Transistor elektr signallarini kuchaytirish, teskari o'zgartirish, o'zgartirish, shuningdek, turli xil qurilmalarning elektron zanjirlarida elektr impulslarini almashtirish uchun mo'ljallangan yarim o'tkazgichli qurilma. Kristallardan foydalanadigan bipolyar tranzistorlar mavjud n- Va p- turi va bir turdagi o'tkazuvchanlikka ega germaniy yoki kremniy kristalida tayyorlangan maydon effektli (unipolyar) tranzistorlar.

Bipolyar tranzistorlar

Tranzistorlardagi fizik jarayonlar p-n-p- turi va n-p-n- bir xil turdagi. Ularning farqi shundaki, tranzistorlar asoslaridagi oqimlar p-n-p- turi asosiy zaryad tashuvchilar - teshiklar va tranzistorlarda tashiladi n-p-n-turi - elektronlar.

Transistorning har bir o'tish joyi emitent ( B-E) va kollektor ( B-K) oldinga yoki teskari yo'nalishda yoqilishi mumkin. Bunga qarab, tranzistorning uchta ish rejimi mavjud:

• kesish rejimi- ikkalasi ham p-n- tranzistor orqali nisbatan kichik oqim o'tganda, ulanishlar yopiq I 0 ozchilikning zaryad tashuvchilari tufayli;
• to'yinganlik rejimi- ikkalasi ham p-n- o'tish joylari ochiq;
• faol rejim- biri p-n-o'tishlar ochiq, ikkinchisi esa yopiq.

Chiqib ketish va to'yinganlik rejimlarida tranzistorni boshqarish deyarli yo'q. Faol rejimda tranzistor vazifani bajaradi faol element signallarni kuchaytirish, tebranishlarni hosil qilish, kommutatsiya qilish va boshqalar uchun elektr sxemalari.

Agar emitent o'tish joyidagi kuchlanish to'g'ridan-to'g'ri bo'lsa va kollektor birikmasida u teskari bo'lsa, u holda tranzistorning bunday yoqishi normal hisoblanadi, agar kuchlanishlarning polaritesi qarama-qarshi bo'lsa, u teskari bo'ladi;

Umumiy emitentli tranzistorni yoqish pallasida kollektorga manba emfning salbiy potentsialini va emitentga ijobiy potentsialni qo'llash orqali (21-rasm) biz shu bilan emitent o'tish joyini ochdik. E-B va kollektorni yopdi B-TO, kollektor oqimi esa Men K0 =Men E0 =men 0 kichik, u ozchilik tashuvchilarning kontsentratsiyasi bilan belgilanadi (bu holda elektronlar). Emitent va tayanch o'rtasida oldinga yo'nalishda kichik kuchlanish (0,3-0,5 V) qo'llanilsa. p-n- o'tish E-B, keyin sodir bo'ladi in'ektsiya emitentdan poydevorgacha bo'lgan teshiklar emitent oqimini hosil qiladi - I. Bazadagi teshiklar qisman erkin elektronlar bilan qayta birlashadi, lekin ayni paytda tashqi kuchlanish manbasidan E B(E B <E R) yangi elektronlar bazaga kirib, asosiy oqim hosil qiladi I B.

21-rasm - Bipolyar tranzistorning ulanish sxemasi

Transistordagi tayanch yupqa qatlam shaklida qilinganligi sababli, teshiklarning faqat kichik bir qismi bazaning elektronlari bilan qayta birlashadi va ularning asosiy qismi kollektor birikmasiga etib boradi. Bu teshiklar kollektor birikmasining elektr maydoni tomonidan tutiladi, bu esa teshiklarni tezlashtiradi. Emitentdan kollektorga kiradigan teshiklarning oqimi qarshilik orqali yopiladi R K va EMF bilan kuchlanish manbai E K, kollektor oqimini hosil qiladi I K tashqi zanjirda.

Kommutatsiya davri deb ataladigan tranzistorli kommutatsiya pallasida (21-rasm) oqimlarning nisbatini yozamiz. umumiy emitent(OE),

Kollektor oqimining emitent oqimiga nisbati deyiladi joriy uzatish koeffitsienti

asosiy oqim qayerdan keladi?

OE bilan tranzistor uchun ulanish davri kirish pallasida past tayanch oqimi va kuchlanish va oqimdagi kirish signalining kuchayishi tufayli eng keng tarqalgan. Tranzistorning asosiy xossalari uning turli davrlaridagi tok va kuchlanish nisbati va ularning bir-biriga o'zaro ta'siri bilan belgilanadi.

Transistor to'g'ridan-to'g'ri oqim, kichik o'zgaruvchan signal, katta o'zgaruvchan signal va kommutatsiya (impuls) rejimida ishlashi mumkin.

Kirish oilalari

va dam olish kunlari

OE bilan zanjirdagi tranzistorning statik xarakteristikalari rasmda keltirilgan. 22. Ularni tajriba yoki hisoblash natijasida olish mumkin.

Shakl 22 - Kirish va chiqish statik xarakteristikalari oilalari

Chiqishdagi kuchlanish va oqimlarni kirishdagi oqim va kuchlanish bilan bog'laydigan xususiyatlar oilalari deyiladi. uzatish xususiyatlari yoki nazorat qilish xususiyatlari(23-rasm).

23-rasm-Uzatish xususiyatlari

Bipolyar tranzistorlar tasniflangan:

• quvvat sarfi (past quvvat (0,3 Vt gacha), o'rtacha quvvat (0,3 Vt dan 1,5 Vt gacha) va yuqori quvvat (1,5 Vt dan ortiq));
• chastota xususiyatlari bo'yicha (past chastotali (3 MGts gacha), o'rta chastotali (3_30 MGts), yuqori (30_300 MGts) va ultra yuqori chastotali (300 MGts dan ortiq));
• maqsadi bo'yicha: universal, kuchaytirgich, generator, kommutatsiya va impuls.

Bipolyar tranzistorlarni belgilashda birinchi navbatda manba yarimo'tkazgich materialini ko'rsatadigan harf yoki raqamni yozing: G yoki 1 - germaniy, K yoki 2 - kremniy; keyin 1 dan 9 gacha bo'lgan raqam (1, 2 yoki 3 - past chastotali, 4, 5 yoki 6 - yuqori chastotali, 7, 8 yoki 9 - past, o'rta yoki yuqori quvvatli har bir guruhda mos ravishda ultra yuqori chastotali). 01 dan 99 gacha bo'lgan keyingi ikkita raqam ishlab chiqishning seriya raqami bo'lib, oxirida harf (A va undan yuqori) qurilmaning parametrik guruhini, masalan, tranzistorning besleme kuchlanishini va boshqalarni ko'rsatadi.

Masalan, GT109G tranzistori: past chastotali germaniy, oqim uzatish koeffitsienti bilan past quvvat h 21E= 100_250, U K= 6 V, I K= 20 mA (doimiy oqim).

Dala effektli tranzistor

Dala effektli tranzistor yarimo'tkazgichli qurilma bo'lib, unda drenaj oqimi ( BILAN) yarimo'tkazgichli kanal orqali P- yoki R-turi darvoza o'rtasida kuchlanish qo'llanilganda paydo bo'ladigan elektr maydoni tomonidan boshqariladi ( Z) va manba ( VA).

Dala effektli tranzistorlar ishlab chiqariladi:

- pn-birikma tipidagi boshqaruv eshigi bilan yuqori chastotali (12_18 GGts gacha) konvertor qurilmalarida foydalanish uchun. Ularning diagrammadagi belgilari rasmda ko'rsatilgan. 24, A, b;

- izolyatsiya qilingan bilan(dielektrik qatlam) deklanşör 1_2 gigagertsgacha bo'lgan chastotalarda ishlaydigan qurilmalarda foydalanish uchun. Ular yoki undan qilingan o'rnatilgan kanal MDP_structure shaklida (24-rasmdagi ularning belgisiga qarang, V Va G), yoki bilan induktsiyalangan kanal MOS strukturasi shaklida (24-rasmda ularning belgisiga qarang, d, e).

Shakl 24-Dala effektli tranzistorlarning turlari

Darvoza turiga ega bo'lgan dala effektli tranzistor uchun o'tish davri p-n- o'tish va kanal n-turi, uning chiqish xarakteristikalari oilasi TUSHUNARLI= f(AQSh), U Z = const va darvoza xususiyati TUSHUNARLI= f(UZ), U C= const shaklda ko'rsatilgan. 25.

Shakl 25 - Dala effektli tranzistorning ulanish sxemasi va uning drenaj xarakteristikasi

Drenaj chiqishlarini ulashda BILAN va manba VA quvvat manbaiga Un kanal orqali n- oqimning turi TUSHUNARLI, chunki p-n- o'tish kanalning kesmasiga to'g'ri kelmaydi (25-rasm, A).

Bunday holda, zaryad tashuvchilari kanalga kiradigan elektrod deyiladi manba, va asosiy zaryad tashuvchilar kanalni tark etadigan elektrod deyiladi drenaj.

Kanalning kesimini tartibga solish uchun ishlatiladigan elektrod deyiladi deklanşör. Ortib borayotgan teskari kuchlanish bilan U Z kanal kesimi kamayadi, uning qarshiligi oshadi va drenaj oqimi kamayadi TUSHUNARLI.

Shunday qilib, oqim nazoratini to'kib tashlang TUSHUNARLI ga teskari kuchlanish qo'llanilganda paydo bo'ladi p-n- eshikdan o'tish Z. Darvoza-manba pallasida teskari oqimlarning kichikligi tufayli, drenaj oqimini boshqarish uchun zarur bo'lgan quvvat ahamiyatsiz.

Zo'riqish ostida -U Z = -U ZO, chaqirildi kesish kuchlanishi, kanal kesimi to'liq zaryad tashuvchilari tugagan to'siq qatlami bilan qoplanadi va drenaj oqimi I CO(kesish oqimi) ozchilik zaryad tashuvchilar tomonidan belgilanadi p-n-o'tish (25-rasmga qarang, b).

Dala effektli tranzistorning sxematik tuzilishi induktsiyalangan n- kanal 26-rasmda ko'rsatilgan. Manbaga nisbatan eshik kuchlanishi nolga teng bo'lganda va drenajda kuchlanish mavjud bo'lganda, drenaj oqimi ahamiyatsiz bo'lib chiqadi. Sezilarli drenaj oqimi faqat manbaga nisbatan musbat qutbli kuchlanish darvozaga qo'llanilganda paydo bo'ladi. chegara kuchlanish U ZPOR.

26-rasm - Induktsiyalangan n-kanalli dala effektli tranzistorning sxematik tuzilishi

Bundan tashqari, elektr maydonining dielektrik qatlam orqali yarimo'tkazgichga kirishi natijasida eshik kuchlanishidan kattaroq. U ZPOR, darvoza ostidagi yarimo'tkazgich yuzasida teskari qatlam paydo bo'ladi, bu manbani drenaj bilan bog'laydigan kanaldir.

Kanalning qalinligi va kesimi eshik kuchlanishining o'zgarishi bilan o'zgaradi va drenaj oqimi mos ravishda o'zgaradi. Drenaj oqimi induktsiyali eshikli dala effektli tranzistorda shunday boshqariladi. Dala effektli tranzistorlarning eng muhim xususiyati ularning yuqori kirish qarshiligi (bir necha megaohm tartibida) va past kirish oqimidir. Dala effektli tranzistorlarning asosiy parametrlaridan biri hisoblanadi qiyaligi S drenaj eshigi xususiyatlari (25-rasmga qarang, V). Masalan, KP103Zh tipidagi dala effektli tranzistor uchun S= (3...5) mA/V.

"Tranzistor" so'zi ikki so'zdan iborat: uzatish va qarshilik. Birinchi so'z ingliz tilidan "uzatilish", ikkinchisi "qarshilik" deb tarjima qilingan. Shunday qilib, bu baza va emitent (asosiy oqim) y o'rtasidagi kuchlanish va dala effektli tranzistorlar darvozasi va manbai o'rtasidagi kuchlanish bilan tartibga solinadigan qarshilikning maxsus turi.

Dastlab, ushbu yarimo'tkazgichli qurilma uchun bir nechta nomlar taklif qilingan: yarimo'tkazgich triodi, kristall triod, lotatron, ammo natijada ular amerikalik muhandis va fantast yozuvchisi, Uilyam Shoklining do'sti Jon Pirs tomonidan taklif qilingan "tranzistor" nomiga asoslanishdi.

Birinchidan, tarixga bir oz sho'ng'ib olaylik, keyin bugungi kunda bozorda keng tarqalgan elektron komponentlardan tranzistorlarning ayrim turlarini ko'rib chiqaylik.

Uilyam Shokli, Uolter Brattain va Jon Bardin Bell Laboratoriyasida jamoa bo‘lib 1947-yil 16-dekabrda birinchi funktsional bipolyar tranzistorni yaratdilar, o‘sha yilning 23-dekabrida olimlar tomonidan rasman va ommaviy ravishda namoyish etildi. Bu nuqta-nuqtali tranzistor edi.

Deyarli ikki yarim yil o'tgach, birinchi germaniy planar tranzistor paydo bo'ldi, keyin qotishma, elektrokimyoviy, diffuziya mesa tranzistori va nihoyat, 1958 yilda Texas Instruments birinchi kremniy tranzistorini, keyin esa 1959 yilda birinchi planar kremniy tranzistorini chiqardi. Jan Herni tomonidan yaratilgan, Natijada, germaniy kremniy bilan almashtirildi va planar texnologiya tranzistorlar ishlab chiqarishning asosiy texnologiyasi sifatida faxrlandi.

Adolat uchun shuni ta'kidlaymizki, 1956 yilda Uilyam Shokli, Jon Bardin va Uolter Bratten "yarim o'tkazgichlarni o'rganish va tranzistor effektini kashf etganliklari uchun" fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi.

Dala effektli tranzistorlarga kelsak, birinchi patent arizalari 20-asrning 20-yillari o'rtalarida topshirilgan, masalan, Germaniyada fizik Yuliy Edgar Lilienfeld 1928 yilda dala effektli tranzistorlarning ishlash printsipini patentlagan. Biroq, dala effektli tranzistorning o'zi birinchi marta 1934 yilda nemis fizigi Oskar Xayl tomonidan patentlangan.

Dala effektli tranzistorning ishlashi asosan maydonning elektrostatik ta'siridan foydalanadi, bu jismoniy jihatdan sodda, shuning uchun maydon effektli tranzistorlar g'oyasi bipolyar tranzistorlar g'oyasidan oldin paydo bo'lgan. Birinchi dala effektli tranzistor birinchi marta 1960 yilda ishlab chiqarilgan. Natijada, 20-asrning 90-yillariga yaqinroq, MOS texnologiyasi (metall-oksid-yarim o'tkazgichli dala effektli tranzistor texnologiyasi) ko'plab sohalarda, shu jumladan IT sektorida hukmronlik qila boshladi.

Ko'pgina ilovalarda tranzistorlar vakuum naychalarini almashtirdi va integral mikrosxemalar yaratishda haqiqiy kremniy inqilob sodir bo'ldi. Shunday qilib, bugungi kunda analog texnologiyada bipolyar tranzistorlar ko'proq qo'llaniladi va raqamli texnologiyada ular asosan qo'llaniladi.

Maydonning tuzilishi va ishlash printsipi alohida maqolalar mavzusidir, shuning uchun biz ushbu nozikliklar haqida to'xtalmaymiz, balki aniq misollar yordamida mavzuni sof amaliy nuqtai nazardan ko'rib chiqamiz.

Ma'lumki, ishlab chiqarish texnologiyasiga ko'ra tranzistorlar ikki turga bo'linadi: dala effektli va bipolyar. Bipolyarlar, o'z navbatida, o'tkazuvchanlikka ko'ra n-p-n - teskari o'tkazuvchan tranzistorlarga va p-n-p - oldinga o'tkazuvchan tranzistorlarga bo'linadi. Dala effektli tranzistorlar mos ravishda n-tipli va p-tipli kanalga ega. Dala effektli tranzistorning eshigi izolyatsiyalangan (IGBT tranzistorlari) yoki pn birikmasi shaklida bo'lishi mumkin. Men o'rnatilgan kanal yoki induktsiyalangan kanal bilan kelaman.

Transistorlarni qo'llash sohalari ularning xarakteristikalari bilan belgilanadi va tranzistorlar ikki rejimda ishlashi mumkin: kalit rejimida yoki kuchaytirgich rejimida. Birinchi holda, tranzistor ish paytida to'liq ochiq yoki to'liq yopiladi, bu esa nazorat qilish uchun kichik oqim yordamida muhim yuklarga elektr ta'minotini boshqarish imkonini beradi. Va kuchaytirish rejimida yoki boshqacha qilib aytganda - dinamik rejimda tranzistorning xususiyati kirish, nazorat qilish signalidagi kichik o'zgarish bilan chiqish signalini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Keyinchalik, turli xil tranzistorlar misollarini ko'rib chiqaylik.

2N3055 - TO-3 paketidagi bipolyar npn tranzistor. Bu dinamik rejimda ishlaydigan yuqori sifatli audio kuchaytirgichlarning chiqish bosqichlarining elementi sifatida mashhur. Qoida tariqasida, u qo'shimcha p-n-p ukasi MJ2955 bilan birgalikda ishlatiladi. Ushbu tranzistor kommutatsiya rejimida ham ishlashi mumkin, masalan, transformator past chastotali invertorlarda 12 dan 220 voltgacha 50 Gts, 2n3055 juftligi surish-pull konvertorini boshqaradi.

Shunisi e'tiborga loyiqki, ish paytida ushbu tranzistor uchun kollektor-emitter kuchlanishi 70 voltga, oqim esa 15 amperga yetishi mumkin. TO-3 korpusi, agar kerak bo'lsa, uni radiatorga qulay tarzda ulash imkonini beradi. Statik oqim o'tkazish koeffitsienti 15 dan 70 gacha, bu tranzistor bazasi 7 ampergacha bo'lgan oqimga bardosh berishiga qaramay, hatto kuchli yuklarni ham samarali boshqarish uchun etarli. Ushbu tranzistor 3 MGts gacha bo'lgan chastotalarda ishlashi mumkin.

KT315 mahalliy kam quvvatli bipolyar tranzistorlar orasida afsonadir. Ushbu n-p-n tipidagi tranzistor birinchi marta 1967 yilda yorug'likni ko'rgan va shu kungacha havaskor radio hamjamiyatida mashhur. Uning qo'shimcha juftligi KT361. Kam quvvatli davrlarda dinamik va kommutatsiya rejimlari uchun ideal.

Maksimal ruxsat etilgan kollektor-emitter kuchlanishi 60 volt bo'lgan ushbu yuqori chastotali tranzistor o'zidan 100 mA gacha bo'lgan oqimni o'tkazishga qodir va uning kesish chastotasi kamida 250 MGts ni tashkil qiladi. Asosiy oqim 50 mA bilan cheklanganligiga qaramasdan, joriy uzatish koeffitsienti 350 ga etadi.

Dastlab, tranzistor faqat kengligi 7 mm va balandligi 6 mm bo'lgan KT-13 plastik qutisida ishlab chiqarilgan, ammo yaqinda uni TO-92 korpusida ham topish mumkin, masalan, Integral OAJ tomonidan ishlab chiqarilgan.

KP501 - izolyatsiyalangan eshikli kam quvvatli dala effektli n-kanalli tranzistor. U boyitilgan n-kanalga ega, uning qarshiligi modifikatsiyaga (A, B, C) qarab 10 dan 15 Ohmgacha. Ushbu tranzistor, ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilanganidek, aloqa uskunalari, telefonlar va boshqa elektron qurilmalarda foydalanish uchun mo'ljallangan.

Ushbu tranzistorni signal tranzistori deb atash mumkin. Kichik TO-92 korpusi, maksimal drenaj manbai kuchlanishi - 240 voltgacha, maksimal drenaj oqimi - 180 mA gacha. Darvoza sig'imi 100 pF dan kam. E'tiborli tomoni shundaki, eshik chegarasidagi kuchlanish 1 dan 3 voltgacha bo'lib, boshqaruvni juda va juda arzon narxlarda amalga oshirishga imkon beradi. Signal darajasini o'zgartiruvchi sifatida ideal.

irf3205 - HEXFET texnologiyasidan foydalangan holda n-kanalli dala effektli tranzistor. Yuqori chastotali invertorlar, masalan, avtomobillar uchun quvvat kaliti sifatida mashhur. Bir nechta korpuslarni parallel ravishda ulash orqali muhim oqimlar uchun mo'ljallangan konvertorlarni qurish mumkin.

Bunday tranzistor uchun maksimal oqim 75A ga etadi (cheklov TO-220 korpusining dizayni bilan kiritilgan) va maksimal drenaj manbai kuchlanishi 55 voltni tashkil qiladi. Kanalning qarshiligi faqat 8 mOm. 3250 pF eshik sig'imi yuqori chastotalarda haydash uchun kuchli haydovchini talab qiladi, ammo bugungi kunda bu muammo emas.

TO-3P paketidagi FGA25N120ANTD quvvat izolyatsiyalangan eshik bipolyar tranzistor (IGBT). 1200 voltlik drenaj manbai kuchlanishiga bardosh berishga qodir, maksimal drenaj oqimi 50 amperni tashkil qiladi. Ushbu darajadagi zamonaviy IGBT tranzistorlarining ishlab chiqarish xususiyati ularni yuqori voltli deb tasniflash imkonini beradi.

Qo'llash doirasi: inverter tipidagi quvvat konvertorlari, masalan, induksion isitgichlar, payvandlash mashinalari va yuqori kuchlanishli elektr ta'minoti uchun mo'ljallangan boshqa yuqori chastotali konvertorlar. Yuqori quvvatli ko'prik va yarim ko'prikli rezonansli konvertorlar, shuningdek, qattiq almashtirish ilovalari uchun ideal, u o'rnatilgan yuqori tezlikli diodga ega.

Biz bu erda tranzistorlarning bir nechta turlarini ko'rib chiqdik va bu bugungi kunda bozorda elektron komponentlar modellarining ko'pligining kichik bir qismidir.

Qanday bo'lmasin, siz o'zingizning maqsadlaringiz uchun mos tranzistorni osongina tanlashingiz mumkin, xayriyatki, ular uchun hujjatlar bugungi kunda Internetda barcha xususiyatlarni har tomonlama taqdim etadigan ma'lumotlar jadvallari ko'rinishida mavjud. Zamonaviy tranzistorlarning paket turlari har xil bo'lib, SMD va chiqish versiyalari ko'pincha bir xil model uchun mavjud.

Andrey Povniy

Kerakli tushuntirishlar berildi, keling gapga o'tamiz.

Transistorlar. Ta'rif va tarix

Transistor- elektron yarimo'tkazgichli qurilma, unda ikkita elektrod zanjiridagi oqim uchinchi elektrod tomonidan boshqariladi. (transistors.ru)

Juda tez, tranzistorlar turli elektron qurilmalarda vakuum naychalarini almashtirdilar. Shu munosabat bilan bunday qurilmalarning ishonchliligi oshdi va ularning hajmi sezilarli darajada kamaydi. Va bugungi kunga qadar, mikrosxema qanchalik "murakkab" bo'lmasin, u hali ham ko'plab tranzistorlarni (shuningdek, diodlar, kondansatörler, rezistorlar va boshqalar) o'z ichiga oladi. Faqat juda kichiklar.

Aytgancha, dastlab "tranzistorlar" rezistorlar edi, ularning qarshiligi qo'llaniladigan kuchlanish miqdori yordamida o'zgartirilishi mumkin edi. Agar jarayonlar fizikasini e'tiborsiz qoldiradigan bo'lsak, unda zamonaviy tranzistor ham unga berilgan signalga bog'liq bo'lgan qarshilik sifatida ifodalanishi mumkin.

Dala effekti va bipolyar tranzistorlar o'rtasidagi farq nima? Javob ularning ismlarida yotadi. Bipolyar tranzistorda zaryad uzatish kiradi Va elektronlar, Va teshiklar ("encore" - ikki marta). Va dalada (aka unipolyar) - yoki elektronlar, yoki teshiklar.

Shuningdek, ushbu turdagi tranzistorlar qo'llash sohalarida farqlanadi. Bipolyarlar asosan analog texnologiyada, dalada esa raqamli texnologiyalarda qo'llaniladi.

Va nihoyat: har qanday tranzistorlarni qo'llashning asosiy sohasi- qo'shimcha quvvat manbai tufayli zaif signalning kuchayishi.

Bipolyar tranzistor. Ish printsipi. Asosiy xususiyatlar

Tranzistorning qanday ishlashi fizikasini ko'rib chiqishdan oldin, keling, umumiy muammoni ko'rib chiqaylik.


Bu quyidagicha: emitent va kollektor o'rtasida kuchli oqim oqadi ( kollektor oqimi) va emitent va tayanch o'rtasida zaif nazorat oqimi mavjud ( asosiy oqim). Kollektor oqimi asosiy oqimning o'zgarishiga qarab o'zgaradi. Nega?
Keling, tranzistorning p-n o'tishlarini ko'rib chiqaylik. Ulardan ikkitasi bor: emitter-bazasi (EB) va tayanch-kollektor (BC). Transistorning faol ish rejimida ularning birinchisi oldinga, ikkinchisi esa teskari yo'nalish bilan bog'langan. P-n o'tish joylarida nima sodir bo'ladi? Aniqroq bo'lish uchun biz n-p-n tranzistorini ko'rib chiqamiz. P-n-p uchun hamma narsa o'xshash, faqat "elektronlar" so'zini "teshiklar" bilan almashtirish kerak.

EB ulanishi ochiq bo'lganligi sababli, elektronlar bazaga osongina "o'tadi". U erda ular qisman teshiklari bilan qayta birlashadilar, lekin O Ularning aksariyati, taglikning kichik qalinligi va past doping tufayli, tayanch-kollektorga o'tishga erishadilar. Bu, biz eslaganimizdek, teskari yo'nalishdir. Va bazadagi elektronlar ozchilik zaryad tashuvchilari bo'lgani uchun, o'tishning elektr maydoni ularni engishga yordam beradi. Shunday qilib, kollektor oqimi faqat emitent oqimidan bir oz kamroq. Endi qo'llaringizga e'tibor bering. Agar siz bazaviy oqimni oshirsangiz, EB o'tish joyi ko'proq ochiladi va ko'proq elektronlar emitent va kollektor o'rtasida sirpanish imkoniyatiga ega bo'ladi. Va kollektor oqimi dastlab asosiy oqimdan kattaroq bo'lgani uchun, bu o'zgarish juda sezilarli bo'ladi. Shunday qilib, bazada qabul qilingan zaif signal kuchayadi. Yana bir bor, kollektor oqimining katta o'zgarishi asosiy oqimdagi kichik o'zgarishlarning mutanosib aksidir.

Bipolyar tranzistorning ishlash printsipi sinfdoshimga suv krani misolida tushuntirilganini eslayman. Undagi suv kollektor oqimidir va asosiy nazorat oqimi tugmachani qanchalik aylantiramiz. Krandan suv oqimini oshirish uchun kichik kuch (nazorat harakati) etarli.

Ko'rib chiqilayotgan jarayonlardan tashqari, tranzistorning p-n o'tish joylarida bir qator boshqa hodisalar ham sodir bo'lishi mumkin. Misol uchun, tayanch-kollektor birikmasida kuchlanishning kuchli ortishi bilan, zarba ionizatsiyasi tufayli ko'chki zaryadining ko'payishi boshlanishi mumkin. Va tunnel effekti bilan birlashganda, bu birinchi navbatda elektr uzilishini, keyin esa (oqim kuchayishi bilan) termal buzilishni keltirib chiqaradi. Shu bilan birga, tranzistordagi termal buzilish elektr uzilishisiz (ya'ni, kollektor kuchlanishini buzilish kuchlanishiga oshirmasdan) sodir bo'lishi mumkin. Buning uchun kollektor orqali bitta ortiqcha oqim etarli bo'ladi.

Yana bir hodisa, kollektor va emitent o'tish joylaridagi kuchlanishlar o'zgarganda, ularning qalinligi o'zgarishi bilan bog'liq. Va agar taglik juda nozik bo'lsa, yopilish effekti paydo bo'lishi mumkin (poydevorning "teshilishi" deb ataladigan narsa) - kollektor birikmasi va emitent birikmasi o'rtasidagi aloqa. Bunday holda, tayanch hududi yo'qoladi va tranzistor normal ishlashni to'xtatadi.

Transistorning normal faol ish rejimida tranzistorning kollektor oqimi ma'lum bir necha marta asosiy oqimdan kattaroqdir. Bu raqam chaqiriladi joriy daromad va tranzistorning asosiy parametrlaridan biri hisoblanadi. Belgilangan h21. Agar tranzistor kollektorga yuklamasdan yoqilgan bo'lsa, u holda doimiy kollektor-emitter kuchlanishida kollektor oqimining asosiy oqimga nisbati beradi. statik oqimning kuchayishi. Bu o'nlab yoki yuzlab birliklarga teng bo'lishi mumkin, ammo shuni hisobga olish kerakki, haqiqiy davrlarda bu koeffitsient yuk yoqilganda, kollektor oqimi tabiiy ravishda kamayadi.

Ikkinchi muhim parametr - bu tranzistorning kirish qarshiligi. Ohm qonuniga ko'ra, bu baza va emitent o'rtasidagi kuchlanishning bazaning nazorat oqimiga nisbati. U qanchalik katta bo'lsa, tayanch oqimi qanchalik past bo'lsa va daromad shunchalik yuqori bo'ladi.

Bipolyar tranzistorning uchinchi parametri kuchlanish ortishi. Bu chiqish (emitter-kollektor) va kirish (baza-emitter) o'zgaruvchan kuchlanishlarning amplitudasi yoki samarali qiymatlari nisbatiga teng. Birinchi qiymat odatda juda katta (birliklar va o'nlab voltlar), ikkinchisi esa juda kichik (voltsning o'ndan bir qismi) bo'lgani uchun bu koeffitsient o'n minglab birliklarga yetishi mumkin. Shunisi e'tiborga loyiqki, har bir tayanch nazorat signali o'z kuchlanishiga ega.

Transistorlar ham bor chastotali javob, bu tranzistorning chastotasi kesilgan kuchaytirish chastotasiga yaqinlashadigan signalni kuchaytirish qobiliyatini tavsiflaydi. Gap shundaki, kirish signalining chastotasi oshishi bilan daromad kamayadi. Buning sababi, asosiy jismoniy jarayonlarning sodir bo'lish vaqti (tashuvchilarning emitentdan kollektorga o'tish vaqti, sig'imli to'siqli ulanishlarning zaryadlanishi va zaryadsizlanishi) kirish signalining o'zgarishi davriga mutanosib bo'ladi. . Bular. tranzistor oddiygina kirish signalidagi o'zgarishlarga javob berishga vaqt topolmaydi va bir nuqtada uni kuchaytirishni to'xtatadi. Bu sodir bo'ladigan chastota deyiladi chegara.

Shuningdek, bipolyar tranzistorning parametrlari:

• teskari oqim kollektor-emitter
• vaqtida
• teskari kollektor oqimi
• maksimal ruxsat etilgan oqim

N-p-n va p-n-p tranzistorlar uchun belgilar faqat emitentni ko'rsatadigan o'q yo'nalishi bo'yicha farqlanadi. Bu ma'lum bir tranzistorda oqim qanday o'tishini ko'rsatadi.

Bipolyar tranzistorning ishlash rejimlari

1. Teskari faol rejim. Bu erda BC o'tish ochiq, lekin aksincha, EB yopiq. Ushbu rejimda kuchaytirish xususiyatlari, albatta, har qachongidan ham yomonroq, shuning uchun tranzistorlar bu rejimda juda kamdan-kam qo'llaniladi.
2. To'yinganlik rejimi. Ikkala o'tish joyi ham ochiq. Shunga ko'ra, kollektor va emitentning asosiy zaryad tashuvchilari bazaga "yugurishadi" va u erda uning asosiy tashuvchilari bilan faol ravishda qayta birlashadilar. Natijada zaryad tashuvchilarning ortiqcha bo'lishi tufayli, tayanch va p-n o'tish joylarining qarshiligi pasayadi. Shuning uchun, to'yinganlik rejimida tranzistorni o'z ichiga olgan sxema qisqa tutashgan deb hisoblanishi mumkin va bu radio elementning o'zi ekvipotentsial nuqta sifatida ifodalanishi mumkin.
3. Chiqib ketish rejimi. Transistorning ikkala o'tishi ham yopiq, ya'ni. emitent va kollektor o'rtasidagi asosiy zaryad tashuvchilarning oqimi to'xtaydi. Ozchilikdagi zaryad tashuvchilarning oqimlari faqat kichik va boshqarilmaydigan termal o'tish oqimlarini yaratadi. Bazaning qashshoqligi va zaryad tashuvchilar bilan o'tishlari tufayli ularning qarshiligi sezilarli darajada oshadi. Shuning uchun, ko'pincha kesish rejimida ishlaydigan tranzistor ochiq kontaktlarning zanglashiga olib kelishiga ishonishadi.
4. To'siq rejimi Ushbu rejimda taglik to'g'ridan-to'g'ri yoki kollektorga ulangan past qarshilik orqali. Kollektor yoki emitent pallasida rezistor ham mavjud bo'lib, u tranzistor orqali oqimni o'rnatadi. Bu ketma-ket rezistorli diodli sxemaning ekvivalentini yaratadi. Ushbu rejim juda foydali, chunki u kontaktlarning zanglashiga olib, deyarli har qanday chastotada, keng harorat oralig'ida ishlashga imkon beradi va tranzistorlar parametrlariga talab qilmaydi.

Bipolyar tranzistorlar uchun kommutatsiya sxemalari

Transistor uchta kontaktga ega bo'lganligi sababli, umuman olganda, unga quvvat ikkita manbadan ta'minlanishi kerak, ular birgalikda to'rtta chiqishni hosil qiladi. Shuning uchun tranzistor kontaktlaridan biriga ikkala manbadan bir xil belgining kuchlanishi berilishi kerak. Va bu qanday aloqa turiga qarab, bipolyar tranzistorlarni ulash uchun uchta sxema mavjud: umumiy emitent (CE), umumiy kollektor (OC) va umumiy baza (CB). Ularning har biri ham afzalliklarga, ham kamchiliklarga ega. Ularning orasidagi tanlov qaysi parametrlar biz uchun muhim va qaysi birini qurbon qilish mumkinligiga qarab amalga oshiriladi.

Umumiy emitentli ulanish sxemasi

Ammo barcha yaxshiliklarga qo'shimcha ravishda, OE sxemasi ham muhim kamchilikka ega. Bu chastota va haroratning oshishi tranzistorning kuchaytirish xususiyatlarining sezilarli darajada yomonlashishiga olib kelishi bilan bog'liq. Shunday qilib, agar tranzistor yuqori chastotalarda ishlashi kerak bo'lsa, unda boshqa kommutatsiya sxemasidan foydalanish yaxshiroqdir. Masalan, umumiy asos bilan.

Umumiy asosga ega ulanish sxemasi

Umumiy asosli sxemada signal fazasi teskari bo'lmaydi va yuqori chastotalarda shovqin darajasi kamayadi. Ammo, yuqorida aytib o'tilganidek, uning joriy daromadi har doim birlikdan biroz kamroq. To'g'ri, bu erda kuchlanish kuchayishi umumiy emitentli kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Umumiy tayanch sxemasining kamchiliklari ikkita quvvat manbasini ishlatish zarurligini ham o'z ichiga oladi.

Umumiy kollektor bilan ulanish sxemasi

Sizga shuni eslatib o'tamanki, salbiy teskari aloqa - bu chiqish signali kirishga qaytariladi va shu bilan kirish signali darajasini pasaytiradi. Shunday qilib, kirish signali parametrlari tasodifan o'zgarganda avtomatik sozlash sodir bo'ladi

Joriy daromad umumiy emitent pallasida bo'lgani kabi deyarli bir xil. Ammo kuchlanishning kuchayishi kichik (bu sxemaning asosiy kamchiligi). U birlikka yaqinlashadi, lekin har doim undan kamroq. Shunday qilib, quvvat daromadi faqat bir necha o'nlab birliklarga teng.

Umumiy kollektor pallasida kirish va chiqish voltaji o'rtasida faza almashinuvi yo'q. Kuchlanishning kuchayishi birlikka yaqin bo'lgani uchun, chiqish voltaji faza va amplitudadagi kirish kuchlanishiga mos keladi, ya'ni uni takrorlaydi. Shuning uchun bunday sxema emitent izdoshi deb ataladi. Emitent - chunki chiqish kuchlanishi umumiy simga nisbatan emitentdan chiqariladi.

Ushbu ulanish tranzistor bosqichlarini moslashtirish uchun yoki kirish signali manbai yuqori kirish empedansiga ega bo'lganda (masalan, piezoelektrik pikap yoki kondensator mikrofoni) ishlatiladi.

Kaskadlar haqida ikki so'z

Bundan tashqari, yaxshi sezuvchanlik va ayni paytda yaxshi daromadga ega bo'lgan tranzistorga ehtiyoj ham bo'lishi mumkin. Bunday hollarda sezgir, ammo kam quvvatli tranzistorning kaskadi (rasmda VT1) qo'llaniladi, bu esa kuchliroq odamning elektr ta'minotini boshqaradi (rasmda VT2).

Bipolyar tranzistorlarning boshqa ilovalari

Belgilash

Foydali izohlar:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelektronics/133136/#comment_4419173

Teglar: teglar qo'shish

Tranzistorlar faol komponentlar bo'lib, elektron sxemalarda kuchaytirgichlar va kommutatsiya qurilmalari (tranzistorli kalitlar) sifatida ishlatiladi. Kuchaytirish moslamalari sifatida ular yuqori va past chastotali qurilmalarda, signal generatorlarida, modulyatorlarda, detektorlarda va boshqa ko'plab sxemalarda qo'llaniladi. Raqamli sxemalarda, kommutatsiya quvvat manbalari va boshqariladigan elektr drayvlar, ular kalit sifatida xizmat qiladi.

Bipolyar tranzistorlar

Bu tranzistorning eng keng tarqalgan turining nomi. Ular npn va pnp turlariga bo'linadi. Ular uchun eng ko'p ishlatiladigan material silikon yoki germaniydir. Dastlab, tranzistorlar germaniydan qilingan, ammo ular haroratga juda sezgir edi. Silikon qurilmalar tebranishlarga nisbatan ancha chidamli va ishlab chiqarish arzonroq.

Quyidagi fotosuratda turli xil bipolyar tranzistorlar ko'rsatilgan.

Kam quvvatli qurilmalar kichik plastik to'rtburchaklar yoki metall silindrsimon korpuslarda joylashgan. Ular uchta terminalga ega: tayanch (B), emitent (E) va kollektor (K) uchun. Ularning har biri n-tipli (oqim erkin elektronlar tomonidan ishlab chiqariladi) yoki p-tipli (oqim musbat zaryadlangan "teshiklar" deb ataladigan) o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan kremniyning uchta qatlamidan biriga ulangan. tranzistorning tuzilishini tashkil qiladi.

Bipolyar tranzistor qanday ishlaydi?

Transistorning ishlash tamoyillarini uning dizaynidan boshlab o'rganish kerak. Quyidagi rasmda ko'rsatilgan NPN tranzistorining tuzilishini ko'rib chiqing.

Ko'rib turganingizdek, u uchta qatlamni o'z ichiga oladi: ikkitasi n-tipli o'tkazuvchanlikka ega va biri p-tipli o'tkazuvchanlikka ega. Qatlamlarning o'tkazuvchanligi turi kremniy kristalining turli qismlarini maxsus aralashmalar bilan doping darajasi bilan belgilanadi. N-tipli emitent ko'pchilik oqim tashuvchilari sifatida ko'plab erkin elektronlarni ta'minlash uchun juda og'ir dozalangan. Juda yupqa p-tipli taglik iflosliklar bilan ozgina qo'shilgan va yuqori qarshilikka ega va n-tipli kollektor unga past qarshilik ko'rsatish uchun juda og'ir dopinglangan.

Transistorlar ishlash printsiplari

Ular bilan tanishishning eng yaxshi usuli - bu tajriba. Quyida oddiy sxemaning diagrammasi keltirilgan.

Lampochkani boshqarish uchun quvvat tranzistoridan foydalanadi. Bundan tashqari, sizga batareya, taxminan 4,5 V / 0,3 A bo'lgan kichik chiroq lampochkasi, o'zgaruvchan qarshilik potansiyometri (5K) va 470 ohm qarshilik kerak bo'ladi. Ushbu komponentlar diagrammaning o'ng tomonidagi rasmda ko'rsatilganidek, ulanishi kerak.

Potansiyometr slayderini eng past holatiga aylantiring. Bu asosiy kuchlanishni (tayanch va tuproq orasidagi) nol voltga (U BE = 0) tushiradi. Chiroq yonmaydi, ya'ni tranzistor orqali oqim yo'q.

Agar siz hozir tutqichni pastki holatidan aylantirsangiz, u holda U BE asta-sekin ortadi. 0,6 V ga yetganda, oqim tranzistor bazasiga oqib chiqa boshlaydi va chiroq porlay boshlaydi. Tutqichni ko'proq harakatlantirganda, U BE kuchlanishi 0,6 V da qoladi, lekin asosiy oqim kuchayadi va bu kollektor-emitter zanjiri orqali oqimni oshiradi. Agar tugma yuqoriga ko'tarilsa, taglikdagi kuchlanish 0,75 V ga bir oz ko'tariladi, lekin oqim sezilarli darajada oshadi va chiroq yorqin porlaydi.

Agar tranzistor oqimlarini o'lchasangiz nima bo'ladi?

Agar kollektor (C) va chiroq (I C o'lchash uchun) orasiga ampermetrni, taglik (B) va potansiyometr (I B o'lchash uchun) o'rtasida boshqa ampermetr va umumiy va baza o'rtasida voltmetrni ulab, butun tajribani takrorlasak, qiziqarli ma'lumotlarni olishimiz mumkin. Potansiyometr tugmasi eng past holatda bo'lganda, U BE 0 V, IC va I B oqimlari kabi. Tutqich harakatlantirilganda, bu qiymatlar lampochka yonib ketguncha ortadi, ular teng bo'lganda: U BE = 0,6 V, I B = 0,8 mA va IC = 36 mA.

Natijada, biz ushbu tajribadan tranzistorlar ishlashning quyidagi tamoyillarini olamiz: bazada musbat (npn tipidagi) egilish kuchlanishi bo'lmaganda, uning terminallari orqali oqimlar nolga teng, bazaviy kuchlanish va kuchlanish mavjud bo'lganda. oqim, ularning o'zgarishi kollektor-emitter pallasida oqimga ta'sir qiladi.

Transistorning quvvatini yoqsangiz nima bo'ladi

Oddiy ish paytida, tayanch-emitter birikmasiga qo'llaniladigan kuchlanish bazaning potentsiali (p-tipi) emitent (n-tip) dan taxminan 0,6 V yuqori bo'lishi uchun taqsimlanadi. Bunday holda, ushbu birikmaga to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish qo'llaniladi, u to'g'ridan-to'g'ri yo'nalishda yo'naltiriladi va oqimning tayanchdan emitentga o'tishi uchun ochiqdir.

Kollektor (n-tip) potentsiali bazadan (p-tip) yuqori bo'lgan holda, baza-kollektor birikmasida ancha yuqori kuchlanish qo'llaniladi. Shunday qilib, ulanishga teskari kuchlanish qo'llaniladi va u teskari yo'nalishga ega. Bu tranzistorga besleme zo'riqishida qo'llanilganda, bazaga yaqin kollektorda ancha qalin elektron kamaygan qatlam hosil bo'lishiga olib keladi. Natijada, kollektor-emitter sxemasidan oqim o'tmaydi. Npn tranzistorining ulanish zonalarida zaryadlarning taqsimlanishi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.

Asosiy tokning roli qanday?

Elektron qurilmamizning ishlashini qanday qilishimiz mumkin? Transistorning ishlash printsipi asosiy oqimning yopiq tayanch-kollektor birikmasining holatiga ta'siridir. Baza-emitter birikmasi oldinga yo'naltirilgan bo'lsa, bazaga kichik oqim oqadi. Bu erda uning tashuvchilari musbat zaryadlangan teshiklardir. Bular emitentdan keladigan elektronlar bilan birlashib, I BE tokini hosil qiladi. Biroq, emitent juda og'ir dopinglanganligi sababli, undan poydevorga teshiklar bilan birlashtirilganidan ko'ra ko'proq elektronlar oqadi. Bu shuni anglatadiki, bazada elektronlarning katta kontsentratsiyasi mavjud bo'lib, ularning ko'pchiligi uni kesib o'tib, elektron kamaygan kollektor qatlamiga kiradi. Bu yerda ular tayanch-kollektor birikmasiga qo'llaniladigan kuchli elektr maydon ta'siriga tushib, elektronlar kamaygan qatlam va kollektorning asosiy hajmidan uning chiqishiga o'tadi.

Bazaga oqayotgan oqimning o'zgarishi emitentdan jalb qilingan elektronlar soniga ta'sir qiladi. Shunday qilib, tranzistorning ishlash tamoyillari quyidagi bayonot bilan to'ldirilishi mumkin: asosiy oqimdagi juda kichik o'zgarishlar emitentdan kollektorga oqadigan oqimda juda katta o'zgarishlarga olib keladi, ya'ni. oqim kuchayadi.

Dala effektli tranzistorlar turlari

Ingliz tilida ular FETs - Field Effect Transistors deb nomlanadi, ularni "dala effektli tranzistorlar" deb tarjima qilish mumkin. Ularning nomlarida juda ko'p chalkashliklar mavjud bo'lsa-da, asosan ikkita asosiy tur mavjud:

1. Boshqaruv pn birikmasi bilan. Ingliz tilidagi adabiyotlarda ular JFET yoki Junction FET deb nomlanadi, ularni "birikma maydon effektli tranzistor" deb tarjima qilish mumkin. Aks holda ular JUGFET yoki Junction Unipolar Gate FET deb ataladi.

2. Izolyatsiya qilingan eshik bilan (aks holda MOS yoki MOS tranzistorlari). Ingliz tilida ular IGFET yoki Izolyatsiya qilingan Gate FET deb nomlanadi.

Tashqi tomondan, ular quyidagi fotosuratda tasdiqlanganidek, bipolyarlarga juda o'xshash.

Dala effektli tranzistorli qurilma

Barcha dala effektli tranzistorlarni UNIPOLAR qurilmalari deb atash mumkin, chunki ular orqali oqim hosil qiluvchi zaryad tashuvchilar ma'lum bir tranzistor uchun bitta turdagi - elektronlar yoki "teshiklar" dir, lekin ikkalasi ham bir vaqtning o'zida emas. Bu dala effektli tranzistorning ishlash printsipini bipolyardan ajratib turadi, bunda oqim ushbu ikkala turdagi tashuvchilar tomonidan bir vaqtning o'zida hosil bo'ladi.

Oqim tashuvchilar birlashmada maydon effektli tranzistorlarni kanal deb ataladigan bo'g'inlarsiz kremniy qatlami orqali "manba" va "drenaj" deb ataladigan ikkita terminal o'rtasida n yoki p tipidagi o'tkazuvchanlikka ega - emitent va kollektorning analoglari yoki aniqrog'i . , vakuum triodining katodi va anodi. Uchinchi terminal - darvoza (triod panjarasining analogi) - manba-drenaj kanaliga qaraganda boshqa turdagi o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan kremniy qatlamiga ulangan. Bunday qurilmaning tuzilishi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.

Dala effektli tranzistor qanday ishlaydi? Uning ishlash printsipi - darvoza-kanal birikmasiga kuchlanish qo'llash orqali kanal kesimini nazorat qilish. U har doim teskari yo'nalishga ega, shuning uchun tranzistor eshik pallasida deyarli hech qanday oqim iste'mol qilmaydi, bipolyar qurilma ishlashi uchun ma'lum bir tayanch oqimi talab qilinadi. Kirish kuchlanishi o'zgarganda, darvoza maydoni kengayishi mumkin, manba-drenaj kanalini to'liq yopilgunga qadar to'sib qo'yadi va shu bilan drenaj oqimini nazorat qiladi.

Men sizga, aziz yangi elektronika muhandisi, ushbu maqolani o'qishni taklif qilaman, unda men mavjud elektron komponentlarning eng asosiysi - tranzistorni tasvirlab berganman.

Bir oz tarix:

Yigirmanchi asrda tranzistorning ixtiro qilinishi vakuum quvurlari o'rnini bosadigan elektron komponent sifatida haqli ravishda muhim voqealardan biridir.O'sha paytda vakuum naychalari barcha radioelektron qurilmalarda bo'linmasdan xizmat qilgan, vakuum naychalari esa juda ko'p kamchiliklarga ega edi. Eng muhim kamchiliklardan biri ularning yuqori quvvat iste'moli bo'lgan lampalar ham juda katta vazn va o'lchamlarga ega edi, lekin mexanik kuchda farq qilmadi; Elektron asbob-uskunalar tobora murakkablashdi, ko'p sonli vakuum naychalari ko'proq energiya sarfini talab qildi, asbob-uskunalarning nosozliklari soni ko'paydi - masalan, quvurlarga yig'ilgan kompyuterlar (o'sha davrdagi kompyuterlar) atigi bir necha daqiqa davomida nosozliklarsiz ishlashi mumkin edi va bu "kompyuterlar" ning o'lchamlari shunday ediki, ular butun ko'p qavatli binoni egallagan.

Yarimo'tkazgichli tranzistor vakuum naychalariga xos bo'lgan barcha kamchiliklardan mahrum va ko'p jihatdan ulardan ustundir. Kam quvvat iste'moli, engil vazni va o'lchamlari va mexanik quvvati shundaki, agar siz zamonaviy tranzistorni 10-qavat balandligidan tushirsangiz, unga hech narsa bo'lmaydi.

Birinchi tranzistorni olimlar - fiziklar U. Shokli, D. Bardin va U. Braytenlar 1956 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi; Endi bu nomlar butun dunyoga ma'lum.

Shunday qilib, keling, ushbu ajoyib elektron komponentni batafsil ko'rib chiqaylik.

Bipolyar tranzistor

Bipolyar tranzistor dizayni.

Transistor - tanasi metall yoki plastmassadan yasalgan elektron qurilma. Kosonda kremniy kristalli mavjud bo'lib, u maxsus usulda qayta ishlanadi. Ushbu kristall uch qismdan iborat - kollektor, emitent, tayanch, elektrodlar ularga ulanadi va tranzistor tanasidan chiqariladi.Keling, diodani (ayniqsa, ta'kidlangan qismni) juda eslatuvchi tranzistor uchun belgini ko'rib chiqaylik. Aslida, cho'zilgan tranzistorni diod deb atash mumkin, chunki tranzistor ham yarimo'tkazgichdir, ammo tranzistorda qo'shimcha element - "tayanch" mavjud.

Baza kollektor va emitent o'rtasida joylashgan va kuchlanishning o'tishiga to'sqinlik qiladi. Tranzistor o'z vazifalarini bajarishi uchun bazani "faollashtirish" kerak, shundan so'ng tranzistor asosiy element sifatida, oqim yoki kuchlanish kuchaytirgichi sifatida ishlaydi.

Transistorning ishlash printsipi.

Odatda ixtisoslashgan adabiyotlarda va Internet saytlarida tranzistorning ishlashining tavsifi elektron-teshik o'tish nazariyasi, diffuziya va boshqa zerikarli nazariyalarni chaynashga tushadi. O'ylaymanki, agar men radioelektronika bilan endigina shug'ullana boshlaganimda, menga tranzistorning ishlash printsipi shu tarzda tushuntirilgan bo'lsa, men bu ishni tashlab, bolalar bilan uy qurilishi qurollari va qo'rqoqlar yasagan bo'lardim. yoki, eng yomon holatda, samolyot modeli doirasiga). Lekin baxtimga, o‘sha davrdagi radio to‘garaklarida nazariyani tushunarli va stresssiz o‘qitishni biladigan odamlar bor edi. Men ham hamma narsani sodda va tushunarli shaklda tushuntirishga harakat qilaman.

Shunday qilib, bipolyar tranzistorlar ikki xil bo'ladi: PNP tranzistori va NPN tranzistori, shuningdek, "to'g'ridan-to'g'ri" va "teskari" tranzistorlar deb ataladi. P-N-P - to'g'ridan-to'g'ri tranzistor (eslash oson, birinchi P harfi oldinga degan ma'noni anglatadi), N-P-N teskari.

Diagramma quyidagilarni ko'rsatadi:

Kommutatsiya rejimida tranzistorning ishlash diagrammasini ko'rib chiqaylik.

N-P-N tipidagi tranzistor, cho'g'lanma lampochkani quvvatlantirish uchun tranzistor kollektoriga (+V) kuchlanish qo'llaniladi, lampochka yonmaydi, chunki kuchlanish tranzistordan o'tmaydi, bu holda tranzistor deyiladi " yopiq”. Transistorning "ochilishi" uchun tranzistor bazasiga kuchlanish (+Vbase) ham qo'llanilishi kerak. +Vbase kuchlanishi (yashil o'qlar) K1 kaliti, rezistor R1 orqali, bazadan emitentga va emitentdan quvvat manbaining minusiga o'tadi. Tranzistor ochiladi, kuchlanish +V (qizil strelkalar), lampochka, kollektor va taglik orqali tranzistorning emitentiga va emitentdan quvvat manbaining -V ga o'tadi, kontaktlarning zanglashiga olib keladi va kontaktlarning zanglashiga olib keladi. lampochka yonadi.

Ushbu misolda tranzistor elektr tokining o'tishini ochish va yopish uchun kalit vazifasini bajaradi.

Endi kalit rejimida P-N-P tranzistorining ishlashini ko'rib chiqamiz.

Bunday holda, bizning sxemamiz shuni ko'rsatadiki, salbiy ta'minot kuchlanishi kollektorga lampochka orqali beriladi va manbaning ortiqcha qismi tranzistorning emitentiga ulanadi - Vb salbiy kuchlanish bazaga berilishi kerak; . Quvvat manbai plyusning qulfini ochish kuchlanishi (yashil o'qlar) emitter orqali baza VT, rezistor R1 orqali, kalit quvvat manbai minusiga o'tadi va tranzistor ochiladi. Elektr ta'minotining ortiqcha qismi (qizil o'qlar) emitent orqali, taglik kollektorga va akkor chiroq orqali quvvat manbaining minusiga o'tadi, lampochka yonadi.

Oddiy haqiqatni eslang - Teskari tranzistor bazaga musbat kuchlanish va to'g'ridan-to'g'ri salbiy kuchlanishni qo'llash orqali ochiladi. Bundan ham oddiyroq - teskari tranzistor ortiqcha bilan ochiladi, oldinga tranzistor minus bilan. Teskari tranzistor uchun quvvat manbaining ortiqcha qismi kollektorga va minus emitentga beriladi, to'g'ridan-to'g'ri tranzistor uchun bu aksincha, kollektorda minus va emitentda. Shunga ko'ra, teskari tranzistordagi oqim kollektordan to'g'ridan-to'g'ri tranzistordagi emitentga emitentdan kollektorga o'tadi.

Kommutatsiya rejimida tranzistorning ishlashini qayerda qo'llash mumkin?

Transistorning asosiy afzalligi shundaki, bazaga atigi bir necha o'n voltli juda kichik kuchlanishni qo'llash orqali siz kuchli aktuatorlarni almashtirishingiz mumkin, masalan, lampochka o'rniga siz o'rni qo'yishingiz mumkin va u aylanadi. kontaktlari bilan kuchli elektr motorida, shu bilan past nazorat kuchlanishidan foydalanib, biz inson xavfsizligini ta'minlaymiz.

Yana bir misol.

Diagrammada N-P-N tranzistori ko'rsatilgan, uning bazasida ushbu rezistor yordamida R1 o'zgaruvchan rezistor ulangan, siz tranzistor bazasiga qo'llaniladigan kuchlanishni muammosiz o'zgartirishingiz mumkin; Rezistor slayderini (o'q bilan pin) quvvat manbaining musbatiga (sxemaning yuqori qismiga) yaqinlashtirib, biz R1 rezistorining qarshiligini oshiramiz, shunga mos ravishda tranzistor tagidagi kuchlanish pasayadi. , tranzistor yopiladi, agar slayder teskari yo'nalishda harakatlansa, taglikdagi kuchlanish kuchayadi . Lampochka nima bo'lishini taxmin qildingizmi? Umid qilamanki, men buni taxmin qildim, ehtimol bunchalik ko'p xat yozmasligim kerak edi). Ha, lampochka yorug'likning intensivligini o'zgartiradi. Transistorning tagida kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, lampochka shunchalik yorqinroq yonadi. Ushbu sxema chiroq lampochkasining porlashini sozlash uchun muvaffaqiyatli ishlatilishi mumkin).

Endi tranzistorning kuchaytirish rejimida ishlashini ko'rib chiqaylik.

Transistor nafaqat asosiy element, balki oqim, kuchlanish yoki ikkalasini bir vaqtning o'zida kuchaytirgich sifatida ham ishlashi mumkin. Transistorni yoqishning bir necha yo'li mavjud - umumiy kollektor, umumiy baza va umumiy emitent bilan.Umumiy emitent sxemasi eng ko'p qo'llaniladi, shuning uchun biz buni ko'rib chiqamiz.

Kuchaytirish rejimida ishlaydigan tranzistorli sxema kalitga qaraganda murakkabroq, ammo shunga qaramay, uning ishlash printsipini tushunish unchalik qiyin emas.

Kalit rejimida tranzistor o'chirish rejimida (yopiq) yoki to'yinganlik rejimida (ochiq) tranzistor kuchaytirgich sifatida ishlashi uchun uni kesish va to'yinganlik o'rtasidagi "chegara" rejimida ishlashi kerak. Esingizda bo'lsin, biz o'zgaruvchan qarshilik (potentsiometr) yordamida tranzistorning tagida kuchlanishni o'zgartirib, lampochkani tartibga soldik. Lampochka to'liq akkorda yoqilganda, bu "chegara" rejimi edi yoki uni boshqa (aqlli) so'zlar bilan aytganda, biz tranzistorning bazasiga moyillikni o'rnatdik.Davom etishga ruxsat. Aytaylik, siz akvariumda baliqlaringiz nima haqida gapirayotganini eshitishga qaror qildingiz :), siz suv ostidagi mikrofonni topib, uni baliqning yoniga qo'yasiz, lekin mikrofon juda zaif signal chiqaradi va agar siz unga naushniklarni ulasangiz, buni qilmaysiz. biror narsani eshiting. Bu shuni anglatadiki, siz signalni etarlicha kuchli bo'lishi uchun kuchaytirishingiz kerak.

Kuchaytirgich sxemasi. Ushbu diagrammada tranzistor kalit vazifasini bajaradigan diagrammaga qaraganda sezilarli darajada ko'proq turli xil elektron komponentlar mavjud, ammo agar siz mening oldingi maqolalarimni bo'limda o'qisangiz.Yangi boshlanuvchilar uchun elektronika, nima ekanligini bilasiz elektrolitik kondansatör.

Kuchaytirgich pallasida rezistor R1 eng muhimi bo'lib, u tranzistorni qulfdan chiqarish, uni o'chirish rejimidan faol rejimga chiqarish yoki boshqacha qilib aytganda, asosiy oqimni o'rnatish uchun T1 bazasida oqim oqimini o'rnatadi. +Upit - R1 - tayanch - emitent pallasida va quvvat manbaining minusiga oqib o'tadigan oqim kuchi biz rezistorning qaysi qiymatiga (qarshilik qiymati) bog'liq bo'ladi. R1 rezistori bilan kerakli tayanch oqimini o'rnatib, biz kuchaytirgichimizning ish rejimini tanlaymiz, bunda mikrofondan signal to'yinganlik va kesish rejimidan oshmaydi, lekin tranzistorning faol rejimining o'rtasida taxminan bo'ladi.Mikrofon o'zgaruvchan tokni ifodalovchi signalni ishlab chiqaradi, umid qilamanki, o'zgaruvchan tok ham ijobiy, ham salbiy qutbga ega ekanligini allaqachon bilasiz, mos ravishda (+) yoki (-) tranzistorning bazasiga beriladi, bunga qarab tranzistor. ko'proq ochiladi yoki aksincha yopiladi. Shunday qilib, C2 kondansatkichining ulanish nuqtasida kollektordagi kuchlanish ham o'zgaradi va C2 ​​kondansatkichining kirishida siz faqat ko'p marta kuchaytirilgan kirish mikrofon signalining nusxasini olasiz.

Axir, kuchaytirgichning kirishida biz mikrovoltlarda o'lchangan mikrofondan juda kichik kuchlanishni qo'llaymiz va tranzistor kollektorida kuchlanish dalgalanishi bir necha volt bo'ladi, endi siz minigarnituralarni ulashingiz va baliqni eshitishingiz mumkin : ).

Albatta, bu kuchaytirgich pallasini yig'ishning hojati yo'q, chunki u ba'zi kamchiliklarga ega, ammo tranzistor kuchaytirgich sifatida qanday ishlashiga misol sifatida u juda mos keladi. Endi siz tranzistor qanday ishlashini bilasiz -