисторите променят радикално теорията на електрониката, тъй като тя е проектирана повече от половин век преди от Джон Бардийн, Уолтър Браттейн и Уилям Шокли.

И така, ще ви кажем как работят или какви са всъщност?

Какво представляват транзисторите?

Тези устройства са изградени от полупроводников материал, който обикновено се използва за усилване или превключване, може да се използва и за управление на потока на напрежението и тока. Също така се използва за усилване на входните сигнали до степенния изходен сигнал. Транзисторът обикновено е твърдо електронно устройство, което се състои от полупроводникови материали. Електронната циркулация на тока може да бъде променена чрез добавяне на електрони. Този процес води до промени в напрежението, за да повлияе на пропорционално много вариации на изходния ток, като създава усилване. Не всички, но повечето електронни устройства съдържат един или повече видове транзистори. Някои от транзисторите са поставени поотделно или обикновено в интегрални схеми, които варират в зависимост от тяхното приложение.

„Транзисторът е трикомпонентен компонент от насекоми, който се поставя отделно в някои устройства, но в компютрите е опакован вътре в милиони номера в малки микрочипове“

От какво се състои транзисторът?

Транзисторът се състои от три слоя полупроводник, които имат способността да задържат ток. Електропроводимият материал като силиций и германий има способността да пренася електричество между проводниците и изолатора, който е затворен от пластмасови проводници. Полупроводниковите материали се обработват по някаква химическа процедура, наречена легиране на полупроводника. Ако силиций е легиран с арсен, фосфор и антимон, той ще получи някои допълнителни носители на заряд, т.е. електрони, известни като N-тип или отрицателен полупроводник, докато ако силиций е легиран с други примеси като бор, галий, алуминий, той ще получи по-малко носители на заряд, т.е. дупки, са известни като P-тип или положителен полупроводник.

Как работи транзисторът?

Работната концепция е основната част, за да се разбере как да се използва транзистор или как работи ?, има три терминала в транзистора:

• Основа: дава основа на транзисторните електроди.

• Излъчвател: Носители на зареждане, излъчвани от това.

• Събирач: Носители на такси, събрани от това.

Ако транзисторът е от тип NPN, трябва да приложим напрежение от 0,7v, за да го задействаме и тъй като напрежението, приложено към базовия щифт, транзисторът се включва, което е пристрастие напред и токът започва да тече през колектора към емитер (наричан още насищане регион). Когато транзисторът е в обърнато пристрастно състояние или базовият щифт е заземен или няма напрежение върху него, транзисторът остава в изключено състояние и не позволява текущия поток от колектора към излъчвателя (наричан още прекъсната област).

Ако транзисторът е тип PNP, той обикновено е в състояние ВКЛ, но това не трябва да се казва перфектно включено, докато основният щифт не стане напълно заземен. След заземяването на основния щифт транзисторът ще бъде в обърнато положение или ще бъде включен. Тъй като захранването, осигурено към основния щифт, спира да провежда ток от колектор към емитер и транзисторът се казва в изключено състояние или отклонение напред.

За защита на транзистора свързваме последователно съпротивление с него, за да намерим стойността на това съпротивление използваме формулата по-долу:

R _B = V _BE / I _B

Различни видове транзистори:

Основно можем да разделим транзистора в две категории биполярен транзистор (BJT) и транзистор с полеви ефекти (FET). Освен това можем да го разделим както по-долу:

Биполярен транзистор за свързване (BJT)

Биполярният транзистор за свързване е изграден от легиран полупроводник с три клеми, т.е. база, емитер и колектор. В тази процедура участват дупки и електрони. Голямо количество ток, преминаващо в колектора към емитер, се превключва чрез модифициране на малък ток от базата към емитерните клеми. Те също се наричат устройства, управлявани по ток. NPN и PNP са две основни части на BJT, както обсъдихме по-рано. BJT се включи, като даде вход на базата, тъй като има най-нисък импеданс за всички транзистори. Усилването също е най-високо за всички транзистори.

На видовете BJT са както следва:

1. NPN транзистор:

В средния регион на NPN транзистора, т.е. основата е от p-тип, а двата външни региона, т.е. излъчвателят и колекторът са от n-тип.

В активен режим напред, NPN транзисторът е предубеден. Чрез източника на постоянен ток Vbb връзката база-емитер ще бъде пристрастна напред. Следователно, при това кръстовище регионът на изчерпване ще бъде намален. Колекторът към основата на кръстовището е с обратна тенденция, регионът на изчерпване на колектора към основата на кръстовището ще бъде увеличен. Основните носители на заряд са електрони за n-тип излъчвател. Преходът на базовия емитер е пристрастен напред, така че електроните се движат към основната област. Ето защо, това кара емитер ток т.е.. Основният регион е тънък и леко легиран от дупки, образува се комбинация електрон-дупки и някои електрони остават в основната област. Това причинява много малък базов ток Ib. Преходът на основния колектор е обърнат, пристрастен към дупките в основната област и електроните в колекторната област, но е пристрастен към електроните в основната област. Останалите електрони от основната област, привлечени от извода на колектора, причиняват ток на колектора Ic. Проверете повече за NPN транзистора тук.

2. PNP транзистор:

В средната област на транзистора PNP, т.е. основата е от n-тип, а двете външни области, т.е. колекторът и емитерът са от p-тип.

Както обсъдихме по-горе в NPN транзистора, той също работи в активен режим. Основните носители на заряд са отвори за p-тип излъчвател. За тези дупки преходът на базовия емитер ще бъде пристрастен напред и ще се придвижва към основната област. Това води до емитер ток т.е.. Основната област е тънка и леко легирана от електрони, образувана е комбинация от електрон-дупки и някои дупки остават в основната област. Това причинява много малък базов ток Ib. Преходът на основния колектор е обърнат пристрастно към отворите в основната област и отворите в областта на колектора, но е пристрастен към отворите в основната област. Останалите отвори в основната област, привличани от извода на колектора, причиняват ток на колектора Ic. Проверете повече за PNP транзистора тук.

Какво представляват транзисторните конфигурации?

Като цяло има три типа конфигурации и техните описания по отношение на печалбата са както следва:

Конфигурация на обща база (CB): Той няма усилване на тока, но има усилване на напрежението.

Конфигурация на общ колектор (CC): Той има усилване на тока, но няма усилване на напрежението.

Конфигурация на общ излъчвател (CE): Той има и усилване на тока, и усилване на напрежението.

Конфигурация на общата база на транзистора (CB):

В тази схема основата е поставена като обща за входа и изхода. Той има нисък входен импеданс (50-500 ома). Той има висок импеданс на изхода (1-10 мега ома). Напрежения, измерени по отношение на базовите клеми. И така, входното напрежение и токът ще бъдат Vbe & Ie, а изходното напрежение и ток ще бъдат Vcb & Ic.

Текущата печалба ще бъде по-малка от единица, т.е. алфа (dc) = Ic / Ie
Повишаването на напрежението ще бъде високо.
Печалбата на мощност ще бъде средна.

Конфигурация на транзисторен общ излъчвател (CE):

В тази схема излъчвателят е поставен общо както за входа, така и за изхода. Входният сигнал се подава между базата и излъчвателя, а изходният сигнал се подава между колектора и излъчвателя. Vbb & Vcc са напреженията. Той има висок входен импеданс, т.е. (500-5000 ома). Той има нисък изходен импеданс, т.е. (50-500 кило ома).

Текущата печалба ще бъде висока (98), т.е. бета (dc) = Ic / Ie
Печалбата на енергия е до 37db.
Изходът ще бъде 180 градуса извън фазата.

Конфигурация на общия колектор на транзистора:

В тази схема колекторът е поставен общ както за входа, така и за изхода. Това също е известно като последовател на излъчвателя. Той има висок входен импеданс (150-600 кило ома).Има нисък изходен импеданс (100-1000 ома).

Текущата печалба ще бъде висока (99).
Усилването на напрежението ще бъде по-малко от единица.
Печалбата на мощност ще бъде средна.

Транзистор с полеви ефекти (FET):

Транзисторът с полеви ефекти съдържа трите области като източник, портал, канализация. Те се наричат устройства с контролирано напрежение, тъй като контролират нивото на напрежението. За да се контролира електрическото поведение, външно приложеното електрическо поле може да бъде избрано, поради което се нарича транзистори с полеви ефекти. В това протича ток, дължащ се на мажоритарни носители на заряд, т.е. електрони, следователно известен още като еднополюсен транзистор. Той има предимно висок входен импеданс в мега оми с нискочестотна проводимост между източване и източник, контролиран от електрическо поле. БНТ са високоефективни, енергични и с по-ниски разходи.

Полевите транзистори са от два типа, т.е. транзистори с полеви възли (JFET) и полеви транзистори с метален оксид (MOSFET). Токът преминава между двата канала, посочени като n-канал и p-канал.

Транзистор с полеви ефекти на кръстовището (JFET)

Транзисторът с полево въздействие на кръстовището няма PN връзка, но на мястото на полупроводникови материали с високо съпротивление, те образуват силициеви канали от тип n & p за поток от мажоритарни носители на заряд с два извода или изтичане, или изходен извод. В n-канала потокът на ток е отрицателен, докато в p-канала потокът е положителен.

Работа на JFET:

Има два типа канали в JFET, наречени като: n-канал JFET и p-канал JFET

N-Channel JFET:

Тук трябва да обсъдим основната работа на n-каналния JFET при две условия, както следва:

Първо, когато Vgs = 0, Приложете малко положително напрежение към клема за източване, където Vds е положителен. Поради това приложено напрежение Vds, електроните текат от източника към дренажа и причиняват изтичащ ток Id. Каналът между канализацията и източника действа като съпротива. Нека n-каналът да бъде еднороден. Различни нива на напрежение, зададени от източващия ток Id и се преместват от източник към източване. Напреженията са най-високи в клемата за източване и най-ниски в клемата на източника. Дренажът е обратен пристрастен, така че изчерпващият слой тук е по-широк.

Vds се увеличава, Vgs = 0 V

Изчерпващият слой се увеличава, ширината на канала намалява. Vds се увеличава на ниво, където две области на изчерпване се допират, това състояние, известно като процес на откъсване и причинява напрежение на откъсване Vp.

Тук Id притиснат-off спада до 0 MA и Id достига на ниво на насищане. Id с Vgs = 0, известно като ток на насищане на източника на източване (Idss). Vds се увеличава при Vp, където текущият Id остава същият и JFET действа като постоянен източник на ток.

Второ, когато Vgs не е равно на 0, Прилагане на отрицателни Vgs и Vds варира. Широчината на областта на изчерпване се увеличава, каналът става тесен и съпротивлението се увеличава. Потокът на по-малък отток тече и достига до нивото на насищане. Поради отрицателни Vgs, нивото на насищане намалява, Id намалява. Напрежението на притискане непрекъснато пада. Поради това се нарича устройство, контролирано от напрежение.

Характеристики на JFET:

Характеристиките показват различни региони, които са както следва:

Омически регион: Vgs = 0, слой на изчерпване малък.

Прекъсване Регион: Също известен като щипка от региона, тъй като съпротивлението на канала е максимален.

Наситеност или активен регион: Контролира се от напрежението на източника на порта, където напрежението на източника на източване е по-малко.

Регион на пробив: Напрежението между канализацията и източника е висока причина за повреда в резистивния канал.

P-Channel JFET:

p-канален JFET работи по същия начин, както n-канален JFET, но са възникнали някои изключения, т.е.

Изтичане на ток в активен регион:

Id = Idss

Съпротивление на канала за източване на източника: Rds = делта Vds / делта Id

Транзистор с полеви ефект от метален оксид (MOSFET):

Полевият транзистор с метален оксид е известен още като полево транзистор с контролирано напрежение. Тук металните оксидни затворени електрони са изолирани електрически от n-канал и р-канал от тънък слой силициев диоксид, наречен стъкло.

Токът между източване и източник е право пропорционален на входното напрежение.

Това е три терминала, т.е. порта, източване и източник. Има два типа MOSFET чрез функциониране на канали, т.е. p-канал MOSFET и n-канал MOSFET.

Има две форми на полеви транзистор с метален оксид, т.е. тип изчерпване и тип подобрение.

Тип на изчерпване: Изисква Vgs, т.е. напрежението на порта-източник за изключване и режимът на изчерпване е равен на нормално затворен превключвател.

Vgs = 0, Ако Vgs е положителен, електроните са повече и ако Vgs е отрицателен, електроните са по-малко.

Тип подобрение: Той изисква Vgs, т.е. напрежението на източника на порта за включване и подобрението е равно на нормално отворен ключ.

Тук допълнителният терминал е субстрат, използван за заземяване.

Напрежението на източника на порта (Vgs) е по-голямо от праговото напрежение (Vth)

Режими на отклонение за транзистори:

Пристрастието може да се извърши по двата метода, т.е. пристрастие напред и обратно пристрастие, докато в зависимост от пристрастието има четири различни вериги на пристрастия, както следва:

Пристрастия с фиксирана основа и пристрастия с фиксирано съпротивление:

На фигурата базовият резистор Rb е свързан между основата и Vcc. Преходът на базовия емитер е пристрастен напред поради спада на напрежението Rb, което води до поток Ib през него. Тук Ib се получава от:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

Това води до фактор на стабилност (бета +1), което води до ниска термична стабилност. Тук изразите на напрежения и токове, т.е.

Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = Бета Ib Ie = Ic

Пристрастие на обратната връзка на колектора:

На тази фигура базовият резистор Rb е свързан през колектора и базовия извод на транзистора. Следователно базовото напрежение Vb и колекторното напрежение Vc са сходни помежду си по това

Vb = Vc-IbRb Къде, Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc

Чрез тези уравнения Ic намалява Vc, което намалява Ib, автоматично намалява Ic.

Тук коефициентът (бета +1) ще бъде по-малък от един и Ib води до намаляване на усилването на усилвателя.

Така че, напрежения и токове могат да бъдат дадени като-

Vb = Vbe Ic = бета Ib Ie е почти равно на Ib

Двойна обратна връзка:

На тази фигура това е модифицираната форма по веригата за базиране на обратна връзка на колектора. Тъй като има допълнителна верига R1, която увеличава стабилността. Следователно, увеличаването на базовото съпротивление води до вариациите в бета версията, т.е.

Сега, I1 = 0,1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = бета Ib Ie е почти равно на Ic

Фиксирано пристрастие с емитер резистор:

На тази фигура това е същото като веригата с фиксирано отклонение, но има допълнителен емитер резистор Re свързан. Ic се увеличава поради температурата, т.е. също се увеличава, което отново увеличава спада на напрежението в Re. Това води до намаляване на Vc, намалява Ib, което връща iC към нормалната му стойност. Повишаването на напрежението намалява с наличието на Re.

Сега, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = бета Ib Ie е почти равно на Ic

Пристрастие на излъчвателя:

На тази фигура има две захранващи напрежения Vcc & Vee са равни, но противоположни по полярност. Тук Vee е пристрастен към кръстовището на базовия емитер от Re & Vcc е обърнат към базовия кръстовище на колектора.

Сега, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = бета Ib Ie е почти равно на Ib Къде, Re >> Rb / бета Vee >> Vbe

Което дава стабилна работна точка.

Пристрастие на обратната връзка на емитер:

На тази фигура той използва както колектора като обратна връзка, така и обратната връзка на емитера за по-висока стабилност. Поради потока на емитерния ток Ie, спадът на напрежението възниква в резистора на емитер Re, следователно кръстовището на основата на емитера ще бъде пристрастие напред. Тук температурата се увеличава, Ic се увеличава, т.е. също се увеличава. Това води до спад на напрежението при Re, напрежението на колектора Vc намалява и Ib също намалява. Това води до намаляване на печалбата. Изразите могат да бъдат дадени като:

Irb = 0,1 Ic = Ib + I1 Ve = IeRe = 0,1Vcc Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc Vb = Vbe + Ve = I ₁ R1 = Vc- (I ₁ + Ib0Rb) Ic = бета Ib Ie е почти равно до I в

Пристрастие на делителя на напрежението:

На тази фигура той използва делител на напрежението под формата на резистор R1 и R2, за да отклони транзистора. Формите на напрежение при R2 ще бъдат базово напрежение, тъй като то пристрастява кръстовището база-емитер. Тук I2 = 10Ib.

Това се прави, за да се пренебрегне токът на делителя на напрежението и настъпват промени в стойността на бета.

Ib = Vcc R2 / R1 + R2 Ve = Ie Re Vb = I2 R2 = Vbe + Ve

Ic се противопоставя на промените както в бета, така и в Vbe, което води до коефициент на стабилност 1. В това Ic се увеличава с повишаване на температурата, т.е. Това води до намаляване на базовия ток ib и ic до действителните му стойности.

Приложения на транзистори

Транзисторите за повечето части се използват в електронно приложение като усилватели на напрежение и мощност.
Използва се като ключове в много вериги.
Използва се за създаване на цифрови логически схеми, т.е., И, НЕ и т.н.
Транзисторите се вмъкват във всичко, т.е. плотове на печки към компютрите.
Използва се в микропроцесора като чипове, в които са интегрирани милиарди транзистори вътре в него.
В по-ранни дни те се използват в радиостанции, телефонни съоръжения, слушалки и др.
Също така те се използват по-рано във вакуумни тръби с големи размери.
Те се използват в микрофоните за промяна на звуковите сигнали в електрически.