Для чего нужны транзисторы и как они работают

18 ноября 2020

Транзисторами можно назвать основу цифровой электроники 21 века. Они представлены в виде полупроводникового элемента, который необходим для управления электрическим током. Сегодня транзисторы применяются при производстве разнообразной техники. Они содержат благородные металлы, которые находятся на выводах и корпусе. Драгметаллы в транзисторах — это золото, платина или серебро. На некоторых из них имеется скрытая позолота, которую можно найти под крышкой устройства. Из-за этого приборы сегодня активно перерабатываются. Но нужно учитывать, что драгоценные металлы в транзисторах встречаются не всегда. Все зависит от года выпуска и производителя приборов.

Для чего в составе техники нужны транзисторы с драгметаллами

Главная функция транзисторов — управление электрическим током большого значения, используя небольшие усилия. Сегодня без этого прибора не смогут обойтись многие усовершенствованные электрические схемы. Транзисторы активно применяются при производстве вычислительной аппаратуры, аудиотехники, видеоаппаратуры. Сегодня известны разные виды полупроводниковых приборов. Но все они выполняют одну функцию и имеют схожий принцип работы.

Принцип работы транзистора и зачем нужны драгметаллы в транзисторах

Один из самых часто встречающихся видов транзистора — биполярный. Он представлен в виде кристалла проводника, который разделяется на три зоны с разными показателями электропроводности. Все эти зоны имеют свои названия — коллектор, база, эмиттер. Принцип работы прибора схож с функционированием водопроводного крана. Однако жидкость здесь заменяет электрический ток.

Продать транзисторы

Выделяют два состояния транзистора — открытое и закрытое. Когда прибор закрыт, через него не проходит малый электрический ток. Когда на базу попадает ток, транзистор открывается. Далее большой ток начинает проходить через эмиттер и коллектор.

При подключении источника энергии между эмиттером и коллектором, электронный коллектора буду притягиваться к плюсу. Однако возникновения тока не произойдёт. Прохождению электричества в таком случае будет препятствовать база и поверхность эмиттера. Если же попробовать подсоединить источник сети между базой и эмиттером, электрон эмиттера будут внедряться в сферу баз. Это область станет обогащаться свободными электронами. Одна часть из них будет направляться в сторону плюса базы, другая — в сторону коллектора.

Так транзистор станет открытым, при этом через него будет проходить электрический ток. При повышении напряжения в области базы, будет увеличиваться и ток зоны коллектора и эмиттера. Даже при самых незначительных изменениях управляющего напряжения сила тока коллектора-эмиттера будет увеличена. По такому принципу и работает транзистор в электроприборах.

Особенности полевых транзисторов

Полевые транзисторы имеют особый принцип работы — ток в этом случае проходит только по одной полярности. По типу устройства эти приборы можно разделить на несколько видов: устройства с управляющим p-n переходом, приборы, имеющие изолированный затвор, транзисторы с устройством металл-диэлектрик-проводник.

Продать транзисторы

Главная особенность полевых устройств — низкий процент потребления энергии. Для них характерна продолжительная работа от небольших аккумуляторов. В таком режиме они могут функционировать больше года. Из-за этого полевые транзисторы активно используют для производства современной электроники. Например, мобильных устройств, пультов дистанционного управления и иного цифрового оборудования. Для этих приборов полевой транзистор считается наиболее выгодным.

Устройство состоит из трех главных элементов — исток, сток и затвор. Исток и сток выполняют функцию генерирования и приёма носителей электрического заряда. Сам затвор помогает управлять током, который проходит через весь полевой транзистор. Сегодня в аппаратуре используются транзисторы полевого типа с p-n-переходом и приборы с изолированный затвором.

◄ Назад к новостям

Похожие статьи

Поиск радиодеталей с содержанием драгметалла

Транзисторы-радиоэлектроника и другие сферы применения

Для чего нужен транзистор, и как он работает

Оставьте заявку на обратный звонок, и мы Вам перезвоним.

Для чего нужны транзисторы и как они работают. Для чего нужны транзисторы

Автор Historian Просмотров 52 Опубликовано 09.07.2022

В этих книгах описаны различные средства программируемой электроники. Конечно, в основе каждой программируемой схемы лежит транзистор. Благодаря этим книгам у вас появятся не только новые знания о транзисторах, но и навыки, приносящие доход.

Содержание

1. Биполярные транзисторы. For dummies
2. Транзисторы. Определение и история
3. Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики
4. Для чего нужны транзисторы и как они работают
5. Полевые транзисторы
6. Характеристики
7. Режимы работы
8. Функции транзисторов
9. Чем транзисторы уступают лампам
10. Подтипы:
11. Для чего используются транзисторы?
12. Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Биполярные транзисторы.

For dummies

Поскольку проблема транзисторов настолько широка, есть две статьи для биполярных транзисторов и одна для полевых транзисторов.

Транзисторы, как и диоды, основаны на явлении P-N. Желающие вспомнить физику этого явления могут сделать это здесь или здесь.

Теперь, когда необходимые объяснения даны, давайте разберемся с проблемой.

Транзисторы. Определение и история

Транзистор — это электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в двухэлектродной цепи управляется третьим электродом. (tranzistors.com)

Первым был изобретен полевой транзистор (1928 год), а биполярный транзистор был изобретен в Bell Labs в 1947 году. И это была, без преувеличения, революция в электронике.

Вскоре транзисторы заменили вакуумные лампы в широком спектре электронных устройств. В результате эти устройства стали более надежными и значительно уменьшились в размерах. До сих пор, каким бы «умным» ни был чип, он содержит множество транзисторов (диодов, конденсаторов, резисторов и т. д.). Они просто очень маленькие.

Кстати, «транзисторы» изначально называются резисторами, сопротивление которых изменяется в зависимости от величины приложенного напряжения. В дополнение к физике процесса, современные транзисторы также можно представить как резисторы в соответствии с приложенным сигналом.

В чем разница между полевым транзистором и биполярным транзистором? Ответ кроется в самом названии. В биполярном транзисторе в переносе грузов участвуют как электроны, так и дырки («bis» — дважды). В полевых транзисторах (также называемых монопольными транзисторами) есть либо электроны, либо дырки.

Эти типы транзисторов также имеют различные применения. Биполярные транзисторы в основном используются в аналоговой технологии, а полевые транзисторы — в цифровой.

И, наконец, основное применение каждого транзистора — усиление слабых сигналов с помощью вспомогательной мощности.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики

Биполярные транзисторы состоят из трех областей, широкополосной, базовой и коллекторной, каждая из которых находится под напряжением. В зависимости от типа проводимости этих областей выделяют N-P-N и P-N транзисторы. Область коллектора обычно шире, чем область разряда. Основа изготовлена из низколегированных полупроводников (дающих высокое сопротивление) и очень тонкая. Площадь контакта эмиттера намного меньше площади сбора базы, поэтому изменение полярности не может заменить эмиттер и коллектор. Поэтому транзисторы имеют несимметричное расположение.

Прежде чем рассматривать физику транзистора, давайте обсудим общую проблему.

Действует следующее: большой ток протекает между разрядом и коллектором (ток коллектора), а малый управляющий ток протекает между разрядом и базой (ток базы). Ток коллектора изменяется в зависимости от тока базы. Почему; рассмотрим контакты P-N транзистора. Их два: базисно-эвазивный (EB) и базисный (BC). Если транзистор находится в активном режиме, то первый связан с правильной поляризацией, а второй — с обратной. Как насчет контактов P-N? Для определенности рассматриваются N-N транзисторы. В случае P-N-P все то же самое, только слово «электрон» нужно заменить на «дырка».

Благодаря открытому контакту EB электроны могут легко «убегать» в базу. Там они частично рекомбинируют с дыркой, но большинство из них могут достичь соединения база-коллектор из-за малой толщины базы и слабого легирования. Как мы помним, он становится активным при обратной поляризации. А поскольку электроны в основании являются носителями заряда, не принадлежащими основанию, электрическое поле соединения помогает им преодолеть его. Поэтому ток коллектора немного меньше тока эмиттера. Теперь посмотрите на свою руку. При увеличении тока базы контакт EB размыкается, и между эмиттером и коллектором проходит больше электронов. Это изменение также очень заметно, поскольку ток коллектора изначально больше тока базы. Это усиливает слабый сигнал, достигающий базы. Опять же, сильное изменение тока коллектора является отражением соответствующего слабого изменения тока базы.

Помню, как одноклассник объяснял принцип работы биполярных транзисторов на примере крана. Вода в нем — это коллекторный и базовый токи, которые управляют тем, насколько сильно повернута ручка. Достаточно приложить небольшое усилие (управляющее воздействие), чтобы увеличить поток воды из крана.

Помимо рассматриваемого процесса, на p-n контакте транзистора могут происходить различные другие явления. Например, внезапное увеличение напряжения на соединении база-коллектор может инициировать лавинное умножение нагрузки из-за столкновительной ионизации. Это, в сочетании с туннельным эффектом, вызывает сначала электрический пробой, а затем (по мере увеличения тока) тепловой пробой. Однако тепловой пробой транзистора может происходить и без электрического пробоя (т.е. без увеличения коллекторного напряжения до напряжения пробоя). Достаточно простого перенапряжения через коллектор.

Другое явление заключается в том, что напряжение соединения коллектора с эмиттером изменяется в зависимости от толщины. Если основание слишком тонкое, может возникнуть эффект стягивания (известный как перфорация основания). Это означает, что контакты коллектора соединены с контактами эмиттера. В этом случае область базы исчезает, и транзистор не работает должным образом.

Кроме того, размер базы транзистора намного меньше, чем размер коллектора или эмиттера. База только открывает транзистор. И он не должен быть большим, чтобы ток утекал и чтобы на него не тратилось много энергии.

Для чего нужны транзисторы и как они работают

Транзисторы являются основой всей цифровой электроники 21 века. Они выполняют самые разнообразные функции. Они являются преемниками и наследниками так называемого вакуумного триода, лампочки. В этой статье будут рассмотрены простые примеры, иллюстрирующие концепцию, принцип работы и применение транзисторов в электронике.

Что такое концепция? Это общее представление об объекте или процессе. Например, концепция автомобиля — это четыре колеса, руль, кузов, двигатель и коробка передач. Хотя концепция одна и та же, автомобили имеют разный дизайн, конструкцию и назначение.

Транзисторы, как и вакуумные триоды, имеют очень простую концепцию и принцип работы.

Triodus — это деталь с тремя контактами.

Представьте себе резервуар для воды с клапаном посередине.

Что вы можете сделать с потоком воды? Она может управляться с помощью задвижки.

Например, если вода поступает в бак, а в баке нет клапана, вода течет беспрепятственно.

В то же время, если проход полностью перекрыт клапаном, вода также не попадет во вторую виртуальную часть резервуара, и поток прекратится.

Регулируя клапан, можно также полностью контролировать поток воды.

Большим объемом потока воды можно управлять с помощью небольшого клапана. Небольшое колебание (движение) затвора заставляет большой объем воды течь с той же частотой.

И в этом смысл транзисторов и вакуумных триодов. С их помощью можно управлять большими токами без особых усилий.

В то же время, однако, транзисторы могут быть установлены по-разному.

Полевые транзисторы

Приведенный выше пример — это полевой транзистор. Простейшие полевые транзисторы имеют сток, исток и затвор.

Транзисторы изготавливаются из полупроводникового материала. Поэтому они имеют второе название — полупроводниковый триод.

Полупроводники могут быть использованы для создания p-n соединений.

Каждый транзистор состоит из p-n-перехода, проводящего ток в одном направлении. Это соединение позволяет управлять электричеством, как ворота.

Полевые транзисторы управляются напряжением, приложенным к затвору.

Так выглядит полевой транзистор с каналом p-типа.

Канал транзистора — это область между истоком и стоком.

Почему транзисторы имеют разную проводимость? Транзисторы типа n управляются при положительном потенциале, а транзисторы типа p — при отрицательном. Это позволяет усиливать сигналы различных потенциалов.

Полевой транзистор фактически имеет два затвора, но поскольку функция одна и та же, выводы объединены в один.

Зачем вам нужны двое ворот? Это делается для облегчения управления транзистором.

Характеристики

Поскольку полупроводниковые транзисторы состоят из полупроводников, на них также влияет окружающая среда. Например, при изменении температуры окружающей среды транзистор может вносить нелинейные искажения в выходной сигнал. С этим справляются схемы термостабилизации, которые позволяют транзистору стабилизироваться при высоких температурах.

Транзисторы также имеют вольт-амперную характеристику (VAM), которая, в отличие от вакуумной технологии, быстро насыщается.

Все транзисторы имеют следующие параметры

• Коэффициент усиления по току;
• Коэффициент усиления по напряжению;
• Коэффициент усиления по току;
• Коэффициент обратной связи;
• Коэффициент передачи по току;
• Входное сопротивление;
• Выходное сопротивление;
• Время включения;
• Максимально допустимый ток и др.

• Обратный ток коллектор-эмиттер;
• Частота коэффициента передачи тока базы;
• Обратный ток коллектора;
• Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером и др.

Режимы работы

В целом, можно выделить несколько режимов работы.

Функции транзисторов

Транзисторы выполняют следующие функции

1. Позволяют усиливать электрические сигналы. Транзисторы усиливают любые электрические сигналы, как высокие так и низкие частоты.
2. Могут работать как ключ, включать и выключать поступление электрического тока. Благодаря этому простому включению и выключению работают все современные процессоры. Транзисторы – это основа всей современной цифровой техники.
3. Генерируют электрические сигналы за счет положительной обратной связи. На их основе можно сделать генераторы звука и сигналов.
4. Могут согласовывать сопротивления электрических цепях за счет различных схем включения и работают как ограничители тока. В блоках питания транзисторы могут ограничивать ток короткого замыкания, а также работать как предохранитель.

Чем транзисторы уступают лампам

Несмотря на очевидные преимущества транзисторов перед лампами, ламповые триодные вакуумные лампы все еще имеют некоторые преимущества.

• Устойчивость к высоким электромагнитным наводкам и помехам. Это не значит, что полупроводниковая техника может выйти из строя от любых помех. Но если случится сильнейшая магнитная буря от Солнца (или мощный ЭМИ удар от ядерных бомб), то все p-n переходы в полупроводниковой технике могут выйти из строя из-за высоких токов наводки. Вакуумная техниках намного устойчивее к таким помехам.
• Ламповая техника намного лучше и стабильнее работает на высоких частотах. И это уже особенности конструкции. Так как в транзисторах есть p-n переходы, то у них тоже есть своя емкость. А паразитная емкость на высоких частотах негативно влияет на усиление сигнала. Появляются нелинейные искажения. А в вакуумной технике есть такие лампы, у которых по несколько экранирующих сеток, которые позволяют снизить эффект паразитных емкостей. Пример радиолампы — это клистрон.

Нельзя сразу сказать, что транзисторы полностью устранили лампы. Каждая часть имеет свои преимущества и недостатки в различных областях. Конечно, в цифровой технологии транзисторы нельзя сравнивать с лампами. Однако транзисторы все еще уступают лампам очень высокой частоты.

Впоследствии были изобретены электронные лампы. Там ток уже может контролироваться другим током. Однако трубы могут перегреваться, ломаться, и над ними могут летать мотыльки.

Подтипы:

Биотранзисторы основаны на биологических полимерах, которые могут быть использованы в медицине и биотехнологии без вреда для живых организмов. Исследования проводились на основе металлопротеинов, хлорофилла А (из шпината) и вируса табачной мозаики.

Одноэлектронный транзистор — впервые разработан российскими учеными в 1996 году. В отличие от своих предшественников, он может работать при комнатной температуре. Принцип работы похож на принцип работы полевых транзисторов, но более тонкий. Передатчиком сигнала является один или несколько электронов. Этот транзистор также называют нанотранзистором и квантовым транзистором. Ожидается, что с помощью этой технологии будущие транзисторы на основе графена будут иметь размер менее 10 нм.

Для чего используются транзисторы?

Транзисторы используются в усилителях, лампах, электродвигателях и других устройствах, требующих быстрого включения-выключения тока или изменения положения. Транзисторы могут ограничивать ток плавно или импульсным методом. Второй чаще всего используется для управления ШИМ. Он использует источник высокой мощности и направляет ее через себя, регулируя ее слабым током.

Если ток недостаточен для активации транзисторной цепи, используется множество транзисторов с повышенной чувствительностью к водопадному соединению.

Мощные транзисторы, сопряженные в одном или нескольких корпусах, используются в полностью цифровых усилителях на основе ЦАП. Часто требуется дополнительное охлаждение. Большинство схем работают в режиме переключателя.

Транзисторы также используются в цифровых и аналоговых источниках питания (например, в материнских платах, видеокартах, блоках питания).

Центральные процессоры, микроконтроллеры и SOC также состоят из миллионов и миллиардов транзисторов, связанных с определенной последовательностью вычислений.

Каждая группа транзисторов кодирует и передает сигналы для дальнейшей обработки определенным образом. Все типы ОЗУ и ПЗУ также состоят из транзисторов.

Без изобретения и использования транзисторов все разработки в области микроэлектроники были бы практически невозможны. Трудно представить себе электронное устройство без хотя бы одного транзистора.

Для того чтобы реализовать определенные электрические параметры за счет использования одного элемента, разработчики транзисторов придумали композитные структуры. Некоторые из них следующие.

Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Стандартная задача микроконтроллера — активировать и деактивировать определенные элементы схемы. Сам микроконтроллер обычно средний по силовому сопротивлению. Например, Arduino может выдержать ток 40 мА 5 В со всплеском. Мощный двигатель или очень легкий светодиод могут потреблять несколько сотен миллисекунд. Если такие нагрузки связаны напрямую, микросхема может быстро выйти из строя. Кроме того, для работы некоторых компонентов требуется напряжение выше 5 В, а Arduino не может извлекать более 5 В из скачков цифрового выхода.

Однако очень легко управлять ведущими транзисторами с большим током. Предположим, вам нужно подключить большую светодиодную ленту, которая требует 12 В и потребляет 100 мА.

Теперь, когда выход изменяется до разумного (высокого) диапазона, 5 В, поступающие на базу, открывают ток через транзистор и полосу — он светится. Если на выходе установлен логический ноль, база заземляется через микроконтроллер, и протекание тока блокируется.

Обратите внимание на сопротивление тока r. Это необходимо для того, чтобы при подаче управляющего напряжения не закоротить цепь микроконтроллер — транзистор — земля. Главное, чтобы допустимый ток 40 мА контакта Arduino не был превышен. Поэтому следует использовать резисторы с минимальным номинальным значением.

= \ frac> \ ampt118 \ unit $ » />

Здесь u_d — это падение напряжения на самом транзисторе. Этот показатель зависит от материала, из которого он изготовлен, и обычно составляет 0,3-0,6 В.

Однако нет необходимости поддерживать ток до предела. Необходимо только, чтобы транзистор был достаточным для управления требуемым током. В нашем случае это 100 мА. Например, если используемый транзистор h_fe= 100, тогда достаточный ток управления 1ma

= \ frac> = 4700 \ единицы = 4,7 \ единицы $ » />.

Номинальное сопротивление от 118 Ом до 4,7 комб делает нас Для стабильной работы с одной стороны и небольшой нагрузки на другую микросхему хорошим выбором будет 2,2 Ом.

Если вместо биполярных транзисторов можно использовать резисторы, то можно использовать полевые транзисторы.

Это связано с тем, что шлюз к этим транзисторам управляется только напряжением. Ток в секции пилотной опоры микроконтроллера отсутствует. Кроме того, благодаря своей высокой производительности, схемы, использующие МОП-транзисторы, могут управлять очень мощными компонентами.

Если не указано иное, содержание этой вики лицензировано под: CC Attribution-NonCommercial-Share Alike 4.0 International

что такое транзисторы? зачем это нужно в электрических конструкциях.

Что такое транзисторы?

Транзистор представляет собой электронный компонент, который используется для переключения и для усиления электрических сигналов. Транзисторы произвели коренную революцию в мире еще до того, как стали использоваться электронные лампы. Эти лампы были не только громоздкими, но и потребляли много энергии, что приводило к менее эффективной системе в целом.

С другой стороны, транзисторов много компактны по размеру, и потребляют в раз меньше энергии, чем вакуумная лампа. Современные транзисторы имеют размеры в нанометрах, а на сигнальном чипе их миллиарды. Транзисторы могут действовать как переключатель без движущихся частей; кроме того, они могут усиливать слабый сигнал. Давайте теперь обсудим основы транзисторов.

Легирование транзисторов

Современные транзисторы состоят из полупроводников, таких как кремний. В случае кремния каждый из атомов связан с четырьмя соседними атомами кремния. Во внешней оболочке нет свободных атомов для проведения электричества. Таким образом, атом фосфора вводится между этими атомами кремния, что создает в системе свободный электрон, и этот процесс известен как N-тип легирование . Другим типом легирования является легирование Р-типа , при котором для движения электронов создается/вводится свободная дырка. Легирование увеличивает проводимость полупроводника.

 Три вывода транзистора

• База: База транзистора расположена в середине транзистора. База очень тонкая и всегда слегка легированная . Он образует две диодные цепи с эмиттером и коллектором. Управляя величиной тока в базе-эмиттере, вы можете контролировать ток на конце коллектора. Это основной принцип использования транзисторов в качестве переключателя.

• Эмиттер: Эмиттер действует как отрицательный конец транзистора. Это высоколегированная секция с умеренной шириной . Этот раздел всегда устанавливается как прямое смещение.

• Коллектор: Коллектор служит положительным концом транзистора. Этот участок умеренно легирован и имеет наибольшую ширину среди всех трех участков. Большая длина этой секции позволяет собрать большую часть носителей заряда, поступающих от эмиттера транзистора.

Типы транзисторов

В основном существует два типа транзисторов

• Транзистор с биполярным переходом (BJT)
• Транзистор с полевым эффектом (FET)

Оба они имеют свои собственные функции с определенными плюсами и минусами. В BJT небольшое количество база ток отвечает за контроль большого тока на конце коллектора. В полевых транзисторах также есть три вывода, а именно затвор, исток и сток. Для этих типов транзисторов напряжение затвора управляет протеканием тока через исток и сток.

Теперь давайте подробно обсудим работу обоих этих транзисторов.

• Транзистор с биполярным переходом: Биполярные транзисторы являются наиболее распространенным типом транзисторов и присутствуют почти в каждом электронном устройстве. Он состоит из трех легированных областей , названных базой, эмиттером и коллектором. Эти транзисторы далее делятся на две части 
• Транзисторы N-P-N
• Транзисторы P-N-P

В транзисторе N-P-N легированный полупроводник P-типа помещается между двумя легированными полупроводниками N-типа и наоборот. В N-P-N транзисторах электронов являются основными носителями заряда , где еще в P-N-P транзисторах отверстий являются основными носителями заряда . В транзисторах PNP направление тока от эмиттера к коллектору и противоположно для транзистора NPN. BJT 9Транзисторы управления током 0005 с низким входным сопротивлением , , которые позволяют протекать массивному току через транзистор. Эти транзисторы работают в трех режимах/областях

• Область отсечки
• Активная область
• Область насыщения

В области отсечки транзистор остается в состоянии «ВЫКЛ.». Для использования транзистора в качестве усилителя мы используем его в активной области. А в области насыщения транзистор работает как переключатель .

На рисунке выше представлены транзисторы NPN и PNP. Стрелка показывает направление условного тока через транзистор.

Смещение в BJT

Одним из наиболее распространенных применений BJT является использование его в качестве усилителя. Где, если вы подаете изменяющийся во времени сигнал в качестве входа, то он производит усиленный сигнал на выходе. Это усиление осуществляется с использованием энергии, подаваемой источником постоянного тока. Этот процесс применения Источник постоянного напряжения, который помогает транзистору работать, известен как смещение .

Это обычно используемые методы смещения в BJTS

• Основное смещение резистора или смещение тока
• Смещение обратной связи
• Разделение напряжения. имеют три основных терминала, названных воротами , сливом , и источник . В отличие от биполярных транзисторов, эти транзисторы являются управляемыми напряжением устройствами с очень высоким входным импедансом . Сопротивление колеблется от нескольких мегаом до гораздо больших значений, что позволяет проходить через них минимальному количеству тока. Эти транзисторы используют электрическое поле для управления потоком тока от истока к стоку.

  На рисунке выше показан полевой транзистор N-типа. Если стрелка направлена ​​наружу, это означает полевой транзистор P-типа. напряжение , подаваемое на клемму затвора управляет потоком тока от источника к стоку . Благодаря высокому значению импеданса эти транзисторы потребляют очень малую величину тока из цепи, что идеально, поскольку не влияет на мощность цепи. Полевые транзисторы делятся на две основные категории, а именно JFET и IG-FET. MOSFET, также известный как Metal Oxide Semiconductor FET, является наиболее распространенным типом IG-FET.

  Полевые транзисторы идеально подходят для таких приложений, как ток ограничители для ограничения чрезмерного тока от достижения устройства нагрузки. Помимо этого, полевые транзисторы также используются в качестве мультиплексоров , прерывателей, и фазовых сдвиговых генераторов . Для усиления больше подходят целевые биполярные транзисторы, но для малошумящих усилителей более желательны полевые транзисторы . Вдобавок ко всему, полевые транзисторы занимают на меньше места, чем биполярные транзисторы, поэтому большинство электрических компонентов используют полевые транзисторы в ИС. Еще одно критическое различие между BJT и FET заключается в том, что BJT имеют Биполярный, и полевые транзисторы являются однополярными устройствами . Это означает, что полевые транзисторы полагаются либо на дырки, либо на электроны для своей работы, тогда как в других случаях биполярные транзисторы полагаются на оба.

  18 Примеры транзисторов в повседневной жизни – StudiousGuy

  Транзистор представляет собой электронный компонент с тремя выводами, изготовленный из полупроводникового материала, который в основном используется для управления потоком тока через электронную схему. Способность транзисторов управлять протеканием тока в цепи делает их подходящими для приложений, где обычно требуется переключение, ограничение сигналов, усиление или регулирование напряжения. Транзисторы можно разделить на три категории, а именно: биполярные транзисторы или BJT, полевые транзисторы или FET и биполярные транзисторы с изолированным затвором или IGBJT. Некоторые из выдающихся преимуществ транзисторов включают компактный размер, меньшую стоимость, низкую механическую чувствительность, длительный срок службы и высокую эффективность. Также транзисторы не работают при очень высоких напряжениях, из-за чего у них значительно меньшее энергопотребление и более высокая скорость переключения. Транзисторы также имеют определенные недостатки, например, они имеют ограниченную подвижность электронов и не могут справиться с любым типом помех, создаваемых космическим излучением. Это может привести к тому, что устройства легко сломаются в случае электрических и тепловых явлений.

  Указатель статей (Щелкните, чтобы перейти)

  Существует ряд повседневных приложений, использующих транзисторы для управления и выполнения своих основных операций. Некоторые из них перечислены ниже:

  1. Схемы усилителей

  Усиление — это процесс, благодаря которому мощность слабого сигнала может быть поднята до определенного уровня. В большинстве схем усилителей в качестве основного компонента используются транзисторы для увеличения силы входного сигнала при одновременном сохранении целостности информации или данных, которыми он обладает. Транзистор — это электронное устройство, которое обычно работает как усилитель, когда на его переход эмиттер-база подается постоянное напряжение смещения. Напряжение смещения постоянного тока имеет тенденцию поддерживать состояние прямого смещения транзистора независимо от отрицательной или положительной полярности входного сигнала. Из-за высокого входного и низкого выходного сопротивления схемы ток эмиттера и ток коллектора имеют тенденцию протекать через нагрузочный резистор и приводят к большому падению напряжения на нагрузочном резисторе. Это означает, что даже небольшое изменение входного сигнала вызывает значительное изменение выходного сигнала, тем самым усиливая входной сигнал. Усилительные свойства транзисторов можно использовать в исследовательских лабораториях, звуковых системах, анализе и реконструкции сигналов, а также в различных других связанных приложениях.

  2. Микрофоны

  Микрофоны являются классическим примером устройств повседневного использования, в которых для основной работы используются транзисторы. Различные микрофоны, такие как конденсаторный микрофон, обычно используют электронную схему, которая имеет тенденцию выполнять изменение импеданса путем преобразования механических волн в электрический сигнал. Для этого обычно во внутреннюю схему микрофонов встраивают полевые транзисторы. Капсула конденсаторного микрофона обычно действует как преобразователь, который улавливает звуковые волны в качестве входного сигнала, пропускает их через процессор и создает выходной сигнал, который электрически усиливается и обрабатывается. Высокое сопротивление является одной из основных характеристик выходного аудиосигнала, передаваемого конденсаторным капсюлем, что приводит к протеканию через цепь значительно низкого тока. Чтобы сбалансировать это, на выходе микрофонов подключены полевые транзисторы или полевые транзисторы. Затворы полевых транзисторов имеют чрезвычайно высокое значение импеданса, в то время как импеданс на стоке полевых транзисторов сравнительно мал. По этой причине ток, протекающий в цепи, имеет тенденцию проходить через сток транзистора. Сигнал высокого импеданса от капсюля конденсаторного микрофона, поступающий на входной терминал полевого транзистора, претерпевает значительное снижение значения импеданса и используется для модуляции сигнала с низким импедансом на его выходе. Наконец, сигнал с выхода полевого транзистора поступает на выходную цепь микрофона. Сигнал проходит через микрофонный кабель к микрофонному предусилителю и производит усиленный выходной звуковой сигнал.

  3. Генераторные цепи

  Основное назначение колебательных цепей — создание непрерывных, периодических и незатухающих выходных сигналов. Другими словами, схема генератора в основном преобразует однонаправленный поток тока от источника постоянного тока в переменный сигнал. Частота переменного сигнала, генерируемого генератором, обычно зависит от стоимости электронных компонентов, встроенных в схему. Транзистор можно спроектировать так, чтобы он производил непрерывные незатухающие колебания определенной частоты, правильно подключив его к резервуару и цепи обратной связи, поэтому схемы генератора являются еще одним примером приложений, в которых используются транзисторы.

  4. Электронный переключатель

  Одним из наиболее известных применений транзисторов является переключение. Транзистор в основном имеет четыре области работы, а именно: активную, насыщенную, отсечку и активную в прямом направлении. Чтобы транзистор действовал как переключатель, обычно используются области насыщения и отсечки транзистора. Это связано с тем, что при работе транзистора в области насыщения значение тока максимально, а уровень напряжения равен нулю. Точно так же, когда транзистор работает в области отсечки, значение тока равно нулю, а значение напряжения максимально. Работа транзистора в области насыщения и отсечки напоминает работу соответственно замкнутого и разомкнутого ключа. Транзистор, работающий в качестве переключателя, как правило, не производит шума, и скорость операции переключения, обеспечиваемая транзистором, довольно высока. Кроме того, транзисторные переключатели не имеют механических частей, поэтому существует меньше шансов выхода устройства из строя из-за износа. Другими преимуществами использования транзисторов в качестве переключателей являются компактные размеры, малый вес, низкая стоимость изготовления, минимальные затраты на техническое обслуживание и т. д.

  5. Проигрыватели компакт-дисков

  Компакт-диск обычно содержит несколько участков и ям. Свет, излучаемый источником света, встроенным во внутреннюю схему проигрывателя компакт-дисков, направлен на поверхность компакт-диска. Свет отражается обратно под определенными углами при попадании на участки и ямки диска. Фототранзистор, встроенный в схему, в основном предназначен для сбора и восприятия отраженного света и преобразования его в форму электрического сигнала. Проигрыватели компакт-дисков обычно предпочитают фототранзисторы фотодиодам для их основных операций. Это связано с тем, что фототранзисторы обеспечивают многочисленные преимущества, такие как большая чувствительность к световому сигналу, способность работать как с напряжением, так и с током, более высокая скорость отклика, меньшая реактивность и более высокая устойчивость к помехам или шумовым сигналам. Кроме того, фототранзистор допускает протекание тока большей величины через цепь по сравнению с фотодиодом.

  6. Транзисторные ЛАЗЕРЫ

  Транзисторный лазер был впервые продемонстрирован в 1947 году американским инженером Джоном Бардином и американским физиком Уолтером Х. Браттейном. Транзисторный лазер — это, по сути, когерентный источник света, который предлагает высокосфокусированный, одноцветный и направленный свет, который можно использовать как для связи на дальних, так и на коротких расстояниях. Транзисторный лазер также известен как светоизлучающий транзистор. Транзисторная лазерная связь обеспечивает значительно более высокую скорость передачи данных, высокий уровень безопасности и меньшую вероятность потери данных. Кроме того, транзисторные лазеры намного быстрее по сравнению с диодными лазерами.

  7. Усилитель ночного видения

  Ночное видение — это технология, которая помогает человеку визуализировать окружение в полной темноте и имеет тенденцию улучшать визуальные впечатления в области с тусклым или малоинтенсивным освещением. Применение технологии ночного видения можно легко наблюдать в операциях по обороне, безопасности и наблюдении, осмотре места преступления, горнодобывающей промышленности и т. Д. Две основные технологии, используемые для обеспечения ночного видения, называются тепловизором и обычным видением. Работа устройств усилителей ночного видения, использующих либо тепловидение, либо традиционное зрение, включает передачу инфракрасного излучения в окружающую среду, сбор световых излучений, которые отражаются после удара о поверхность объектов, присутствующих в окружении, с помощью схемы детектора. и передача сигнала на транзисторы. Транзисторы, как правило, усиливают принимаемое световое излучение и помогают улучшить видимость. Традиционная или обычная технология видения не может работать должным образом в полной темноте, поэтому в большинстве случаев тепловизионные устройства для улучшения зрения предпочтительнее обычных устройств для улучшения зрения.

  8. Слуховой аппарат  

  Слуховой аппарат — еще один повседневный гаджет, демонстрирующий использование транзисторов в реальной жизни. Микрофон, встроенный в слуховой аппарат, в первую очередь принимает звуковые сигналы из окружающей среды и преобразует их в форму электрического сигнала. Этот электрический сигнал дополнительно подается на транзистор, который помогает усиливать, сглаживать и фильтровать исходный сигнал, тем самым улучшая звуковые характеристики входного сигнала. Использование транзисторов в слуховых аппаратах выгодно, поскольку они компактны, легки и работают при низких значениях тока и напряжения.

  9. Детекторы дыма

  Можно легко изготовить детектор дыма, разместив электронные компоненты, а именно, датчик дыма, резистор, потенциометр, блок питания, транзистор, светодиод и зуммер на печатной плате или макетная плата согласно принципиальной схеме цепи детектора дыма. Инструменты, необходимые для изготовления схемы, включают в себя паяльник, проволоку для пайки, кусачки для проводов и проволочные перемычки. Каждый электронный компонент, используемый в схеме, имеет свое собственное назначение и значение. Например, светодиод и зуммер подключены к выходу цепи и используются для индикации наличия дыма в помещении, тем самым сигнализируя о возгорании. Датчик дыма подключается к входной стороне цепи для контроля и наблюдения за значениями температуры и влажности окружающей среды и преобразования входного сигнала в аналоговый или цифровой электрический сигнал для дальнейшей обработки. Потенциометр служит для калибровки цепи. Точно так же транзистор используется в схеме детектора дыма для установки порогового уровня и для контроля или управления работой схемы в соответствии с требованиями пользователя. Как правило, в схемах обнаружения дыма предпочтительны транзисторы типа NPN, поскольку основными носителями заряда транзистора NPN являются электроны, а электроны обладают большей подвижностью, чем дырки. Минимальное значение напряжения, необходимое транзисторам для срабатывания, примерно равно 0,7 вольта. Работа системы обнаружения дыма довольно проста. Он использует схему делителя напряжения, которая применяется к базе транзистора. Когда датчик дыма обнаруживает наличие дыма в окружающей среде, наблюдается значительное снижение его внутреннего сопротивления. Это уменьшение значения сопротивления вызывает падение напряжения. В результате значение напряжения на базе транзистора увеличивается. Когда значение напряжения пересекает отметку 0,7 вольта, транзистор срабатывает и включает светодиод и зуммер.

  10. Инфракрасные приемники или приемники невидимого света

  Инфракрасный приемник или инфракрасный датчик — это электронное устройство, которое принимает инфракрасное излучение, испускаемое объектами, присутствующими в окружающей среде, в качестве входных данных, манипулирует и анализирует сигнал, пропуская его через блок обработки и формирует выходной сигнал, соответствующий входному. Затем выходные данные представляются на устройстве вывода, как правило, в виде изображений, тепловых карт или статистических данных. Электронные компоненты, обычно необходимые для создания инфракрасного датчика, включают светодиоды, инфракрасные светодиоды, резисторы, соединительные провода и транзисторы. Первым шагом при изготовлении инфракрасного датчика является размещение и встраивание электронных компонентов на печатную плату в соответствии с принципиальной схемой. Следующим шагом является пайка компонентов, чтобы зафиксировать их положение в соответствии с принципиальной схемой. Последний шаг включает в себя завершение схемы путем создания дорожек на печатной плате с помощью припоя или соединения компонентов с помощью перемычек. В схеме инфракрасного датчика используются транзисторы типа NPN и PNP. Клемма коллектора транзистора NPN должна быть подключена к клемме базы транзистора PNP. Инфракрасный светодиод подключен к базе NPN-транзистора через резистор, а другой инфракрасный светодиод подключен между анодным выводом предыдущего инфракрасного светодиода и эмиттерным выводом NPN-транзистора. Для отображения выходного сигнала к выводу коллектора PNP-транзистора через резистор подключается светоизлучающий диод. Когда инфракрасное световое излучение, испускаемое инфракрасным светодиодом, попадает на поверхность объектов, присутствующих в окружении, часть излучения отражается обратно. Отраженный свет вызывает протекание тока небольшой величины через инфракрасный светоизлучающий диодный детектор. Когда значение или величина тока превышают 0,7 вольта, транзисторы активируются и загорается выходной светодиод. Использование транзистора в схеме инфракрасного датчика делает его более экономичным, компактным и легким, чем другие инфракрасные датчики. Кроме того, уровень чувствительности инфракрасных датчиков на основе транзисторов значительно выше. Инфракрасные приемники также известны как приемники невидимого света, поскольку световое излучение, излучаемое инфракрасными светодиодами, невидимо для человека невооруженным глазом. Некоторые из известных приложений, в которых используются инфракрасные датчики, включают инфракрасные термометры, инфракрасные обогреватели, инфракрасное оборудование для приготовления пищи, инфракрасные камеры и инфракрасные лампы.

  11. Автоматический ночник

  В конструкции автоматических ночников часто используются транзисторы. Такие лампы можно использовать вместо традиционных уличных фонарей для их автоматизации и экономии энергии. Электронные компоненты и устройства, необходимые для построения автоматического ночника на основе транзисторов, включают в себя транзистор, угольный резистор, светозависимое сопротивление, светодиод, блок питания, соединительные провода и печатную плату. Первым этапом сборки является размещение электронных компонентов на печатной плате и создание дорожек в соответствии с принципиальной схемой. Вторым шагом является фиксация компонентов на месте путем их пайки. Последним шагом является отсечение дополнительных контактов или клемм и обеспечение изоляции цепи, чтобы избежать утечки тока или короткого замыкания. Работа автоматического ночного светильника на основе транзисторов в первую очередь основана на работе светозависимого сопротивления. Протекание тока через светозависимое сопротивление или LDR зависит от интенсивности света, присутствующего в окружающей среде. Это означает, что если светозависимое сопротивление находится в темноте, значение сопротивления имеет тенденцию к увеличению, и устройство запрещает любое протекание тока. Точно так же, когда свет попадает на поверхность светозависимого резистора, значение сопротивления уменьшается, и компонент начинает действовать как проводник. Транзистор здесь используется для управления работой схемы и используется для передачи сигнала от светозависимого сопротивления к светодиоду, тем самым позволяя светодиоду светиться, когда схема находится в темноте и выключаться, когда вокруг присутствует свет.

  12. Компьютерные процессоры

  Известно, что транзисторы являются основными строительными элементами микропроцессоров и микроконтроллеров. Блоки обработки, используемые в компьютерах, в основном представляют собой сборку нескольких транзисторов, соединенных друг с другом в каскадной или параллельной форме. Переключение и другие связанные операции транзисторов помогают человеку управлять компьютером и получать доступ к веб-серфингу, хранению данных, играм, вычислениям, анализу и различным другим функциям.

  13. Кондиционер

  Кондиционеры, как правило, являются еще одним примером устройств повседневного использования, в которых используются транзисторы. Датчики, используемые кондиционерами для сравнения комнатной температуры с желаемой температурой, состоят из сборки транзисторов, которые действуют как компараторы. Здесь задача отправки и получения сигналов между внутренней схемой устройства и внешней средой контролируется транзисторами. Всякий раз, когда наблюдается разница между текущей температурой и желаемой температурой, на компрессор посылается сигнал для соответствующего изменения температуры. Аналогичным образом, в случае, если текущее значение температуры точно соответствует требуемому значению температуры, передается сигнал для поддержания постоянной температуры.

  14. Графический процессор

  Графический процессор или графический процессор является неотъемлемой частью устройств, где в первую очередь требуется рендеринг графики высокой четкости. Графические процессоры содержат миллиарды транзисторов, расположенных каскадно или параллельно. Почти все операции, выполняемые графическим процессором, основаны на транзисторах.

  15. Интегральные схемы

  Интегральные схемы являются классическим примером устройств, в которых в реальной жизни используются транзисторы. В зависимости от количества транзисторов, используемых в конструкции и производстве, интегральные схемы можно разделить на пять подкатегорий, а именно: малогабаритные интегральные схемы, средние интегральные схемы, крупномасштабные интегральные схемы, очень крупномасштабные интегральные схемы, и сверхбольшие интегральные схемы. Диапазон количества транзисторов, используемых в малых интегральных схемах, средних интегральных схемах, крупных интегральных схемах, очень больших интегральных схемах и сверхбольших интегральных схемах, обычно эквивалентен от 10 до 100, от 100 до 1000. , от 1 000 до 20 000, от 20 000 до 10 00 000 и от 10 00 000 до 1 00 00 000. соответственно. Интегральные схемы являются неотъемлемой частью аналоговых, а также цифровых электронных гаджетов и устройств, таких как логические вентили, операционные усилители, регуляторы напряжения, таймеры, компараторы, триггеры, регистры и т. д.

  16. Картриджи для видеоигр

  Картриджи для видеоигр или кассеты для видеоигр, как правило, являются еще одним примером приложений, использующих транзисторы для выполнения своих основных операций, таких как рендеринг графики, элементы управления вводом и выводом, вывод звука, усиление цифрового и аналогового сигнала, завершение активных операций и т. д. Внутренняя схема таких игровых чипов обычно содержит блок обработки, блок памяти, блок графики, арифметический и логический блок, входные контакты, выходные контакты и один или несколько слотов расширения. . Основными строительными блоками большинства таких игровых картриджей являются транзисторы.

  17. Лазерный дальномер

  Лазерный дальномер — это устройство или устройство, которое обычно используется для измерения расстояния между целевым объектом и инструментом. Архитектура, внутренняя отделка, строительство, охота, сельское хозяйство, оборона, спорт и т. д., как правило, составляют некоторые из приложений повседневной жизни, в которых можно использовать лазерные дальномеры. Внутренняя схема устройства лазерного дальномера в основном содержит транзисторы для выполнения переключения, усиления и других связанных операций. Кроме того, операция управления двигателем или драйверы двигателей внутренней схемы лазерного дальномера обычно содержат сборку широтно-импульсных модуляторов и транзисторов. Лазерный дальномер также известен как лазерный телеметр.

  18. Астрономия

  Астрономия — наука, занимающаяся изучением небесных тел и объектов, находящихся в космосе. Из-за огромного расстояния между наблюдателем и целевым объектом и отсутствия молний в космическом пространстве получение изображений и информации о небесных объектах является сложной задачей. Для решения этой проблемы в ряде астрономических приспособлений и устройств используются сложные электронные схемы. В таких схемах транзисторы, как правило, играют заметную роль и помогают улучшить четкость изображений, получаемых за счет работы в качестве переключателя, а также усилителя сигнала.