Skirtingi tranzistorių tipai ir jų veikimas

Kadangi mūsų smegenys susideda iš 100 milijardų ląstelių, vadinamų neuronais, kurios naudojamos dalykams mąstyti ir įsiminti. Kaip ir kompiuteryje, taip pat yra milijardai mažų smegenų ląstelių, vadinamų tranzistoriais. Ją sudaro smėlio cheminio elemento ekstraktas, vadinamas siliciu. Tranzistoriai radikaliai keičia elektronikos teoriją, nes ją jau prieš pusšimtį metų suprojektavo Johnas Bardeenas, Walteris Brattainas ir Williamas Shockley.

Taigi, mes jums pasakysime, kaip jie dirba arba kokie jie iš tikrųjų yra?

Kas yra tranzistoriai?

Šie įtaisai yra pagaminti iš puslaidininkinės medžiagos, kuri paprastai naudojama stiprinimui ar perjungimui, taip pat gali būti naudojama įtampos ir srovės srautui valdyti. Jis taip pat naudojamas įvesties signalams sustiprinti į išėjimo signalą. Tranzistorius paprastai yra kietojo kūno elektroninis įtaisas, sudarytas iš puslaidininkių medžiagų. Elektroninę srovės apytaką galima pakeisti pridedant elektronų. Šis procesas sukelia įtampos svyravimus, kurie turi proporcingą įtaką daugeliui išėjimo srovės pokyčių, todėl egzistuoja stiprinimas. Ne visuose, bet daugumoje elektroninių prietaisų yra vieno ar kelių tipų tranzistoriai. Kai kurie tranzistoriai dedami atskirai arba paprastai į integrinius grandynus, kurie skiriasi priklausomai nuo jų būsenos.

„Tranzistorius yra trijų kojų vabzdžių tipo komponentas, kuris atskirai dedamas į kai kuriuos prietaisus, tačiau kompiuteriuose jis supakuotas milijonais skaičių mažais mikroschemomis“

Iš ko susideda tranzistorius?

Tranzistorius susideda iš trijų puslaidininkių sluoksnių, kurie turi galimybę išlaikyti srovę. Elektrą praleidžiančios medžiagos, tokios kaip silicis ir germanis, gali pernešti elektrą tarp laidininkų ir izoliatoriaus, kurį uždarė plastikiniai laidai. Puslaidininkinės medžiagos apdorojamos tam tikra chemine procedūra, vadinama puslaidininkio dopingu. Jei silicis yra legiruotas arsenu, fosforu ir stibiu, jis gaus papildomų krūvių nešėjų, ty elektronus, vadinamus N tipo arba neigiamais puslaidininkiais, tuo tarpu jei silicis yra legiruotas su kitomis priemaišomis, tokiomis kaip boras, galis, aliuminis, jis gaus mažiau krūvininkų, ty skylių, yra žinomi kaip P tipo arba teigiami puslaidininkiai.

Kaip veikia tranzistorius?

Darbo koncepcija yra pagrindinė dalis norint suprasti, kaip naudoti tranzistorių ar kaip jis veikia?, Tranzistoriuje yra trys gnybtai:

• Pagrindas: jis suteikia bazę tranzistoriaus elektrodams.

• Emiteris: tai skleidžiami įkrovikliai.

• Kolektorius: šiuo būdu surinkti įkrovimo laikikliai.

Jei tranzistorius yra NPN tipo, turime taikyti 0.7v įtampa jį sukelti ir kaip įtampos taikomas bazinės pin tranzistorius įjungiamas kuris yra į priekį šališkas būklę ir esamą pradžią teka per kolektoriaus-emiterio (taip pat vadinamas soties regione). Kai tranzistorius yra atvirkštinio įstrižainės būsenos arba kai pagrindo kaištis yra įžemintas arba jame nėra įtampos, tranzistorius lieka išjungtas ir neleidžia srovei tekėti iš kolektoriaus į spinduolį (taip pat vadinamas ribiniu regionu).

Jei tranzistorius yra PNP tipo, jis paprastai yra įjungtas, bet apie tai negalima pasakyti, kol pagrindo kaištis bus visiškai įžemintas. Po įžeminimo pagrindo kaiščio tranzistorius bus atvirkštinio įstrižainės būsena arba bus įjungtas. Kaip tiekimas į pagrindinį kaištį, jis nustoja praleisti srovę iš kolektoriaus į spinduolį, o tranzistorius yra išjungtas arba į priekį nukreiptas.

Norėdami apsaugoti tranzistorių, mes sujungiame varžą nuosekliai su juo, norėdami rasti to pasipriešinimo vertę, mes naudojame šią formulę:

R _B = V _BE / I _B

Skirtingi tranzistorių tipai:

Transistorių daugiausia galime suskirstyti į dvi kategorijas: bipolinio sujungimo tranzistorius (BJT) ir lauko tranzistorius (FET). Toliau galime jį padalyti taip, kaip nurodyta toliau:

Bipolinis jungties tranzistorius (BJT)

Bipolinį jungiamąjį tranzistorių sudaro puslaidininkiai su priedais, turintys tris gnybtus, ty pagrindą, emiterį ir kolektorių. Šioje procedūroje dalyvauja skylės ir elektronai. Didelis srovės kiekis, einantis į kolektorių emiteriui, įsijungia modifikuodamas mažą srovę nuo pagrindo iki emiterio gnybtų. Jie taip pat vadinami srove valdomais prietaisais. Kaip jau aptarėme anksčiau, NPN ir PNP yra dvi pagrindinės BJT dalys. BJT įsijungė duodamas įvestį bazei, nes ji turi mažiausią visų tranzistorių varžą. Stiprinimas taip pat didžiausias visiems tranzistoriams.

Į iš BJT tipai yra tokie:

1. NPN tranzistorius:

NPN tranzistoriaus viduriniame regione, ty bazė yra p tipo, o du išoriniai regionai, ty spinduolis ir kolektorius, yra n tipo.

Aktyviu režimu į priekį NPN tranzistorius yra šališkas. Pagal nuolatinės srovės šaltinį Vbb bazė į spinduolį bus nukreipta į priekį. Todėl šioje sankryžoje bus sumažintas išeikvojimo regionas. Kolektoriaus ir pagrindo sankryžos poslinkis yra atvirkštinis, kolektoriaus ir pagrindo sankryžos išeikvojimo sritis bus padidinta. Dauguma krūvininkų yra n tipo spinduolio elektronai. Pagrindo spinduolio jungtis yra priekinė, todėl elektronai juda link pagrindo srities. Todėl tai sukelia spinduolio srovę, ty. Pagrindo sritis yra plona ir lengvai užpilta skylėmis, susidaro elektronų ir skylių derinys, o kai kurie elektronai lieka pagrindo srityje. Tai sukelia labai mažą bazinę srovę Ib. Pagrindo kolektoriaus jungtis yra nukreipta į priekį, kad būtų skylės pagrindo srityje ir elektronai kolektoriaus srityje, tačiau ji būtų nukreipta į priekį prieš elektronus bazės srityje. Likę bazės srities elektronai, kuriuos pritraukia kolektoriaus gnybtas, sukelia kolektoriaus srovę Ic. Daugiau apie NPN tranzistorių galite sužinoti čia.

2. PNP tranzistorius:

Vidutiniame PNP tranzistoriaus regione bazė yra n tipo, o du išoriniai regionai, ty kolektorius ir spinduolis, yra p tipo.

Kaip aptarėme aukščiau NPN tranzistoriuje, jis taip pat veikia aktyviuoju režimu. Dauguma krūvininkų yra skylės p tipo spinduoliui. Šioms skylėms pagrindo spinduolio jungtis bus nukreipta į priekį ir juda link pagrindo regiono. Tai sukelia spinduolio srovę, ty. Pagrindo sritis yra plona ir lengvai leista elektronų, susidaro elektronų ir skylių derinys, o pagrindo srityje lieka keletas skylių. Tai sukelia labai mažą bazinę srovę Ib. Pagrindo kolektoriaus sankryža yra nukreipta į priešingą pusę iki skylių pagrindo srityje ir skylių kolektoriaus srityje, tačiau ji nukreipta į priekį iki skylių pagrindo srityje. Likusios pagrindo srities skylės, kurias pritraukia kolektoriaus gnybtas, sukelia kolektoriaus srovę Ic. Patikrinkite daugiau apie PNP tranzistorių čia.

Kas yra tranzistoriaus konfigūracijos?

Paprastai yra trijų tipų konfigūracijos, o jų apibūdinimas atsižvelgiant į padidėjimą yra toks:

Bendros bazės (CB) konfigūracija: ji neturi srovės stiprinimo, bet turi įtampos padidėjimą.

Bendra kolektoriaus (CC) konfigūracija: ji turi srovės stiprinimą, bet neturi įtampos padidėjimo.

Bendrojo spinduolio (CE) konfigūracija: jis turi srovės stiprinimą ir įtampos padidėjimą.

Transistoriaus bendrosios bazės (CB) konfigūracija:

Šioje grandinėje pagrindas yra bendras tiek įėjimui, tiek išėjimui. Jo įėjimo varža yra maža (50–500 omų). Jo išėjimo varža yra didelė (1–10 mega omų). Įtampos, matuojamos bazinių gnybtų atžvilgiu. Taigi, įėjimo įtampa ir srovė bus Vbe & Ie, o išėjimo įtampa ir srovė bus Vcb & Ic.

Dabartinis pelnas bus mažesnis už vienybę, ty alfa (dc) = Ic / Ie
Įtampos padidėjimas bus didelis.
Galios padidėjimas bus vidutinis.

Transistoriaus bendrojo spinduolio (CE) konfigūracija:

Šioje grandinėje emiteris yra bendras tiek įėjimui, tiek išėjimui. Įvesties signalas įjungiamas tarp pagrindo ir spinduolio, o išvesties - tarp kolektoriaus ir spinduolio. Vbb ir Vcc yra įtampos. Jis turi didelę įėjimo varžą, ty (500–5000 omų). Jo išėjimo varža yra maža, ty (50–500 kg omų).

Dabartinis padidėjimas bus didelis (98), ty beta (dc) = Ic / Ie
Galios padidėjimas yra iki 37 dB.
Išėjimo fazė bus 180 laipsnių.

Transistoriaus bendra kolektoriaus konfigūracija:

Šioje grandinėje kolektorius yra bendras tiek įėjimui, tiek išėjimui. Tai taip pat žinoma kaip spinduolio pasekėja. Jo įėjimo varža yra didelė (150–600 kilogramų omų). Ji turi mažą išėjimo varžą (100–1000 omų).

Dabartinis pelnas bus didelis (99).
Įtampos padidėjimas bus mažesnis už vienybę.
Galios padidėjimas bus vidutinis.

Lauko efekto tranzistorius (FET):

Lauko efekto tranzistoriuje yra trys regionai, tokie kaip šaltinis, vartai, drenažas. Jie vadinami įtampa valdomais įtaisais, nes jie valdo įtampos lygį. Norint kontroliuoti elektrinį elgesį, galima pasirinkti išoriškai taikomą elektrinį lauką, todėl jis vadinamas lauko tranzistoriumi. Šiuo atveju srovė teka dėl daugumos krūvininkų, ty elektronų, taigi dar vadinama vienpoliu tranzistoriumi. Jis daugiausia turi didelę įėjimo impedansą mega omais, žemo dažnio laidumas tarp kanalizacijos ir šaltinio valdomas elektriniu lauku. FET yra labai efektyvūs, energingi ir pigesni.

Lauko tranzistoriai yra dviejų tipų, ty sujungimo lauko tranzistoriai (JFET) ir metalo oksido lauko tranzistoriai (MOSFET). Srovė praeina tarp dviejų kanalų, vadinamų n-kanalu ir p-kanalu.

Junction lauko efekto tranzistorius (JFET)

Jungiamojo lauko tranzistorius neturi PN jungties, tačiau vietoj didelės varžos puslaidininkinių medžiagų jie sudaro n & p tipo silicio kanalus daugumos krūvininkų srautui su dviem gnybtais arba ištekėjimo, arba šaltinio gnybtais. N kanale srovės srautas yra neigiamas, o p kanale - teigiamas.

JFET darbas:

JFET yra dviejų tipų kanalai, vadinami: n kanalo JFET ir p kanalo JFET

N kanalo JFET:

Čia turime aptarti pagrindinę n-kanalų JFET veikimą dviem sąlygomis:

Pirma, kai Vgs = 0, Taikykite nedidelę teigiamą įtampą nutekėjimo gnybtui, kur Vds yra teigiamas. Dėl šios pritaikytos įtampos Vds elektronai teka iš šaltinio į nutekėjimą ir sukelia nutekėjimo srovę Id. Kanalas tarp nutekėjimo ir šaltinio veikia kaip pasipriešinimas. Tegul n-kanalas yra vienodas. Skirtingi įtampos lygiai nustatomi išleidimo srovės Id ir juda iš šaltinio į nutekėjimą. Didžiausia įtampa nutekėjimo gnybte ir mažiausia šaltinio gnybte. Drenažas yra atvirkštinis, todėl išeikvojimo sluoksnis čia platesnis.

Vds didėja, Vgs = 0 V

Išeikvojimo sluoksnis padidėja, kanalo plotis sumažėja. Vds padidėja lygiu, kai liečiasi du išeikvojimo regionai, ši būklė vadinama „išspaudimo“ procesu ir sukelia įtampą „ Vp“.

Čia Id užspaudžiamas - nukrenta iki 0 MA ir Id pasiekia sodrumo lygį. Id su Vgs = 0, žinomas kaip nutekėjimo šaltinio prisotinimo srovė (Idss). Vds padidėjo ties Vp, kur dabartinis Id išlieka tas pats, o JFET veikia kaip nuolatinis srovės šaltinis.

Antra, kai Vgs nėra lygus 0, Taikyti neigiamą Vgs ir Vds skiriasi. Išeikvojimo srities plotis padidėja, kanalas tampa siauras ir padidėja atsparumas. Mažesnė drenažo srovė teka ir pasiekia iki soties lygio. Dėl neigiamo Vgs sumažėja sodrumo lygis, sumažėja Id. Nukreipimo įtampa nuolat krenta. Todėl jis vadinamas įtampos valdomu įtaisu.

JFET charakteristikos:

Parodytos charakteristikos įvairiuose regionuose yra šios:

Omos regionas: Vgs = 0, išeikvojimo sluoksnis nedidelis.

Atjungimo regionas: Taip pat žinomas kaip užspaudimo regionas, nes kanalo atsparumas yra didžiausias.

Sodrumas arba aktyvus regionas: valdoma vartų šaltinio įtampa, kai nutekėjimo šaltinio įtampa yra mažesnė.

Sugedimo regionas: Įtampa tarp nutekėjimo ir šaltinio yra didelė priežastis, dėl kurios suskaidomas varžinis kanalas.

P kanalo JFET:

p kanalo JFET veikia taip pat, kaip n kanalo JFET, tačiau įvyko keletas išimčių, ty dėl skylių kanalo srovė yra teigiama ir reikia pakeisti įtampos poliškumą.

Drenažo srovė aktyviame regione:

Id = Idss

Drenažo šaltinio kanalo varža: Rds = delta Vds / delta Id

Metalo oksido lauko tranzistorius (MOSFET):

Metalo oksido lauko tranzistorius taip pat žinomas kaip įtampos valdomas lauko tranzistorius. Čia metaliniai oksido vartų elektronai elektra izoliuoti nuo n ir p kanalų plonu silicio dioksido sluoksniu, vadinamu stiklu.

Srovė tarp nutekėjimo ir šaltinio yra tiesiogiai proporcinga įėjimo įtampai.

Tai trijų terminalų įtaisas, ty vartai, kanalizacija ir šaltinis. Veikiant kanalams yra dviejų tipų MOSFET, ty „p-channel MOSFET“ ir „n-channel MOSFET“.

Yra dvi metalo oksido lauko tranzistoriaus formos, ty išsekimo tipas ir patobulinimo tipas.

Išeikvojimo tipas: norint išjungti, reikia Vgs, ty vartų šaltinio įtampa ir išeikvojimo režimas yra lygus paprastai uždarytam jungikliui.

Vgs = 0, jei Vgs yra teigiamas, elektronų yra daugiau, o jei Vgs yra neigiami, elektronų yra mažiau.

Priedo tipas: Tam reikia Vgs, ty vartų šaltinio įtampa įjungiama, o patobulinimo režimas yra lygus paprastai atidarytam jungikliui.

Čia papildomas terminalas yra substratas, naudojamas įžeminant.

Vartų šaltinio įtampa (Vgs) yra didesnė už slenksčio įtampą (Vth)

Transistorių poslinkio režimai:

Poslinkis gali būti atliekamas dviem būdais, ty priekiniu ir atvirkštiniu poslinkiu, tuo tarpu, atsižvelgiant į šališkumą, yra keturios skirtingos poslinkio grandinės:

Fiksuotas pagrindo šališkumas ir fiksuoto atsparumo šališkumas:

Paveiksle bazinis rezistorius Rb, sujungtas tarp pagrindo ir Vcc. Pagrindinė emiterio jungtis yra nukreipta į priekį dėl įtampos kritimo Rb, kuris per jį veda į srautą Ib. Čia Ib gaunamas iš:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

Dėl to gaunamas stabilumo koeficientas (beta +1), dėl kurio terminis stabilumas yra žemas. Čia įtampos ir srovės išraiškos, ty

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

Kolekcionierių atsiliepimų šališkumas:

Šiame paveiksle bazinis rezistorius Rb sujungtas per tranzistoriaus kolektorių ir pagrindo gnybtą. Todėl bazinė įtampa Vb ir kolektoriaus įtampa Vc tuo yra panašios

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

Pagal šias lygtis Ic sumažina Vc, o tai sumažina Ib, automatiškai sumažina Ic.

Čia (beta +1) faktorius bus mažesnis nei vienas, o Ib sumažins stiprintuvo stiprinimą.

Taigi, įtampos ir srovės gali būti pateikiamos

Vb = Vbe Ic = beta Ib Ie yra beveik lygus Ib

Dvigubo grįžtamojo ryšio šališkumas:

Šiame paveiksle tai yra modifikuota kolektoriaus grįžtamojo ryšio pagrindo forma. Kadangi jis turi papildomą grandinę R1, padidina stabilumą. Todėl padidėjus baziniam pasipriešinimui, kinta beta, ty padidėjimas.

Dabar, I1 = 0,1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = beta Ib Ie beveik lygus Ic

Fiksuotas šališkumas su emiterio rezistoriumi:

Šiame paveikslėlyje jis yra tas pats kaip fiksuoto šališkumo grandinė, tačiau jis turi papildomą emiterio rezistorių Re. Ic didėja dėl temperatūros, ty didėja ir tai vėl padidina įtampos kritimą visame Re. Dėl to sumažėja Vc, sumažėja Ib, o tai grąžina iC normalią vertę. Įtampos padidėjimas sumažėja esant Re.

Dabar, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie beveik lygus Ic

Emiterio šališkumas:

Šiame paveiksle yra dvi maitinimo įtampos, kurių Vcc ir Vee yra lygūs, bet priešingi poliškumui. Čia „Vee“ į priekį yra nukreipta į pagrindinę spinduolio jungtį, „Re & Vcc“ yra atvirkštinė į kolektoriaus pagrindo jungtį.

Dabar, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie beveik lygus Ib Kur, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe

Tai suteikia stabilų veikimo tašką.

Emiterio atsiliepimų šališkumas:

Šiame paveikslėlyje jis naudoja tiek kolektorių, tiek grįžtamąjį ryšį ir grįžtamąjį ryšį, kad būtų užtikrintas didesnis stabilumas. Dėl emiterio srovės srauto Ie įtampos kritimas įvyksta per emiterio rezistorių Re, todėl emiterio pagrindo jungtis bus priekinė. Čia padidėja temperatūra, padidėja Ic, ty padidėja. Tai lemia įtampos kritimą Re, mažėja kolektoriaus įtampa Vc ir Ib taip pat mažėja. Dėl to sumažės išėjimo padidėjimas. Išraiškas galima pateikti taip:

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 beveik lygus iki aš c

Įtampos daliklio šališkumas:

Šiame paveiksle jis naudoja rezistoriaus R1 ir R2 įtampos skirstytuvo formą, kad iškreiptų tranzistorių. R2 įtampos formos bus bazinė įtampa, kai ji į priekį pakreipia pagrindo ir spinduolio jungtį. Čia I2 = 10Ib.

Tai daroma norint nepaisyti įtampos daliklio srovės ir pasikeičia beta vertė.

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

Ic atsispiria tiek beta, tiek Vbe pokyčiams, dėl kurių stabilumo koeficientas yra 1. Tuo pačiu Ic padidėja padidėjus temperatūrai, ty padidėja emiterio įtampa Ve, kuri sumažina bazinę įtampą Vbe. Dėl to sumažėja bazinė srovė ib ir ic iki faktinių verčių.

Transistorių taikymai

Daugumos dalių tranzistoriai naudojami elektroninėje programoje, pavyzdžiui, įtampos ir galios stiprintuvuose.
Naudojamas kaip jungiklis daugelyje grandinių.
Naudojamas kuriant skaitmenines logines grandines, ty IR IR NE.
Tranzistoriai įdedami į viską, t. Y. Viryklę į kompiuterius.
Mikroprocesoriuje naudojamas kaip lustai, į kurių vidų integruoti milijardai tranzistorių.
Ankstesnėmis dienomis jie naudojami radijuose, telefonų aparatūroje, klausos galvutėse ir kt.
Be to, jie anksčiau naudojami didelių dydžių vakuuminiuose vamzdeliuose.
Jie naudojami mikrofonuose, norint pakeisti garso signalus ir į elektrinius.