Dažādu veidu tranzistori un to darbība

Tā kā mūsu smadzenes sastāv no 100 miljardiem šūnu, ko sauc par neironiem, kuras izmanto, lai domātu un iegaumētu lietas. Tāpat kā datorā ir arī miljardiem sīku smadzeņu šūnu, ko sauc par tranzistoriem. Tas sastāv no smilšu ķīmiskā elementa ekstrakta, ko sauc par silīciju. Transistori radikāli maina elektronikas teoriju, jo to vairāk nekā pusgadsimtu iepriekš ir izstrādājuši Džons Bardēns, Valters Brattains un Viljams Šoklijs.

Tātad, mēs jums pateiksim, kā viņi strādā vai kādi viņi patiesībā ir?

Kas ir tranzistori?

Šīs ierīces sastāv no pusvadītāju materiāla, ko parasti izmanto pastiprināšanai vai pārslēgšanai, un to var izmantot arī sprieguma un strāvas plūsmas kontrolei. To izmanto arī, lai pastiprinātu ieejas signālus izejas signāla apjomā. Transistors parasti ir cietvielu elektroniska ierīce, ko veido pusvadoši materiāli. Elektronisko strāvas cirkulāciju var mainīt, pievienojot elektronus. Šis process rada sprieguma variācijas, kas proporcionāli ietekmē daudzas izejas strāvas variācijas, izraisot pastiprinājumu. Ne visās, bet lielākajā daļā elektronisko ierīču ir viens vai vairāki tranzistoru veidi. Daži no tranzistoriem, kas ievietoti atsevišķi vai parasti integrētās shēmās, kas atšķiras atkarībā no to stāvokļa.

"Tranzistors ir trīs kāju kukaiņu tipa komponents, kas dažās ierīcēs tiek ievietots atsevišķi, bet datoros tas ir ievietots miljonos skaitļu mazos mikroshēmās"

No kā sastāv tranzistors?

Transistors sastāv no trim pusvadītāju slāņiem, kuriem ir iespēja noturēt strāvu. Elektrību vadošie materiāli, piemēram, silīcijs un germānijs, spēj pārvadīt elektrību starp vadītājiem un izolatoru, kuru norobežoja plastmasas vadi. Pusvadītājus materiālus apstrādā ar kādu ķīmisku procedūru, ko sauc par pusvadītāja dopingu. Ja silīcijam tiek pievienots arsēns, fosfors un antimons, tas iegūs papildu lādiņa nesējus, ti, elektronus, kas pazīstami kā N-veida vai negatīvie pusvadītāji, turpretī, ja silīciju pielīmē ar citiem piemaisījumiem, piemēram, boru, galliju, alumīniju, tas iegūs mazāk lādiņu nesēju, ti, caurumi, ir pazīstami kā P tipa vai pozitīvi pusvadītāji.

Kā darbojas tranzistors?

Darba koncepcija ir galvenā daļa, lai saprastu, kā izmantot tranzistoru vai kā tas darbojas?, Tranzistorā ir trīs spailes:

• Bāze: tā dod pamatu tranzistora elektrodiem.

• Emiteris: lādēšanas nesēji, ko emitē tas.

• Kolekcionārs: lādētāju nesēji, kurus tas savācis.

Ja tranzistors ir NPN tips, mums to jāpielieto 0,7 V spriegumam, un, tā kā spraudnis, kas piemērots bāzes tapai, tranzistors ieslēdzas, kas ir uz priekšu vērsts stāvoklis un strāva sāk plūst caur kolektoru uz emitētāju (saukta arī par piesātinājumu) novads). Kad tranzistors atrodas apgrieztā stāvoklī, ja pamatnes tapa ir iezemēta vai uz tās nav sprieguma, tranzistors paliek izslēgtā stāvoklī un neļauj strāvas plūsmai no kolektora uz izstarotāju (saukts arī par nogriešanas reģionu).

Ja tranzistors ir PNP tipa, tas parasti ir ieslēgts, bet par to nevar perfekti pateikt, līdz pamatne ir ideāli iezemēta. Pēc pamatnes tapas iezemēšanas tranzistors būs apgrieztā stāvoklī vai ieslēgts. Kā barošana, kas tiek nodrošināta bāzes tapai, tā pārtrauc vadīt strāvu no kolektora uz izstarotāju, un tranzistors ir izslēgtā stāvoklī vai uz priekšu vērsts.

Transistora aizsardzībai mēs savienojam pretestību virknē ar to, lai atrastu šīs pretestības vērtību, mēs izmantojam šādu formulu:

R _B = V _BE / I _B

Dažādi tranzistoru veidi:

Galvenokārt mēs varam sadalīt tranzistoru divās kategorijās - bipolārā savienojuma tranzistors (BJT) un lauka efekta tranzistors (FET). Tālāk mēs to varam sadalīt kā zemāk:

Bipolārā savienojuma tranzistors (BJT)

Bipolārā savienojuma tranzistoru veido pusvadītājs ar leģētu piedevu ar trim spailēm, ti, bāzi, izstarotāju un kolektoru. Šajā procedūrā ir iesaistīti gan caurumi, gan elektroni. Liels daudzums strāvas, kas nonāk kolektorā emitētājam, pārslēdzas, pārveidojot nelielu strāvu no bāzes līdz izstarotāja spailēm. Tos sauc arī par pašreizējām kontrolētām ierīcēm. NPN un PNP ir divas galvenās BJT daļas, kā mēs iepriekš apspriedām. BJT ieslēdzās, dodot ievadi bāzei, jo tā ir viszemākā pretestība visiem tranzistoriem. Pastiprinājums ir visaugstākais arī visiem tranzistoriem.

Par no BJT veidi ir šādi:

1. NPN tranzistors:

NPN tranzistora vidējā reģionā, ti, bāze ir p tipa, un divi ārējie reģioni, ti, izstarotājs un kolektors, ir n veida.

Aktīvajā režīmā NPN tranzistors ir neobjektīvs. Ar līdzstrāvas avotu Vbb bāze uz emitētāja krustojumu tiks virzīta uz priekšu. Tāpēc šajā krustojumā tiks samazināts izsīkšanas reģions. Kolektora līdz pamatnes mezglam ir pretēja tendence, kolektora un bāzes savienojuma vietas izsīkšanas apgabals tiks palielināts. Lielākā daļa lādiņu nesēju ir n tipa izstarotāja elektroni. Bāzes izstarotāja krustojums ir novirzīts uz priekšu, tāpēc elektroni virzās uz bāzes reģionu. Tāpēc tas izraisa izstarotāja strāvu, ti. Bāzes reģions ir plāns un ar caurumiem viegli leģēts, izveidojusies elektronu-caurumu kombinācija, un daži elektroni paliek pamatnes rajonā. Tas izraisa ļoti mazu bāzes strāvu Ib. Bāzes kolektora krustojums tiek mainīts pretrunā ar caurumiem pamatnes reģionā un elektroniem kolektora rajonā, bet tas ir uz priekšu novirzīts pret elektroniem bāzes reģionā. Atlikušie bāzes apgabala elektroni, kurus piesaista kolektora spailes, izraisa kolektora strāvu Ic. Pārbaudiet vairāk par NPN tranzistoru šeit.

2. PNP tranzistors:

PNP tranzistora vidējā reģionā, ti, bāze ir n tipa, un divi ārējie reģioni, ti, kolektors un izstarotājs, ir p tipa.

Kā mēs iepriekš apspriedām NPN tranzistorā, tas darbojas arī aktīvajā režīmā. Lielākā daļa lādiņu nesēju ir caurumi p tipa izstarotājam. Šiem urbumiem bāzes izstarotāja mezgls būs uz priekšu neobjektīvs un virzīsies uz bāzes reģionu. Tas izraisa izstarotāja strāvu, ti. Bāzes reģions ir plāns un ar elektroniem viegli piejaukts, izveidojusies elektronu un caurumu kombinācija, un dažas atveres paliek pamatnes rajonā. Tas izraisa ļoti mazu bāzes strāvu Ib. Bāzes kolektora krustojums tiek mainīts pretēji ar caurumiem pamatnes reģionā un caurumiem kolektora rajonā, bet tas ir uz priekšu novirzīts uz caurumiem pamatnes reģionā. Atlikušie pamatnes reģiona caurumi, ko piesaista kolektora spailes, izraisa kolektora strāvu Ic. Pārbaudiet vairāk par PNP tranzistoru šeit.

Kādas ir tranzistora konfigurācijas?

Parasti ir trīs veidu konfigurācijas, un to apraksti attiecībā uz pieaugumu ir šādi:

Kopējās bāzes (CB) konfigurācija: tai nav strāvas pastiprinājuma, bet ir sprieguma pieaugums.

Kopējā kolektora (CC) konfigurācija: tai ir strāvas pieaugums, bet nav sprieguma pieauguma.

Kopējā izstarotāja (CE) konfigurācija: tai ir gan strāvas, gan sprieguma pieaugums.

Transistora kopējās bāzes (CB) konfigurācija:

Šajā ķēdē bāze ir novietota kā ievadei, tā izejai. Tam ir zema ieejas pretestība (50-500 omi). Tam ir augsta izejas pretestība (1-10 mega omi). Spriegumi, kas izmērīti attiecībā pret bāzes spailēm. Tātad, ieejas spriegums un strāva būs Vbe & Ie, un izejas spriegums un strāva būs Vcb & Ic.

Pašreizējais pieaugums būs mazāks par vienotību, ti, alfa (dc) = Ic / Ti
Sprieguma pieaugums būs liels.
Jaudas pieaugums būs vidējs.

Transistora kopējā emitētāja (CE) konfigurācija:

Šajā ķēdē izstarotājs ir kopīgs gan ieejai, gan izejai. Ieejas signāls tiek izmantots starp bāzi un izstarotāju, un izejas signāls tiek izmantots starp kolektoru un izstarotāju. Vbb un Vcc ir spriegumi. Tam ir augsta ieejas pretestība, ti, (500-5000 omi). Tam ir zema izejas pretestība, ti, (50–500 kg omi).

Pašreizējais pieaugums būs augsts (98), ti, beta (dc) = Ic / Ti
Jaudas pieaugums ir līdz pat 37 dB.
Izeja būs 180 grādu ārpus fāzes.

Tranzistora kopējā kolektora konfigurācija:

Šajā ķēdē kolektors tiek novietots kopīgi gan ieejai, gan izejai. To sauc arī par izstarotāju sekotāju. Tam ir augsta ieejas pretestība (150-600 kg omi). Tam ir zema izejas pretestība (100-1000 omi).

Pašreizējais pieaugums būs liels (99).
Sprieguma pieaugums būs mazāks par vienotību.
Jaudas pieaugums būs vidējs.

Lauka efekta tranzistors (FET):

Lauka efekta tranzistorā ir trīs reģioni, piemēram, avots, vārti, drenāža. Tos sauc par ierīcēm, kuras kontrolē spriegumu, jo tās kontrolē sprieguma līmeni. Lai kontrolētu elektrisko uzvedību, var izvēlēties ārēji izmantoto elektrisko lauku, tāpēc to sauc par lauka tranzistoriem. Šajā gadījumā strāva plūst vairākuma lādiņu nesēju, ti, elektronu dēļ, tāpēc to sauc arī par vienpolāru tranzistoru. Tam galvenokārt ir augsta ieejas pretestība mega omos ar zemas frekvences vadītspēju starp kanalizāciju un avotu, ko kontrolē elektriskais lauks. FET ir ļoti efektīvi, enerģiski un mazāk izmaksu ziņā.

Lauka efekta tranzistori ir divu veidu, ti, savienojuma lauka tranzistori (JFET) un metāla oksīda lauka tranzistori (MOSFET). Pašreizējā pāreja starp diviem kanāliem, kas nosaukti par n-kanālu un p-kanālu.

Savienojuma lauka efekta tranzistors (JFET)

Krustojuma lauka efekta tranzistoram nav PN savienojuma, bet augstas pretestības pusvadītāju materiālu vietā tie veido n & p tipa silīcija kanālus vairākuma lādiņu nesēju plūsmai ar diviem spailēm, vai nu notekas, vai avota spailēm. N-kanālā strāvas plūsma ir negatīva, savukārt p-kanālā strāvas plūsma ir pozitīva.

JFET darbība:

JFET ir divu veidu kanāli, kas nosaukti kā: n-kanālu JFET un p-kanālu JFET

N kanāla JFET:

Šeit mums jāapspriež par n-kanālu JFET galveno darbību šādos apstākļos:

Pirmkārt, kad Vgs = 0, Piespiediet nelielu pozitīvu spriegumu drenāžas spailei, kur Vds ir pozitīvs. Pateicoties šim pielietotajam spriegumam Vds, elektroni plūst no avota uz drenāžu, kas izraisa notekas strāvu Id. Kanāls starp noteku un avotu darbojas kā pretestība. Ļaujiet n-kanālam būt vienveidīgam. Dažādi sprieguma līmeņi, ko nosaka notekas strāva Id un kas pārvietojas no avota uz noteci. Spriegums ir vislielākais kanalizācijas spailē un zemākais sprieguma avotā. Drenāža ir pretēja, tāpēc noplicināšanas slānis šeit ir plašāks.

Vds palielinās, Vgs = 0 V

Iztukšošanas slānis palielinās, kanāla platums samazinās. Vds palielinās līmenī, kur pieskaras diviem izsīkuma reģioniem, šis stāvoklis, kas pazīstams kā saspiešanas process, izraisa saspiešanas spriegumu Vp.

Šeit Id saspiests-off samazinās līdz 0 MA un Id sasniedz piesātinājuma līmeni. Id ar Vgs = 0, kas pazīstams kā drenāžas avota piesātinājuma strāva (Idss). Vds palielinājās pie Vp, kur pašreizējais Id paliek nemainīgs, un JFET darbojas kā pastāvīgs strāvas avots.

Otrkārt, kad Vgs nav vienāds ar 0, Lietot negatīvu Vgs un Vds mainās. Izejas apgabala platums palielinās, kanāls kļūst šaurs un palielinās pretestība. Mazāka drenāžas strāva plūst un sasniedz piesātinājuma līmeni. Negatīvās Vgs dēļ piesātinājuma līmenis samazinās, Id samazinās. Spailes spriegums nepārtraukti samazinās. Tāpēc to sauc par sprieguma kontrolētu ierīci.

JFET raksturojums:

Parādītie raksturojumi dažādos reģionos ir šādi:

Omas apgabals: Vgs = 0, noplicināšanas slānis ir mazs.

Griezuma reģions: pazīstams arī kā saspiešanas reģions, jo kanāla pretestība ir maksimāla.

Piesātinājums vai aktīvais reģions: kontrolē vārtu avota spriegums, kur drenāžas avota spriegums ir mazāks.

Sadalīšanās reģions: Spriegums starp noteku un avotu ir liels, izraisot pretestības kanāla sadalījumu.

P-kanāla JFET:

p-kanāla JFET darbojas tāpat kā n-kanālu JFET, taču ir radušies daži izņēmumi, ti, caurumu dēļ kanāla strāva ir pozitīva, un ir jāmaina novirzes sprieguma polaritāte.

Drenāžas strāva aktīvajā reģionā:

Id = Idss

Drenāžas avota kanāla pretestība: Rds = delta Vds / delta Id

Metāla oksīda lauka efekta tranzistors (MOSFET):

Metāla oksīda lauka tranzistors ir pazīstams arī kā lauka efekta kontrolēts tranzistors. Šeit metāla oksīda vārtu elektroni elektriski izolēti no n-kanāla un p-kanāla ar plānu silīcija dioksīda slāni, ko sauc par stiklu.

Strāva starp kanalizāciju un avotu ir tieši proporcionāla ieejas spriegumam.

Tā ir trīs termināļu ierīce, ti, vārti, notekas un avots. Pēc kanālu darbības ir divi MOSFET veidi, ti, p-kanālu MOSFET un n-kanālu MOSFET.

Ir divas metāla oksīda lauka efekta tranzistora formas, ti, noplicināšanas tips un uzlabošanas veids.

Iztukšošanas tips: Lai izslēgtu, ir nepieciešams Vgs, ti, vārtu avota spriegums, un izsīkšanas režīms ir vienāds ar parasti slēgtu slēdzi.

Vgs = 0, Ja Vgs ir pozitīvs, elektronu ir vairāk un, ja Vgs ir negatīvs, tad elektronu ir mazāk.

Uzlabojuma veids: Lai ieslēgtu, ir nepieciešams Vgs, ti, vārtu avota spriegums ir vienāds ar parasti atvērtu slēdzi.

Šeit papildu terminālis ir substrāts, ko izmanto iezemēšanā.

Vārtu avota spriegums (Vgs) ir lielāks par sliekšņa spriegumu (Vth)

Transistoru slīpēšanas režīmi:

Novirzīšanu var veikt ar divām metodēm, ti, uz priekšu un atpakaļgaitā, savukārt atkarībā no novirzes ir četras dažādas slīpuma shēmas:

Fiksēta bāzes novirze un fiksēta pretestības novirze:

Attēlā bāzes rezistors Rb savienots starp pamatni un Vcc. Bāzes izstarotāja mezgls ir uz priekšu slīps sprieguma krituma Rb dēļ, kas caur to noved pie plūsmas Ib. Šeit Ib iegūst no:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

Tā rezultātā rodas stabilitātes koeficients (beta +1), kas izraisa zemu termisko stabilitāti. Šeit spriegumu un strāvu izteiksmes, ti, Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = Beta Ib Ie = Ic

Kolekcionāra atsauksmju neobjektivitāte:

Šajā attēlā bāzes rezistors Rb savienots pāri kolektoram un tranzistora bāzes spailei. Tāpēc bāzes spriegums Vb un kolektora spriegums Vc ar to ir līdzīgi viens otram

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

Izmantojot šos vienādojumus, Ic samazina Vc, kas samazina Ib, automātiski samazinot Ic.

Šeit (beta +1) koeficients būs mazāks par vienu, un Ib samazina pastiprinātāja pieaugumu.

Tātad spriegumus un strāvas var norādīt

Vb = Vbe Ic = beta Ib Ie Ie gandrīz vienāds ar Ib

Divējāda atgriezeniskā saite:

Šajā attēlā tā ir modificētā forma kolektora atgriezeniskās saites bāzes ķēdē. Tā kā tam ir papildu ķēde R1, kas palielina stabilitāti. Tāpēc bāzes pretestības palielināšanās noved pie beta izmaiņām, ti, pieauguma.

Tagad, I1 = 0,1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = beta Ib Ie gandrīz vienāds ar Ic

Fiksēts aizspriedums ar emitētāja rezistoru:

Šajā attēlā tas ir tāds pats kā fiksētā slīpuma ķēde, bet tam ir pievienots papildu emitētāja rezistors Re. Temperatūras ietekmē palielinās Ic, ti, palielinās arī sprieguma kritums Re. Tā rezultātā samazinās Vc, samazinās Ib, kas iC atgriež normālo vērtību. Sprieguma pieaugums samazinās ar Re klātbūtni.

Tagad, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie gandrīz vienāds ar Ic

Emitera aizspriedumi:

Šajā attēlā ir divi barošanas spriegumi, Vcc un Vee ir vienādi, bet pretēji polaritātei. Šeit Vee ir virzīts uz priekšu uz bāzes izstarotāja krustojumu, Re & Vcc ir pretēji novirzīts uz kolektora bāzes savienojumu.

Tagad, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie ir gandrīz vienāds ar Ib Kur, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe

Kas dod stabilu darbības punktu.

Emitera atsauksmju neobjektivitāte:

Šajā attēlā tas izmanto gan savācēju, gan atgriezenisko saiti un izstarotāju atgriezenisko saiti, lai nodrošinātu lielāku stabilitāti. Emitera strāvas Ie plūsmas dēļ sprieguma kritums notiek visā izstarotāja rezistorā Re, tāpēc emitētāja bāzes savienojums būs novirzīts uz priekšu. Šeit temperatūra paaugstinās, Ic palielinās, ti, arī palielinās. Tas noved pie sprieguma krituma pie Re, samazinās kolektora spriegums Vc un samazinās arī Ib. Tā rezultātā samazināsies izejas pieaugums. Izteiksmes var sniegt šādi:

Irb = 0,1 Ic = Ib + I1 Ve = IeRe = 0,1 Vcc Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc Vb = Vbe + Ve = I ₁ R1 = Vc- (I ₁ + Ib0Rb) Ic = beta Ib Ie ir gandrīz vienāds līdz es c

Sprieguma dalītāja novirze:

Šajā attēlā tas izmanto rezistora R1 un R2 sprieguma dalītāja formu, lai novirzītu tranzistoru. Sprieguma formas pie R2 būs bāzes spriegums, jo tas uz priekšu novirza bāzes-izstarotāja krustojumu. Lūk, I2 = 10Ib.

Tas tiek darīts, lai atstātu novārtā sprieguma dalītāja strāvu, un beta vērtības mainās.

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

Ic pretojas gan beta, gan Vbe izmaiņām, kā rezultātā iegūst stabilitātes koeficientu 1. Šajā gadījumā Ic palielinās, palielinoties temperatūrai, ti, palielinās, palielinoties izstarotāja spriegumam Ve, kas samazina bāzes spriegumu Vbe. Tā rezultātā samazinās bāzes strāva ib un ic līdz tās faktiskajām vērtībām.

Transistoru pielietojums

Tranzistori lielākai daļai detaļu tiek izmantoti elektroniskā pielietojumā, piemēram, sprieguma un jaudas pastiprinātājos.
Izmanto kā slēdžus daudzās ķēdēs.
Izmanto digitālo loģisko shēmu veidošanā, ti, AND, NOT utt.
Tranzistori tiek ievietoti visā, ti, datora plīts virsmās.
Izmanto mikroprocesorā kā mikroshēmas, kurās tā iekšpusē ir integrēti miljardi tranzistoru.
Iepriekšējās dienās tos izmanto radioaparātos, telefona iekārtās, dzirdes galvās utt.
Arī tos izmanto agrāk vakuuma mēģenēs lielos izmēros.
Tos izmanto mikrofonos, lai skaņas signālus mainītu arī elektriskos signālos.