Что такое транзисторы? Определение, части, как они работают и применение

Введение

Транзисторы — это крошечные полупроводниковые приборы, которые важны для управления и регулирования тока и напряжения в цепи. Таким образом, они могут выступать в качестве переключателя или усилителя в цепи. Транзисторы остаются основополагающими в современной электронике. Вот почему их можно найти в каждом устройстве, от компьютерных чипов до смартфонов.

Легко понять, почему нам уже нужны транзисторы. Мы подробно рассмотрим транзисторы чтобы убедиться, что вы хорошо понимаете, как они работают, как их применяют, из каких деталей они состоят и т. д.

Части транзистора

Когда вы смотрите на символ транзистора, вы заметите, что он состоит из трех основных частей. У вас есть эмиттер, база и коллектор. Эти три вывода жизненно важны для производительности транзистора, независимо от того, используется ли он как усилитель или переключатель.

Эмиттер

Эмиттер работает как отрицательный вывод транзистора. Здесь зарождается электроника. Эмиттер обычно сильно легирован проводящим материалом, таким как алюминий или медь.

База

По сравнению с эмиттером, этот обычно слабо легирован. Он работает как управляющий терминал транзистора. Его задача — контролировать поток электронов от эмиттера к коллектору.

Коллекционер

Это положительный вывод транзистора. Как следует из названия, он работает как сток для электронов из эмиттера. Он больше базы и эмиттера, но он будет умеренно легирован. Эта часть сделана из менее проводящего материала, такого как кремний.

Как работают транзисторы

А транзисторный радиоприемник работает, управляя потоком электронов, чтобы функционировать как переключатель или усилитель. Это достигается путем подачи небольшого тока или напряжения на базу транзистора. Теперь он может регулировать поток большего тока между выводами эмиттера и коллектора. Эта способность управлять потоком тока жизненно важна для построения усилителей, логических вентилей и многих типов электронных схем.

Функция переключения работает, когда управляющий сигнал подается на базу или затвор транзистора. Это заставляет его работать как переключатель или электронный затвор, разрешая или блокируя ток в цепи.

Что касается функции усиления, транзистор также может усиливать электронные сигналы, когда база контролирует, сколько тока проходит между базой и эмиттером. Таким образом, в зависимости от типа, вы можете иметь более высокий ток на выходном сигнале.

Типы транзисторов

Теперь, когда вы знаете больше о определение транзистора, мы также можем рассмотреть типы. Это поможет вам понять, какой тип транзистора подойдет для вашего приложения. Существует два основных типа транзисторов. Они включают в себя биполярные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET).

Биполярные транзисторы (БПТ)

Это устройства, управляемые током. Под ним у нас есть NPN-транзистор и PNP-транзистор.

В случае NPN-транзистора он имеет три полупроводниковых слоя. Это N-тип, P-тип и N-тип. Ток будет течь от эмиттера к коллектору в зависимости от базы, которая управляет этой величиной тока.

PNP-транзистор также имеет три полупроводниковых слоя, но они перевернуты по сравнению с NPN-транзистором. В этом случае у вас есть полупроводниковые слои P-типа, N-типа и P-типа.

Полевые транзисторы

В этом случае вы сталкиваетесь с транзисторами, управляемыми напряжением. Примерами являются JFET, MOSFET и многие другие.

Полевой транзистор с переходом (JFET) представляет собой полупроводниковый переход, который управляет током в цепи.

The Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) использует напряжение затвора для управления величиной тока, протекающего от эмиттера к коллектору.

Вы можете столкнуться с различными типами МОП-транзисторов, каждый из которых имеет различное применение в зависимости от конструкции.

Применение транзисторов

С тех пор как был изобретен транзисторный радиоприемник, мы видели так много применений транзисторов. Это просто показывает гибкость транзисторов. Вот наиболее распространенные применения транзисторов.

• Транзисторы могут работать как усилители. Здесь они могут усиливать слабые сигналы в аудиооборудовании, радиопередатчиках и других устройствах. Результатом является более четкий и мощный выходной сигнал.
• Тем не менее, как усилитель, транзисторы также могут быть идеальными для обработки сигнала. Они будут усиливать сигнал, делая его более четким и сильным.
• Транзисторы также могут выступать в качестве переключателей. Это касается как цифровых, так и аналоговых схем. Их задача — контролировать ток и напряжение. Ожидайте встретить их в электронных устройствах, таких как кардиостимуляторы, для обеспечения плавной работы.
• Будучи электрическими вентилями, вы ожидаете, что они будут хорошо работать как логические вентили. Это основы построения цифровых схем для таких приложений, как компьютеры, бытовая электроника и промышленные элементы управления.
• Вы также можете получить транзисторы в микрочипах, чтобы гарантировать, что они также обеспечивают мощные и сложные вычисления. Вот почему вы обычно найдете транзисторы в слуховых аппаратах, радиоприемниках и телефонах.

Преимущества транзисторов

• Транзисторы меньше по сравнению с электронными трубками. Их размер и портативность делают их идеальными для компактной и портативной электроники.
• Транзисторы обычно потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла. Это жизненно важно для любого типа схемы, чтобы снизить нагрев и потреблять меньше энергии. Это приводит к увеличению срока службы батареи.
• Транзисторы, как правило, более долговечны и выдерживают грубое обращение.
• Поскольку транзисторы можно изготавливать в огромных количествах на одном электронном кристалле, это позволяет проектировать и создавать сложные ИС, такие как микропроцессоры.
• Низковольтная работа транзисторов заставляет их работать на низковольтных источниках питания. Это может повысить безопасность, снизить затраты и иметь более узкие зазоры при проектировании схем.
• Проектирование схем еще больше упрощается, поскольку транзисторам не требуются согласующие трансформаторы, особенно для низкоомных нагрузок.
• Усиление сигнала и коммутация делают транзисторы достаточно универсальными. Это позволяет использовать их в различных типах электроники.

Ограничения транзисторов

• Транзисторы могут быть подвержены повреждениям, особенно от статического электричества. Это означает, что вам нужно осторожно обращаться с транзисторами и заземлять их.
• Иногда у транзисторов могут быть ограничения производительности. Например, транзисторы могут испытывать трудности при работе на очень высоких частотах. Это происходит из-за емкости перехода и эффектов времени прохождения.
• Старение и отказы неизбежны для транзисторов. Ожидайте, что они со временем деградируют и выйдут из строя, но, как правило, они имеют впечатляющий срок службы.

Как протестировать или проверить транзистор

Как вы тестируете германиевый транзистор? В нашем случае мы будем использовать мультиметр, установленный в диодный режим, чтобы проверить, в хорошем ли состоянии транзистор. Вот шаги, которые нужно выполнить.

1. Установите мультиметр в режим проверки диодов. Это делается путем поворота диска на символ диода.
2. Начните с проверки соединения база-эмиттер. Подключите положительный щуп к базе, а отрицательный — к эмиттеру. В случае транзистора NPN будет падение напряжения около 0,7 В, а для транзистора PNP показания будут отсутствовать. Если поменять щупы местами, результаты будут обратными.
3. Далее проверьте соединение база-коллектор. Подсоедините положительный щуп к базе, а отрицательный — к коллектору. NPN-транзистор показывает падение напряжения около 0,7, в то время как PNP-транзистор показывает нулевое значение, поскольку в этой точке он представляет собой разомкнутую цепь. Когда вы поменяете щупы местами, ожидайте, что результаты будут обратными.
4. Чтобы проверить соединение эмиттер-коллектор, подсоедините положительный щуп к эмиттеру, а отрицательный — к коллектору. У исправного транзистора нет показаний в обоих направлениях, так как в этой точке он представляет собой разомкнутую цепь. Если вы видите показания в любом направлении, транзистор может быть неисправен.

Заключение

Транзисторы остаются жизненно важными в современной электронике. Их способность действовать как переключатель и усилитель позволяет легко найти им применение. Именно поэтому вы можете встретить их в различных электронных устройствах сегодня. Они также хороши для проектирования в более мелкие компоненты, такие как микропроцессоры, что позволяет иметь сложные схемы. Убедитесь, что вы используете их в соответствии с рекомендациями, и вы должны получить хорошие результаты.