- Kaj so tranzistorji?
- Iz česa je sestavljen tranzistor?
- Kako deluje tranzistor?
- Različne vrste tranzistorjev:
- Bipolarni križni tranzistor (BJT)
- Kaj so konfiguracije tranzistorjev?
- Tranzistor s poljskim učinkom (FET):
- Tranzistor s povezovalnim poljskim učinkom (JFET)
- Tranzistor s poljskim učinkom kovinskega oksida (MOSFET):
- Načini pristranskosti za tranzistorje:
- Uporaba tranzistorjev
Ker so naši možgani sestavljeni iz 100 milijard celic, imenovanih Nevroni, ki se uporabljajo za razmišljanje in pomnjenje stvari. Tako kot računalnik ima tudi milijarde drobnih možganskih celic z imenom Tranzistorji. Sestavljen je iz izvlečka kemičnih elementov iz peska, imenovanega silicij. Tranzistorji teorijo elektronike korenito spremenijo, saj so jo že pred pol stoletja oblikovali John Bardeen, Walter Brattain in William Shockley.
Torej, povedali vam bomo, kako delujejo ali kaj dejansko so?
Kaj so tranzistorji?
Te naprave so sestavljene iz polprevodniškega materiala, ki se običajno uporablja za ojačanje ali preklapljanje, lahko pa se uporablja tudi za nadzor pretoka napetosti in toka. Uporablja se tudi za ojačanje vhodnih signalov v izhodni signal. Tranzistor je običajno polprevodniška elektronska naprava, ki je sestavljena iz polprevodniških materialov. Elektronsko kroženje toka lahko spremenimo z dodajanjem elektronov. Ta postopek povzroči spremembe napetosti, ki vplivajo na sorazmerno številne spremembe izhodnega toka, s čimer se pojavijo ojačitve. Vse, vendar večina elektronskih naprav ne vsebuje ene ali več vrst tranzistorjev. Nekateri tranzistorji so nameščeni posamezno ali na splošno v integriranih vezjih, ki se razlikujejo glede na njihovo državno uporabo.
"Tranzistor je trikraka komponenta insektov, ki je nameščena posamezno v nekaterih napravah, v računalnikih pa je v majhnih mikročipih zapakirana znotraj v milijonih
Iz česa je sestavljen tranzistor?
Tranzistor je sestavljen iz treh plasti polprevodnikov, ki imajo sposobnost zadrževanja toka. Električni prevodni material, kot sta silicij in germanij, ima sposobnost prenašanja električne energije med vodniki in izolatorjem, ki je bil zaprt s plastičnimi žicami. Polprevodniške materiale obdelamo s kemičnim postopkom, imenovanim dopiranje polprevodnika. Če je silicij dopiran z arzenom, fosforjem in antimonom, bo dobil nekaj nosilcev dodatnega naboja, tj. Elektrone, znane kot N-tip ali negativni polprevodnik, če pa silicij dopiramo z drugimi nečistočami, kot so bor, galij, aluminij, bo dobil manj nosilcev naboja, tj. lukenj, so znani kot P-tip ali pozitivni polprevodnik.
Kako deluje tranzistor?
Koncept dela je glavni del razumevanja uporabe tranzistorja ali njegovega delovanja? V tranzistorju so trije terminali:
• Osnova: daje osnovo tranzistorskim elektrodam.
• Oddajnik: Nosilci polnjenja, ki jih ta oddaja.
• Zbiralec: Nosilci polnjenja, ki jih je zbral ta.
Če je tranzistor tipa NPN, moramo za njegovo sprožitev uporabiti napetost 0,7 v. Ko se napetost, ki deluje na osnovni zatič, tranzistor vklopi, kar je prednapetostno stanje in tok začne teči skozi kolektor do oddajnika (imenovanega tudi nasičenost regija). Ko je tranzistor v obratno pristranskem stanju ali je osnovni zatič ozemljen ali na njem ni napetosti, ostane tranzistor v stanju IZKLOP in ne dovoli pretoka toka od kolektorja do oddajnika (imenovano tudi prerez).
Če je tranzistor tipa PNP, je običajno v stanju VKLJUČENO, vendar ni treba reči, da je popolnoma vklopljen, dokler osnovni zatič ne postane popolnoma ozemljen. Po ozemljitvi osnovnega zatiča bo tranzistor v vzvratno pristranskem stanju ali naj bo vklopljen. Kot dovod, ki ga zagotavlja osnovni zatič, preneha prevajati tok od kolektorja do oddajnika, tranzistor pa naj bi bil v izklopljenem stanju ali prednapetostnem stanju.
Za zaščito tranzistorja zaporedno z njim povežemo upor, za iskanje vrednosti tega upora uporabimo spodnjo formulo:
R B = V BE / I B
Različne vrste tranzistorjev:
Tranzistor lahko v glavnem razdelimo v dve kategoriji tranzistor z bipolarnim križiščem (BJT) in tranzistor s poljskim učinkom (FET). Nadalje ga lahko razdelimo kot spodaj:
Bipolarni križni tranzistor (BJT)
Bipolarni križni tranzistor je sestavljen iz dopiranega polprevodnika s tremi terminali, tj. Bazo, oddajnikom in kolektorjem. Pri tem postopku sodelujejo luknje in elektroni. Velika količina toka, ki prehaja v kolektor na oddajnik, se vklopi s spreminjanjem majhnega toka od baze do terminalov oddajnika. Te se imenujejo tudi trenutno nadzorovane naprave. NPN in PNP sta dva glavna dela BJT, kot smo že omenili. BJT se je vklopil z vhodom v bazo, ker ima najnižjo impedanco za vse tranzistorje. Ojačanje je najvišje tudi pri vseh tranzistorjih.
V vrste BJT so naslednji:
1. NPN tranzistor:
V srednjem območju NPN tranzistorja, tj., Je osnova p-tipa, dve zunanji regiji, tj. Oddajnik in kolektor pa n-tipa.
V aktivnem načinu naprej je NPN tranzistor pristranski. Z izvorom enosmernega toka Vbb bo spoj med bazo in oddajnikom usmerjen naprej. Zato se bo na tem križišču območje izčrpavanja zmanjšalo. Kolektor do osnovnega križišča je obrnjen nazaj, območje praznjenja kolektorja do osnovnega križišča se bo povečalo. Večina nosilcev naboja so elektroni za oddajnik n-tipa. Bazni oddajnik je usmerjen naprej, tako da se elektroni premikajo proti osnovnemu območju. Zato to povzroči oddajniški tok Ie. Osnovno območje je tanko in rahlo dopirano z luknjami, nastane kombinacija elektronov in lukenj, nekaj elektronov pa ostane v osnovnem območju. To povzroči zelo majhen osnovni tok Ib. Osnovno kolektorsko stičišče je obrnjeno pristransko na luknje v osnovnem območju in elektroni v kolektorskem območju, vendar je usmerjeno naprej na elektrone v osnovnem območju. Preostali elektroni baznega področja, ki jih privlači kolektorski terminal, povzročajo kolektorski tok Ic. Več o NPN tranzistorju si oglejte tukaj.
2. PNP tranzistor:
V srednjem območju tranzistorja PNP, tj. Osnova je n-tipa, dve zunanji regiji, tj. Kolektor in oddajnik pa p-tipa.
Kot smo že omenili v NPN tranzistorju, deluje tudi v aktivnem načinu. Večina nosilcev naboja so luknje za oddajnik tipa p. Za te luknje bo križišče osnovnega sevanja usmerjeno naprej in se premika proti osnovnemu območju. To povzroči oddajniški tok Ie. Osnovno območje je tanko in rahlo dopirano z elektroni, nastane kombinacija elektronov-lukenj, nekatere luknje pa ostanejo v osnovnem območju. To povzroči zelo majhen osnovni tok Ib. Osnovno križišče kolektorja je obrnjeno pristransko na luknje v osnovnem območju in luknje v kolektorskem območju, vendar je usmerjeno naprej na luknje v osnovnem območju. Preostale luknje osnovnega področja, ki jih privlači priključek kolektorja, povzročajo kolektorski tok Ic. Več o PNP tranzistorju preverite tukaj.
Kaj so konfiguracije tranzistorjev?
Na splošno obstajajo tri vrste konfiguracij in njihovi opisi glede dobička so naslednji:
Konfiguracija skupne baze (CB): nima trenutnega ojačenja, ima pa napetostno ojačanje.
Konfiguracija skupnega kolektorja (CC): Ima tokovni ojačevalnik, vendar ne dobi napetosti.
Konfiguracija skupnega oddajnika (CE): ima tako ojačanje toka kot napetost.
Konfiguracija tranzistorja s skupno bazo (CB):
V tem vezju je osnova postavljena tako na vhod kot na izhod. Ima nizko vhodno impedanco (50-500 ohmov). Ima visoko izhodno impedanco (1-10 mega ohmov). Napetosti, izmerjene glede na osnovne sponke. Torej bosta vhodna napetost in tok Vbe & Ie, izhodna napetost in tok pa Vcb & Ic.
- Trenutni dobiček bo manjši od enot, tj. Alfa (dc) = Ic / Ie
- Povečanje napetosti bo visoko.
- Povečanje moči bo povprečno.
Konfiguracija tranzistorskega skupnega oddajnika (CE):
V tem vezju je oddajnik nameščen tako vhodu kot izhodu. Vhodni signal se uporablja med bazo in oddajnikom, izhodni signal pa med kolektorjem in oddajnikom. Vbb in Vcc sta napetosti. Ima visoko vhodno impedanco, tj. (500-5000 ohmov). Ima nizko izhodno impedanco, tj. (50-500 kilo ohmov).
- Trenutni dobiček bo visok (98), tj. Beta (dc) = Ic / Ie
- Povečanje moči je do 37db.
- Izhod bo 180 stopinj izven faze.
Konfiguracija skupnega zbiralnika tranzistorja:
V tem vezju je zbiralnik postavljen skupno tako za vhod kot za izhod. To je znano tudi kot sledilnik oddajanja. Ima visoko vhodno impedanco (150-600 kilo ohmov) in nizko izhodno impedanco (100-1000 ohmov).
- Trenutni dobiček bo visok (99).
- Povečanje napetosti bo manjše od enote.
- Povečanje moči bo povprečno.
Tranzistor s poljskim učinkom (FET):
Tranzistor z efektom polja vsebuje tri regije, kot so vir, vrata, odtok. Imenujejo se kot naprave z nadzorom napetosti, saj nadzorujejo raven napetosti. Za nadzor električnega vedenja lahko izberemo zunanje električno polje, zato ga imenujemo tranzistorji z efektom polja. Pri tem tok teče zaradi večinskih nosilcev naboja, tj. Elektronov, zato znan tudi kot unipolarni tranzistor. Ima predvsem visoko vhodno impedanco v mega ohmih z nizko frekvenčno prevodnostjo med odtokom in virom, ki ga nadzira električno polje. FET so zelo učinkoviti, energični in z nižjimi stroški.
Tranzistorji s poljskim učinkom so dveh vrst, to so tranzistorji z Junction Field Effect (JFET) in tranzistorji z efektom kovinskega oksida (MOSFET). Tok prehaja med dvema kanaloma, imenovanima kot n-kanal in p-kanal.
Tranzistor s povezovalnim poljskim učinkom (JFET)
Tranzistor z efektom polja na spoju nima PN-stika, toda namesto polprevodniških materialov z visoko upornostjo tvorijo silicijeve kanale tipa n & p za pretok večinskih nosilcev naboja z dvema priključkoma bodisi odtokom bodisi virskim priključkom. V n-kanalu je tok toka negativen, v p-kanalu pa tok pozitiven.
Delovanje JFET:
V JFET obstajata dve vrsti kanalov, imenovani kot: n-kanalni JFET in p-kanalni JFET
N-Channel JFET:
Tu moramo razpravljati o glavnem delovanju n-kanalnega JFET za dva pogoja, kot sledi:
Prvič, ko je Vgs = 0, Na odtočni priključek, kjer je Vds pozitiven, nanesite majhno pozitivno napetost. Zaradi te napetosti Vds elektroni tečejo od vira do odtoka in povzročajo odtočni tok Id. Kanal med odtokom in izvorom deluje kot upor. Naj bo n-kanal enakomeren. Različni nivoji napetosti, nastavljeni z odtočnim tokom Id in se premikajo od vira do odtoka. Napetosti so najvišje na odtočnem priključku in najnižje na izvornem priključku. Odtok je obrnjen, tako da je plast izčrpavanja tu širša.
Vds se poveča, Vgs = 0 V
Plast izčrpavanja se poveča, širina kanala se zmanjša. Vds se poveča na ravni, kjer se dotikata območja izčrpavanja, to stanje, znano kot postopek odklopa in povzroči napetost odklopa Vp.
Tu se Id pinched-off pade na 0 MA in Id doseže na ravni nasičenosti. Id z Vgs = 0, znano kot tok nasičenja odtočnega vira (Idss). Vds se je povečal pri Vp, kjer trenutni Id ostaja enak, JFET pa deluje kot stalni vir toka.
Drugič, kadar Vgs ni enako 0, Uporabi negativne Vgs in Vds se razlikuje. Širina območja izčrpavanja se poveča, kanal se zoži in odpornost poveča. Manjši odtočni tok teče in doseže stopnjo nasičenosti. Zaradi negativnega Vgs se stopnja nasičenosti zmanjša, Id se zmanjša. Napetost odklopa neprekinjeno pada. Zato se imenuje napetostno krmiljena naprava.
Značilnosti JFET:
Karakteristike kažejo različne regije, ki so naslednje:
Ohmična regija: Vgs = 0, plast izčrpavanja majhna.
Cut-Off regija: Znana tudi kot pinch off regija, saj je odpornost kanala največja.
Nasičenost ali aktivno območje: Nadzira napetost vira vrat, kjer je napetost odtočnega vira manjša.
Območje okvare: Napetost med odtokom in izvorom je velika vzrok za okvaro uporovnega kanala.
P-Channel JFET:
p-kanalni JFET deluje enako kot n-kanalni JFET, vendar je prišlo do nekaterih izjem, tj. zaradi lukenj je tok kanala pozitiven in polarnost prednapetostne napetosti je treba obrniti.
Odtočni tok v aktivni regiji:
Id = Idss
Upor odtočnega kanala odtoka: Rds = delta Vds / delta Id
Tranzistor s poljskim učinkom kovinskega oksida (MOSFET):
Tranzistor s kovinskim oksidom na polju je znan tudi kot tranzistor z efektom polja. Tu so elektroni kovinskih oksidnih vrat električno izolirani iz n-kanala in p-kanala s tanko plastjo silicijevega dioksida, imenovano steklo.
Tok med odtokom in virom je neposredno sorazmeren vhodni napetosti.
To je tri terminalna naprava, tj. Vrata, odtok in vir. Obstajata dve vrsti MOSFET-a po delovanju kanalov, tj. P-kanalni MOSFET in n-kanalni MOSFET.
Obstajata dve obliki tranzistorja s poljskim učinkom kovinskega oksida, tj. Vrsta izčrpavanja in vrsta izboljšanja.
Vrsta izpraznitve : Zahteva Vgs, tj., Da se napetost izhoda izklopi in način izpraznitve je enak normalno zaprtemu stikalu.
Vgs = 0, če je Vgs pozitiven, je elektronov več in če je Vgs negativen, je elektronov manj.
Enhancement Type: Zahteva Vgs, tj. Vhodna napetost vira za vklop in način izboljšave je enak normalno odprtemu stikalu.
Tu je dodatni terminal podlaga, ki se uporablja za ozemljitev.
Napetost napajalnega vira (Vgs) je večja od mejne napetosti (Vth)
Načini pristranskosti za tranzistorje:
Sprememba se lahko izvede z obema metodama, tj . S pristranskostjo naprej in nazaj, medtem ko obstajajo štiri različna vezja pristranskosti, kot sledi:
Fiksna pristranskost in pristranska odpornost:
Na sliki je osnovni upor Rb povezan med dnom in Vcc. Bazni oddajnik je zaradi padca napetosti Rb usmerjen naprej, kar vodi do pretoka Ib skozi njega. Tu je Ib pridobljen iz:
Ib = (Vcc-Vbe) / Rb
Rezultat tega je faktor stabilnosti (beta +1), ki vodi do nizke toplotne stabilnosti. Tu so izrazi napetosti in tokov, tj.
Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = Beta Ib Ie = Ic
Predsodke povratnih informacij zbiratelja:
Na tej sliki je osnovni upor Rb povezan preko kolektorja in osnovnega priključka tranzistorja. Zato sta si osnovna napetost Vb in kolektorska napetost Vc podobni
Vb = Vc-IbRb Kje, Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc
S temi enačbami Ic zmanjša Vc, kar zmanjša Ib, samodejno zmanjša Ic.
Tu bo faktor (beta +1) manjši od ena in Ib vodi k zmanjšanju ojačanja ojačevalnika.
Torej lahko napetosti in tokove dobimo kot
Vb = Vbe Ic = beta Ib Ie je skoraj enako Ib
Naklon dvojne povratne informacije:
Na tej sliki gre za spremenjeno obliko v vezju kolektorja za povratne informacije kolektorja. Ker ima dodatno vezje R1, ki povečuje stabilnost. Zato povečanje baznega upora vodi do sprememb beta, tj. Dobička.
Zdaj, I1 = 0,1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = beta Ib Ie je skoraj enako Ic
Fiksna pristranskost z emiterskim uporom:
Na tej sliki je enako kot vezje s fiksno pristranskostjo, vendar ima priključen dodatni upor oddajnika Re. Ic se poveča zaradi temperature, tj. Tudi poveča, kar spet poveča padec napetosti na Re. Posledica tega je zmanjšanje Vc, zmanjšanje Ib, kar iC vrne na normalno vrednost. Povečanje napetosti se zmanjša s prisotnostjo Re.
Zdaj, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie je skoraj enako Ic
Pristranskost oddajnika:
Na tej sliki obstajata dve napajalni napetosti Vcc in Vee, ki sta enaki, a nasprotni glede na polariteto. Tu je Vee usmerjena naprej na osnovni spoj oddajnika, pri čemer je Re & Vcc obrnjena na osnovni spoj kolektorja.
Zdaj, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie je skoraj enako Ib Kje, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe
Kar daje stabilno obratovalno točko.
Odklon povratne informacije oddajnika:
Na tej sliki uporablja kolektor kot povratne informacije in povratne informacije oddajnika za večjo stabilnost. Zaradi pretoka emiterskega toka Ie pride do padca napetosti na emiterskem uporu Re, zato bo osnovni spoj oddajnika prednapeten. Tu se temperatura poveča, Ic se poveča, tj. To vodi do padca napetosti pri Re, napetost kolektorja Vc se zmanjša in Ib se tudi zmanjša. To pomeni, da se bo izhodni dobiček zmanjšal. Izrazi so lahko podani kot:
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 = beta Ib Ie je skoraj enako do I c
Napetost delilnika napetosti:
Na tej sliki za preusmeritev tranzistorja uporablja obliko delilnika napetosti upora R1 in R2. Oblike napetosti na R2 bodo osnovna napetost, saj naprej odkloni križišče osnovni oddajnik. Tu je I2 = 10Ib.
To se naredi tako, da se zanemari tok delilnika napetosti in pride do sprememb vrednosti beta.
Ib = Vcc R2 / R1 + R2 Ve = Ie Re Vb = I2 R2 = Vbe + Ve
Ic se upira spremembam tako beta kot Vbe, kar ima za posledico faktor stabilnosti 1. Pri tem se Ic poveča s povišanjem temperature, tj. Poveča s povečanjem oddajniške napetosti Ve, kar zmanjša osnovno napetost Vbe. To povzroči zmanjšanje osnovnega toka ib in ic na njegove dejanske vrednosti.
Uporaba tranzistorjev
- Tranzistorji za večino delov se uporabljajo v elektronski aplikaciji, kot so ojačevalniki napetosti in moči.
- Uporablja se kot stikala v mnogih vezjih.
- Uporablja se za izdelavo digitalnih logičnih vezij, tj. AND, NOT itd.
- Tranzistorji so vstavljeni v vse, tj. V štedilnike na računalnike.
- Uporablja se v mikroprocesorju kot čipi, v katere so vgrajene milijarde tranzistorjev.
- V prejšnjih dneh se uporabljajo v radijskih sprejemnikih, telefonski opremi, slušni glavi itd.
- Prav tako se uporabljajo prej v vakuumskih ceveh v velikih velikostih.
- Uporabljajo se v mikrofonih za spreminjanje zvočnih signalov v električne.