Полезное знание под угрозой удаления из Википедии или другого сайта?
Сохраните его на Викизнании или Вавилон-wiki!

Транзистор

→ 
Материал из Викизнание
Перейти к: навигация, поиск

Транзистор — класс полупроводниковых электронный прибор, обеспечивающий управление электрическим током посредством управляющего тока или напряжения. Также транзисторами называют некоторые другие полупроводниковые приборы подобные им по структуре или функциональности (транзистор Дарлингтона, интегральные транзисторы).

Транзистором также назывался в быту транзисторный радиоприёмник.

Виды транзисторов[править]

Существует множество разновидностей транзисторов, различающихся материалом полупроводника, принципом действия, конструкцией, рабочими характеристиками.

Транзисторы делятся на два основных типа, различающиеся в первую очередь принципом действия: полевые и биполярные. Также следует отдельно выделить однопереходные транзисторы.

В биполярном транзисторе текущий между коллектором и эмиттером ток определяется инжекцией неосновных носителей в зону базы через соответствующий электрод.

В полевом транзисторе ток, протекающий между его электродами — истоком и стоком зависит от ширины и длины зоны проводимости, которая изменяется под действием электрического поля в области управляющего электрода — затвора. Существует несколько типов полевых транзисторов:

  • полевые транзисторы с управляющим p-n переходом (называемые также канальными, или униполярными);
  • МДП-транзисторы (МОП-транзисторы), в которых затвор изолирован от полупроводника, могут исполняться с индуцированным каналом (канал создаётся потенциалом на затворе), и со встроенным каналом (между стоком и истоком канал внедрён технологически и может как расширяться, так и сужаться посредством затвора).

С точки зрения схемотехники коренное различие типов транзисторов в том, что в биполярных управление происходит изменением тока, при почти постоянном напряжении (прямое смещение эмиттерного перехода), а в полевых — изменением потенциала при почти нулевом токе (темновой ток обратно смещённого перехода или ток утечки диэлектрика).

Биполярный транзистор с изолированным затвором же представляет собой гибридную структуру (типа «составной транзистор») из силового биполярного транзистора и полевого транзистора, управляющего током базы на одном кристалле.

Однопереходный транзистор (двухбазный диод) имеет три электрода: база-1, база-2 и эмиттер. его принцип действия заключается в том, что напряжение на эмиттере управляет проводимостью участка эмиттер—база-1 через инжекцию неосновных носителей заряда в зону базы, а проводимость — током эмиттера. Характер влияния таков, что создаёт на вольт-амперной характеристике зону с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Все транзисторы включают совокупность областей с n- и p-проводимостью, и для большинства типов транзисторов существует комплиментарная пара, в которой n-области одного соответствуют p-областям другого и наоборот (нет комплиментарной пары у транзисторов с переходами типа металл-полупроводник). Однако вследствие существенного различия подвижности электронов проводимости и дырок технические характеристики у транзисторов разной проводимости сильно отличаются.

Транзисторы могут выполняться с несколькими одинаковыми электродами, например несколькими эмиттерами, базами или затворами. Как правило такие транзисторы используются в интегральных микросхемах для построения сложных управляющих структур.

В качестве полупроводника для транзисторов используются различные материалы:

Помимо основных типов существует множество разновидностей как биполярных транзисторов — транзистор Шоттки, лавинный транзистор, супер-бэта-транзистор (дрейфовый), так и полевых — транзистор с барьером Шоттки.

Также существует множество конструктивных вариантов исполнения, которые тем не менее могут иметь особенности основных характеристик:

  • точечный (вышли из употребления),
  • плоскостной,
  • точечно-плоскостной;

а также технологических:

  • с выращенными переходами,
  • сплавной,
  • диффузионный,
  • сплавно-диффузионный,
  • эпитаксиальный,
  • с ионной имплантацией,
  • конверсионный.

Существуют также варианты транзисторов, конструктивно предназначенные быть чувствительными к внешним полям. Таковы фототранзистор и магнитотранзистор.

  • Фототранзистор — биполярный транзистор, чувствительный к свету. Светочувствительность его определяется генерированием излучением неосновных носителей заряда в области базы, что приводит к изменению тока между коллектором и эмиттером. Может не иметь вывода базы.
  • Магнитотранзистор — транзистор, чувствительный к магнитному полю. Его действие основано на зависимости поведения неосновных носителей заряда в области базы от приложенного магнитного поля.

Среди всех вышеуказанных типов и их разновидностей не все являются равноупотребительными на практике, мало того, точечные транзисторы — это давно "вымершие" "мамонты" (кстати именно эта разновидность транзисторов была открыта первыми). Практически полностью вытеснен из употребления в современных схемах однопереходной транзистор. Стал вымирающим и униполярный транзистор (был изобретён раньше, чем МДП), сильно сдал свои позиции биполярный транзистор. Но он пока является непревзойдённым (по крайней мере в серийных образцах) в силовой технике и на высоких частотах по сравнению с МДП, но по высокочастотным свойствам на порядок уступает нанолампам (0,47 ТГц).

Обозначения транзисторов[править]

Условные обозначения транзисторов: биполярные а) общее обозначение (в корпусе), б) без корпуса (буквами обозначены база, эмиттер и коллектор), в) с отводом от корпуса, г) с корпусом, соединённым с коллектором, д) с несколькими эмиттерами, е) с барьером Шоттки; ж) Однопереходный транзистор (двухбазный диод); з) полевые транзисторы с управляющим переходом (буквами обозначены затвор, исток исток); и) МДП-транзисторы и индуцированным каналом (обогащённого типа), к) со встроенным каналом, л) с отдельным выводом подложки, м) с несколькими затворами.

Общее обозначение транзисторов включает отрезок, обозначающий базовую структуру, к которому примыкают обозначения электродов, базы, эмиттера, коллектора, затвора, истока, стока в виде отводов от базовой структуры. У биполярного транзистора наклонные отводы обозначают эмиттер (со стрелкой) и коллектор (без стрелки), перпендикулярный — базу. Эмиттер и коллектор обычно рисуют с одной стороны, базу с другой, но у многоэмиттерных, многоколлекторных и многобазных это правило может не выполняться. Однопереходный транзистор рисуется как биполярный с двумя базами и без коллектора. У полевых транзисторов все отводы рисуются од прямым углом к базовой линии, сток, исток, подложка с одной стороны, затвор с другой. У транзисторов с управляющим переходом на затворе рисуется стрелка, изолированный же затвор обозначается отдельным отрезком, параллельным базовой структуре, а стрелка рисуется у подложки. Направление стрелки обозначает проводимость структуры, к которому подведён электрод: внутрь — p, наружу — n, и тем самым определяет тип проводимости прибора.

Для позиционного обозначения транзисторов по ЕСКД используются латинские буквы VT (вэ-тэ), или просто V. На зарубежных схемах используются также обозначения Q, T, M. Ранее в СССР также использовалось обозначение Т (буква кириллицы тэ).

История[править]

В 1926-1928 годах Лилиенфильдом была предложена идея МДП-транзистора.

В 1953 году Дейки и Росс предложили и реализовали транзистор с управляющим переходом.

В 1958 году Бардин и Браттейн реализовали биполярный транзистор.

В 1960 году был изготовлен первый МДП-транзистор.

В 1966 году Мидом предложен и реализован полевой транзистор с барьером Шоттки.

Применение[править]

Основное применение транзисторов — как усилительный элемент в различных схемах. Как у биполярных, так и у полевых транзисторов существует три схемы включения, которые обозначаются по общему электроду. У биполярных это схема с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой. У полевых — с общим истоком, общим стоком и общим затвором.

Схемы с общим эмиттером и общим истоком используются как усилители напряжения. Схемы с общим коллектором и общим стоком — как усилители тока. Схемы с общей базой и общим затвором непригодны для усиления мощности сигнала, но применяются для преобразования сопротивления.


Итак добавляю от себя: Здесь много чего написано о транзисторах, но ничего по сути... Возникает вопрос, а что с ним эдакое можно сделать? Отвечу, можно например сделать светодиодную мигалку как на милицейских машинах, или кнопочкой, как в телефоне, запустить станок с асинхронным двигателем, например, 10 000 Ватт..., здесь есть место для фантазии :-D. Лад, теперь по теме. Что б понять как работает транзистор надо прочитать сначала основную часть статьи и посмотреть рисунки... Значит, представьте что у вас не одна ножка базы а две!!! Представив это можно разделить транзистор на две цепи, назовем их большая и малая. Малая цепь - это цепь эмиттер - база (далее э-б) Большая цепь - это колектор база (к-б)... Значит, далее все просто, в малую цепь э-б включаем источник питания, например батарейку... В большую цепь включаем нагрузку..., опытные паяльники..., э.э.э радио-любители зовут ее "Rн" (т.с. сопротивление нагрузки), в нашем случае пускай это будет лампочка... Значит, полярность батарейки выбираем соответственно типу транзистора p-n-p - это + - +, n-р-n - это - + -, если эмиттер "р", значит к нему +... На большей цепи к-б между к и б вешаем лампочку, вуаля светится... Так разобрались... Идем дальше, а дальше нужно опять из двух ножек сделать одну... Сделали? Значит у нас выходит цепь + батарейки к эмиттеру минус к лампоче второй провод от лампочки к колектору, и базу тоже на минус, значит, если база присоединена к минусу лампочка светится, если отсоединена, то не светится... Просто? Пока это эксперемент, не выносите дальше листа бумаги... Так как у нас есть еще понятие "h21э" - это коэффициэнт усиления... Относящийся к базе транзистора, а зничит он во сколько раз транзистор усиливает ток базы... И в нашей выше описаной схеме надо применить резистор, дабы транзистор не отбросил ножки... Теперь навожу ясность... Ток базы должен быть в h21э раза меньше чем проходящий ток через эмиттер - колектор, т.с. это значит, что транзистор с h21э - 30мин., усиливает ток базы в 30 раз, значит для полного накала лампочки нужно что б на базе было в 30 раз меньше тока чем нужно лампочке... И ограничит его резистор ну это уже другая тема... П.с. транзистор - как мужик, правая нога - эмиттер, левая - коллектор..., база..., ну да ладно..., удачи в познаниях!

Ссылки[править]

См. также[править]

Хочешь уточнить, добавить или исправить текст?
Редактировать статью Подписаться на обновления