Принцип работы транзистора — Лисья нора

Главная » Электроника » Принцип работы транзистора

Транзистор — это электронная кнопка. Этим все и сказано, но я все равно попробую объяснить сам для себя, как он работает. Суть транзистора в том, чтобы либо пропускать ток, либо не пропускать ток. Я прекрасно понимаю, что транзистор это невероятно сложная и запутанная схема, но рассматривать транзистор вне цифровой логики я не собираюсь, потому что я нуб последний. И вообще сегодня не буду говорить про атомы или электроны, а ограничусь лишь только грубыми аналогиями, как обычно.

Итак, ток — это вода в трубах. Трубы — это провода. Скорость воды — это сила тока, напор воды — это напряжение. Теперь представлю на общее посмеяние следующую картинку, сделанную в Ms Paint Photoshop.

Вот по этой схеме вообще все видно хорошо. Там где слева управляющий провод называется БАЗА, оттуда, откуда стекает вода — это ЭМИТТЕР, а туда, куда вода стекает — КОЛЛЕКТОР. База управляет тем, как стекает ток. Если на базе есть напряжение, то она задвигает поршень, преодолевая пружину, и вода (или электрический ток), которая течет из эмиттера, запирается и не течет. Причем интересный факт — стоит чуть ослабить напряжение на базе, как ток с эмиттера начинает течь довольно сильно. Получается что маленькое изменение напряжения сильно влияет на изменение напряжения с эмиттера.

Справа проиллюстрировано, когда нет воды на базе (напряжения). Пружина полностью разжимается, открывая полный проход воде с эмиттера на коллектор. Причем тут я показал транзистор, так сказать, n-типа, то есть когда напряжения нет на базе, то он открывается, а когда есть — закрывается. Можно сконструировать и другой, p-тип, когда напряжение на базе есть, то открывается. Это сделать легко — достаточно сделать так, чтобы поршень находится в закрытом состоянии при отсутствии напряжения и вжимался, когда напряжение подается:

Вот тут прекрасно видно, что когда на базе нет тока, поршень выдвигается пружиной до упора, а когда подается напряжение на базу, то она сдвигает пружину и открывает проход напряжения воды с эмиттера на коллектор.

Грубо говоря, так и работают полевые транзисторы. Биполярные я не рассматривал. Там немного другой принцип, просто там поршень дырявый, вот в чем соль. Да и принцип неудобно показывать.

Есть транзисторы 2-х типов: n-типа, те, что открываются по минусу (или отсутствия напряжения на базе) или p-типа, которые открываются при наличии напряжения на базе.

Вот так выглядит типичный биполярный транзистор BC 337-40, это транзистор P-типа (NPN), который открывается при подаче на базу напряжения. Биполярные транзисторы не очень экономные, но они мощные, в отличии от полевых, могут пропускать через себя большие токи. Почему они есть у меня? Потому что.

Я описал 1% от всего что можно было бы сказать про транзисторы, причем описал неправильно. Но какая разница.

23 авг, 2020

© 2007-2022 Корень в том, что Нифёдов плывет под водой

Принцип действия транзистора, внутреннее устройство и основные характеристики транзисторов

Транзисторами (transistors, англ. ) называют полупроводниковые триоды у которых расположено три выхода. Их основным свойством является возможность посредством сравнительно низких входных сигналов осуществлять управление высоким током на выходах цепи.

Для радиодеталей, которые используются в современных сложных электроприборах, применяются полевые транзисторы. Благодаря свойствам этих элементов выполняется включение или выключение тока в электрических цепях печатных плат, или его усиление.

Что представляет собой полевой транзистор

Полевые транзисторы — это трех или четырех контактные устройства, в которых ток, идущий на два контакта может регулироваться посредством напряжения электрополя третьего контакта. на двух контактах регулируется напряжением электрического поля на третьем. В результате этого подобные транзисторы называются полевыми.

Название расположенных на устройстве контактов и их функции:

• Истоки – контакты с входящим электрическим током, которые находится на участке n;
• Стоки – контакты с исходящим, обработанным током, которые находятся на участке n;
• Затворы – контакты, находящиеся на участке р, посредством изменения напряжения на котором, выполняется регулировка пропускной способности на устройстве.

Полевые транзисторы с n-p переходами – особые виды, позволяющие управлять током. От простых они, как правило, отличаются тем, через них протекает ток, без пересечения участка р-n переходов, участка который образуется на границах этих двух зон. Размеры р-n участка являются регулируемыми.

Что это такое

Транзистор — это особый элемент электроцепи полупроводникового типа, который служит для изменения основных электрических параметров электротока и для регулирования этих параметров. В стандартном полупроводниковом триоде есть всего 3 вывода: коллектор, инжектор зарядов и базовый элемент, на который собственно и направляются электроны от управления. Также имеются комбинированные транзисторы с большой мощностью. Если обычные элементы, используемые в интегральных схемах, могут быть размером в несколько нанометров, то производственные транзисторы для промышленных предприятий имеют корпус и составляют до 1 сантиметра в ширину. Напряжение обратного типа производственных управляющих триодов достигает 1 тысячи Вольт.

2SD1710 для импульсных блоков питания

Конструкция триода сделана на основе слоев полупроводника, заключенных в корпусе элемента. В качестве полупроводников выступают материалы, в основу которых входит кремний, германий, галлий и некоторые другие химические элементы. В настоящее время проводится множество исследований, которые предлагают в качестве материалов различные виды полимеров и углеродных нанотрубок.

Важно! Когда-то кристаллы полупроводников располагали в металлических отсеках в виде шляп с тремя выводами. Такое строение было характерно для точечных элементов транзисторного типа.

Различные виды рассматриваемых радиоэлементов

На сегодняшний день строение практически всех плоских и кремниевых транзисторов основано на легированном монокристалле. Они находятся в пластмассовых, металлических или стеклянных корпусах. У многих из них есть выступающие выводы, позволяющие отвести тепло при сильном нагреве от электричества.

Кремниевый биполярный транзистор 2SA1286

Выводы современных транзисторов расположены, как правило, в один ряд. Это удобно, так как плату собирают роботы, и это экономит ресурсы. Выводные контакты также не маркируются на корпусе элемента. Вид вывода определяют по инструкции эксплуатации или после тестовых замеров.

Вам это будет интересно Электросчетчик Энергомера Се 101

Важно! Для транзисторов применяют сплавы полупроводникового типа с разным строением: PNP или NPN. Их различие заключается в разных знаках напряженности на выводах.

Если брать схематически, то описать этот радиоэлемент можно так: два полупроводника, разделенные дополнительным слоем, который управляет проводимостью триода.

Схема устройства полевых радиоэлементов

Виды полевых транзисторов

Полевой транзистор с n-р переходами подразделяется на несколько классов в зависимости:

1. От типа каналов проводников: n или р. Каналы воздействую на знаки, полярности, сигналы управления. Они должны быть противоположны по знакам n-участку.
2. От структуры приборов: диффузных, сплавных по р -n — переходам, с затворами Шоттки, тонкопленочными.
3. От общего числа контактов: могут быть трех или четырех контактными. Для четырех контактных приборов, подложки также являются затворами.
4. От используемых материалов: германия, кремния, арсенид галлия.

В свою очередь разделение классов происходит в зависимости от принципа работы транзистора:

• устройства под управлениями р-n переходов;
• устройства с изолированными затворами или с барьерами Шоттки.

Быполярные транзисторы

Биполярными транзисторы называют потому, что электрический ток в них образуют электрические заряды положительной и отрицательной полярности. Носители положительных зарядов принято называть дырками, отрицательные заряды переносятся электронами. В биполярном транзисторе используют кристалл из германия или кремния — основных полупроводниковых материалов, применяемых для изготовления транзисторов и диодов.

Поэтому и транзисторы называют одни кремниевыми, другие — германиевыми. Для обоих разновидностей биполярных транзисторов характерны свои особенности, которые обычно учитывают при проектировании устройств.

Для изготовления кристалла используют сверхчистый материал, в который добавляют специальные строго дозированные; примеси. Они и определяют появление в кристалле проводимости, обусловленной дырками (р-проводимость) или электронами (n-проводимость). Таким образом формируют один из электродов транзистора, называемый базой.

Если теперь в поверхность кристалла базы ввести тем или иным технологическим способом специальные примеси, изменяющие тип проводимости базы на обратную так, чтобы образовались близколежащие зоны n-р-n или р-n-р, и к каждой зоне подключить выводы, образуется транзистор.

Одну из крайних зон называют эмиттером, т. е. источником носителей заряда, а вторую — коллектором, собирателем этих носителей. Зона между эмиттером и коллектором называется базой. Выводам транзистора обычно присваивают названия, аналогичные его электродам.

Усилительные свойства транзистора проявляются в том, что если теперь к эмиттеру и базе приложить малое электрическое напряжение — входной сигнал, то в цепи коллектор — эмиттер потечет ток, по форме повторяющий входной ток входного сигнала между базой и эмиттером, но во много раз больший по значению.

Для нормальной работы транзистора в первую очередь необходимо подать на его электроды напряжение питания. При этом напряжение на базе относительно эмиттера (это напряжение часто называют напряжением смещения) должно быть равно нескольким десятым долям вольта, а на коллекторе относительно эмиттера — несколько вольт.

Включение в цепь n-р-n и р-n-р транзисторов отличается только полярностью напряжения на коллекторе и смещения. Кремниевые и германиевые транзисторы одной и той же структуры отличаются между собой лишь значением напряжения смещения. У кремниевых оно примерно на 0,45 В больше, чем у герма ниевых.

Рис. 1. Напряжения смещения базы для кремниевых и германиевых транзисторов.

На рис. 1 показаны условные графические обозначения транзисторов той и другой структуры, выполненных на основе германия и кремния, и типовое напряжение смещения. Электроды транзисторов обозначены первыми буквами слов: эмиттер — Э, база — Б, коллектор — К.

Напряжение смещения (или, как принято говорить, режим) показано относительно эмиттера, но на практике напряжение на электродах транзистора указывают относительно общего провода устройства. Общим проводом в устройстве и на схеме называют провод, гальванически соединенный с входом, выходом и часто с источником питания, т. е. общий для входа, выхода и источника питания.

Усилительные и другие свойства транзисторов характеризуются рядом электрических параметров, наиболее важные из которых рассмотрены ниже.

Статический коэффициент передачи тока базы h31Э показывает, во сколько раз ток коллектора биполярного транзистора больше тока его базы, вызвавшего этот ток. У большинства типов транзисторов численное значение этого коэффициента от экземпляра к экземпляру может изменяться от 20 до 200. Есть транзисторы и с меньшим значением — 10…15, и с большим — до 50…800 (такие называют транзисторами со сверхусилением).

Нередко считают, что хорошие результаты можно получить только с транзисторами, имеющими большое значение h31э. Однако практика показывает, что при умелом конструировании аппаратуры вполне можно обойтись транзисторами, имеющими h3lЭ, равный всего 12…20. Примером этого может служить большинство конструкций, описанных в этой книге.

Частотными свойствами транзистора учитывается тот факт, что транзистор способен усиливать электрические сигналы с частотой, не превышающей определенного для каждого транзистора предела. Частоту, на которой транзистор теряет свои усилительные свойства, называют предельной частотой усиления транзистора.

Для того, чтобы транзистор мог обеспечить значительное усиление сигнала, необходимо, чтобы максимальная рабочая частота сигнала была по крайней мере в 10…20 раз меньше предельной частоты fт транзистора. Например, для эффективного усиления сигналов низкой частоты (до 20 кГц) применяют низкочастотные транзисторы, предельная частота которых не менее 0,2…0,4 МГц.

Для усиления сигналов радиостанций длинноволнового и средневолнового диапазонов волн (частота сигнала не выше 1,6 МГц) пригодны лишь высокочастотные транзисторы с предельной частотой не ниже 16…30 МГц.

Максимальная допустимая рассеиваемая мощность — это наибольшая мощность, которую может рассеивать транзистор в течение длительного времени без опасности выхода из строя. В справочниках по транзисторам обычно указывают максимальную допустимую мощность коллектора Яктах, поскольку именно в цепи коллектор — эмиттер выделяется наибольшая мощность и действуют наибольшие ток и напряжение.

Базовый и коллекторный токи, протекая по кристаллу транзистора, разогревают его. Германиевый кристалл может нормально работать при температуре не более 80, а кремниевый — не более 120°С. Тепло, которое выделяется в кристалле, отводится в окружающую, среду через корпус транзистора, а также и через дополнительный теплоотвод (радиатор), которым дополнительно снабжают транзисторы большой мощности.

В зависимости от назначения выпускают транзисторы малой, средней и большой мощности. Маломощные используют главным образом для усиления и преобразования слабых сигналов низкой и высокой частот, мощные — в оконечных ступенях усиления и генерации электрических колебаний низкой и высокой частот.

Усилительные возможности ступени на биполярном транзисторе зависят не только от того, какой он мощности, а сколько от того, какой конкретно выбран транзистор, в каком режиме работы по переменному и постоянному току он работает (в частности, каковы ток коллектора и напряжение между коллектором и эмиттером), каково соотношение рабочей частоты сигнала и предельной частоты транзистора.

Принцип работы полевого транзистора

Говоря простыми словами о том, как работает полевой транзистор для чайников с управляющими p-n переходами, стоит отметить: радиодетали состоят из двух участков: p-переходов и n-переходов. По участку n проходит электроток. Участок р является перекрывающей зоной, неким вентилем. Если оказывать определенное давление на нее, то она будет перекрывать участок и препятствовать прохождению тока. Либо, же наоборот, при снижении давления количество проходящего тока возрастет. В результате такого давления осуществляется увеличение напряжения на контактах затворов, находящихся на участке р.

Приборы с управляющими p-n канальными переходами — это полупроводниковые пластины, имеющие электропроводность с одним из данных типов. К торцевым сторонам пластин выполняется подсоединение контактов: стока и истока, в середину — контакты затвора. Принцип работы прибора основан на изменении пространственных толщин p-n переходов. Так как в запирающих областях практически отсутствуют подвижные носители заряда, их проводимость равняется нулю. В полупроводниковых пластинах, на участках которых не воздействует запирающий слой, создаются проводящие ток каналы. Если подается отрицательное напряжение в отношении истока, на затворе образуется поток, через который протекают носителя заряда.

Для изолированных затворов, характерно расположение на них тонкого слоя диэлектрика. Такое устройство работает по принципу электрических полей. Для его разрушения понадобится всего лишь небольшое электричество. В связи с этим, чтобы предотвратить статическое напряжение, которое может превышать 1000 В, необходимо создание специальных корпусов для приборов, которые минимизируют эффект от воздействия вирусных типов электричества.

Обозначение на электросхемах

У транзистора есть принятое обозначение: «ВТ» или «Q». После букв нужно указать индекс позиции. Например, ВТ 2. На старых чертежах можно найти условные обозначения: «Т», «ПП» или «ПТ», которые более не используются. Транзистор рисуют в виде неких отрезков, обозначающих контакты электродов. Иногда их обводят кругом. Направление электротока в области эмиттера указывает специальная стрелка.

Схема работы простейшего радиоэлемента

По принципу действия и строению различают следующие полупроводниковые триоды:

• Полевого типа;
• Биполярного;
• Комбинированного.

Все они обладают схожим функционалом и отличаются по технологии работы.

Полевые

Такие триоды ещё называют униполярными, из-за их электрических свойств — у них происходит течение тока только одной полярности. Такой тип также подразделяется на некоторые виды по своему строению и типу регулировки:

• Транзисторы с PN переходом управления;
• Элементы с затвором изолированного типа;
• Такие же транзисторы другой структуры (металл-диэлектрик-проводник).

Важно! Изолированный затвор обладает одной отличительной особенностью — наличием диэлектрического слоя между ним и каналом.

Схема элемента с затвором изолированного типа

Еще одна особенность полевых транзисторов — низкое потребление электроэнергии. Например, такой элемент может функционировать больше одного года на одной батарейке. Полевые радиоэлементы довольно независимы: они потребляют крайне мало электроэнергии. Такой прибор может годами работать на пальчиковой батарейке или небольшом аккумуляторе. Именно это и обусловило их широкое применение в электросхемах и приборах.

Вам это будет интересно Время-токовая характеристика

Электронно-дырочный переход

Биполярные

Свое название эти элементы получили за то, что они способны пропускать электрические заряды плюса и минуса через один проходной канал. Также они обладают низким входным сопротивлением. Такие приспособления работают как усилители сигнала и коммутаторы. Благодаря им в электроцепь можно подключить довольно сильную нагрузку и понизить действие ее сопротивления. Биполярники являются наиболее популярными полупроводниковыми приборами активного типа.

Принцип работы биполярного транзистора в схеме

Комбинированные

Комбинированные элементы изобретаются для того, чтобы по применению одного дискретного состояния достичь требуемых электрических параметров. Они бывают:

• Биполярными с внедрёнными в их схему резисторами;
• Двумя триодами одной или нескольких структур строения в единой детали;
• Лямбда-диодами — сочетанием двух полевых управляющих триодов, создающих сопротивляемость со знаком «минус»;
• Элементы, в которых полевые составляющие управляют биполярными.

Комбинированный транзистор

Для чего нужен полевой транзистор

При рассмотрении работы сложных видов электротехники, стоит рассмотреть работу такого важного компонента интегральной схемы, как полевой транзистор. Основная задача от использования данного элемента заключается в пяти ключевых направлениях, в связи с чем транзистор применяется для:

1. Усиления высокой частоты.
2. Усиления низкой частоты.
3. Модуляции.
4. Усиления постоянного тока.
5. Ключевых устройств (выключателей).

В качестве простого примера работа транзистора-выключателя, может быть представлена как микрофон и лампочка в одной компановке. Благодаря микрофону улавливаются звуковые колебания, что влияет на появление электрического тока, поступающего на участок запертого устройства. Присутствие тока влияет на включение устройства и включение электрической цепи, к которой подключаются лампочки. Последние загораются после того как микрофон уловил звук, но горят они за счет источников питания не связанных с микрофоном и более мощных.

Модуляцию применяют с целью управления информационными сигналами. Сигналы управляют частотами колебаний. Модуляцию применяют для качественных звуковых радиосигналов, для передачи звуковых частот в телевизионные передачи, для трансляции цветовых изображений и телевизионных сигналов с высоким качеством. Модуляцию применяют повсеместно, где нужно проводить работу с высококачественными материалами.

Как усилители полевые транзисторы в упрощенном виде работают по такому принципу: графически любые сигналы, в частности, звукового ряда, могут быть представлены как ломаная линия, где ее длиной является временной промежуток, а высотой изломов – звуковая частотность. Чтобы усилить звук к радиодетали подается поток мощного напряжения, приобретаемого нужную частотность, но с более большим значением, из-за подачи слабых сигналов на управляющие контакты. Иначе говоря, благодаря устройству происходит пропорциональная перерисовка изначальной линии, но с более высоким пиковым значением.

NPN-транзистор

Биполярный транзистор может иметь коллектор с эмиттером из материала N-типа. Тогда база делается из материала P-типа. И в этом случае, транзистор npn работает точно, как pnp, за исключением полярности – это транзистор обратной проводимости. Транзисторы на основе кремния подавляют своим числом все остальные типы биполярных транзисторов.

Будет интересно➡ Что такое SMD светодиоды

Донорным материалом для коллектора и эмиттера может служить As, имеющий “лишний” электрон. Также изменилась технология изготовления транзисторов. Сейчас они планарные, что дает возможность использовать литографию и делать интегральные схемы. По планарной технологии изготавливаются как pnp, так и npn-транзисторы, в том числе и мощные. Сплавные уже сняты с производства.

Как применять полевой транзистор для чайников

Первыми приборами, которые поступили на рынок для реализации, и в которых были использованы полевые транзисторы с управляющими p-n переходами, были слуховые аппараты. Их изобретение состоялось еще в пятидесятые годы XX века. В более крупным масштабах они применялись, как элементы для телефонных станций.

В наше время, применение подобных устройств можно увидеть во многих видах электротехники. При наличии маленьких размеров и большому перечню характеристик, полевые транзисторы встречаются в кухонных приборах (тостерах, чайниках, микроволновках), в устройстве компьютерной, аудио и видео техники и прочих электроприборах. Они используются для сигнализационных систем охраны пожарной безопасности.

На промышленных предприятиях транзисторное оборудование применяют для регуляции мощности на станках. В сфере транспорта их устанавливают в поезда и локомотивы, в системы впрыскивания топлива на личных авто. В жилищно-коммунальной сфере транзисторы позволяют следить за диспетчеризацией и системами управления уличного освещения.

Также самая востребованная область, в которой применяются транзисторы – изготовление комплектующих, используемых в процессорах. Устройство каждого процессора предусматривает множественные миниатюрные радиодетали, которые при повышении частоты более чем на 1,5 ГГц, нуждаются в усиленном потреблении энергии. В связи с этими разработчики процессорной техники решил создавать многоядерные оборудования, а не увеличивать тактовую частоту.

Достоинства и недостатки полевых транзисторов

Использование полевых транзисторов благодаря их универсальным характеристикам позволило обойти другие виды транзисторов. Они широко применяются для интегральной схемы в качестве выключателя.

Достоинства:

• каскады детали расходуют малое количество энергии;
• показатели усиления превышают, значения других аналогичных устройств;
• достижение высокой помехоустойчивости осуществляется за счет того, что отсутствует ток в затворе;
• обладают более высокой скоростью включения и выключения, работают с недоступными для других транзисторов частотами.

Недостатки:

• менее устойчивы к высоким температурам, которые приводят к разрушению;
• на частотах более 1,5 ГГц, количество потребляемой энергии стремительно увеличивается;
• чувствительны к статическим видам электричества.

Благодаря характеристикам, которыми обладают полупроводниковые материалы, взятые в качестве основы для полевого транзистора, позволяют использовать устройство в бытовой и производственной сфере. Полевыми транзисторами оснащается различная бытовая техника, которая используется современным человеком.

принцип работы транзистора — МИКРОЭ

Транзисторы используются в аналоговых схемах для усиления сигнала. Они также используются в источниках питания в качестве стабилизатора, и вы также найдете их в качестве переключателей в цифровых схемах.

Лучший способ изучить основы работы транзисторов — это поэкспериментировать. Ниже показана простая схема. Он использует силовой транзистор для освещения земного шара. Вам также понадобится батарейка, небольшая лампочка (взятая от фонарика) с параметрами около 4,5В/0,3А, линейный потенциометр (5k) и резистор на 470 Ом. Эти компоненты должны быть подключены, как показано на рис. 4.4а.

Рис. 4.4: Принцип работы транзистора: потенциометр перемещается в верхнее положение — напряжение на базе увеличивается — ток через базу увеличивается — ток через коллектор увеличивается — яркость шара увеличивается . Резистор (R) на самом деле не нужен, но если вы его не используете, вы не должны поворачивать потенциометр (потенциометр) в его высокое положение, потому что это разрушит транзистор — это потому, что постоянное напряжение UBE (напряжение между базой и эмиттером), не должно быть выше 0,6В, для кремниевых транзисторов. Поверните потенциометр в самое нижнее положение. Это доводит напряжение на базе (или, точнее, между базой и землей) до нуля вольт (UBE = 0). Лампочка не горит, значит через транзистор не проходит ток.

Как мы уже упоминали, нижнее положение потенциометра означает, что UBE равен нулю. При повороте ручки из крайнего нижнего положения ВБЕ постепенно увеличивается. Когда UBE достигает 0,6В, ток начинает поступать на транзистор и глобус начинает светиться. При дальнейшем вращении потенциометра напряжение на базе остается на уровне 0,6 В, но ток увеличивается, что увеличивает ток в цепи коллектор-эмиттер. Если горшок повернуть полностью, базовое напряжение немного увеличится примерно до 0,75 В, но ток значительно возрастет, и шар будет ярко светиться. Если мы подключим амперметр между коллектором и лампочкой (для измерения IC), другой амперметр между горшком и цоколем (для измерения IB) и вольтметр между землей и цоколем и повторим весь эксперимент, мы найдем некоторое интересные данные. Когда потенциометр находится в нижнем положении, UBE равно 0 В, как и токи IC и IB. При повороте потенциометра эти значения начинают расти, пока лампочка не начнет светиться, когда они будут: UBE = 0,6 В, IB = 0,8 мА и IB = 36 мА (если ваши значения отличаются от этих значений, это связано с тем, что 2N3055 используемый писатель не имеет тех же характеристик, что и тот, который вы используете, что часто встречается при работе с транзисторами).

Конечным результатом этого эксперимента является то, что при изменении тока на базе изменяется и ток на коллекторе. Давайте рассмотрим еще один эксперимент, который расширит наши знания о транзисторе. Для этого требуется транзистор BC107 (или любой аналогичный маломощный транзистор), источник питания (такой же, как в предыдущем эксперименте), резистор 1 МОм, наушники и электролитический конденсатор, емкость которого может варьироваться от 10 мкФ до 100 мкФ при любом рабочем напряжении. Из этих компонентов можно собрать простой усилитель низкой частоты, как показано на диаграмме 4.5.

Рис. 4.5: Простой транзисторный усилитель

Следует отметить, что схема 4.5а аналогична схеме 4.4а. Основное отличие в том, что коллектор подключается к наушникам. Резистор «включения» — резистор на базе, 1М. Когда нет резистора, нет протекания тока IB и тока Ic. Когда резистор подключен к цепи, базовое напряжение равно 0,6В, а базовый ток IB = 4мкА.

Транзистор имеет коэффициент усиления 250 и это означает, что ток коллектора будет 1 мА. Так как оба эти тока входят в транзистор, очевидно, что ток эмиттера равен IE = IC + IB. А так как ток базы в большинстве случаев незначителен по сравнению с током коллектора, то считается, что:

Отношение между током, протекающим через коллектор, и током, протекающим через базу, называется коэффициентом усиления тока транзистора и обозначается как hFE. В нашем примере этот коэффициент равен:

Наденьте наушники и поместите кончик пальца на точку 1. Вы услышите шум. Ваше тело улавливает «сетевое» напряжение переменного тока частотой 50 Гц. Шум, слышимый в наушниках, это напряжение, только усиленное транзистором. Давайте объясним эту схему немного больше. Переменное напряжение частотой 50 Гц подключено к базе транзистора через конденсатор С. Напряжение на базе теперь равно сумме постоянного напряжения (примерно 0,6) через резистор R и переменного напряжения «с» пальца.

Это означает, что это базовое напряжение выше 0,6 В, пятьдесят раз в секунду и пятьдесят раз немного ниже. Из-за этого ток на коллекторе пятьдесят раз в секунду больше 1 мА, а в пятьдесят раз меньше. Этот переменный ток используется для смещения мембраны громкоговорителей пятьдесят раз в секунду вперед и пятьдесят раз назад, а это означает, что мы можем слышать тон 50 Гц на выходе. Прослушивание шума 50 Гц не очень интересно, поэтому к точкам 1 и 2 можно подключить какой-нибудь низкочастотный источник сигнала (проигрыватель компакт-дисков или микрофон). Существуют буквально тысячи различных схем, использующих транзистор в качестве активного усилительного устройства. И все эти транзисторы работают так, как показано в наших экспериментах, а это значит, что, собирая этот пример, вы на самом деле строите базовый блок электроники.

Определение, символ, типы, принцип работы

0

 Сохранить

Скачать публикацию в формате PDF

Транзистор — это устройство, которое управляет потоком напряжения (или тока) в электрическом устройстве и действует как переключатель для всех электронных сигналов. В основном он изготовлен из полупроводникового материала с наличием в нем трех выводов. Для расширения и работы с высоким диапазоном напряжений существуют устройства, разработанные специально для этой цели, которые известны как силовые транзисторы 9.0009 .

Читайте дальше, чтобы узнать больше о силовых транзисторах, их типах, технических характеристиках, устройстве, принципе работы и их применении в повседневной жизни с часто задаваемыми вопросами.

Силовой транзистор

Силовой транзистор представляет собой трехконтактное устройство, состоящее из полупроводниковых материалов. Он имеет выводы эмиттера, базы и коллектора. Это устройство в основном предназначено для контроля диапазона больших токовых напряжений электрических устройств.

Особенностью силового транзистора является подача напряжения или тока на один из выводов. Он контролирует напряжение (или ток) на другой паре клемм. Силовые транзисторы могут иметь полярность NPN или PNP. Он также доступен в различных типах с различными диапазонами мощности. Первый точечный транзистор был изобретен в 19 г.47 Уолтера Браттейна, Уильяма Шокли и Джона Бардина.

Узнайте больше об электрическом сопротивлении здесь

Обозначение силового транзистора

Силовой транзистор также относится к типу транзисторов, поэтому его обозначение соответствует транзистору. Силовой транзистор условно представлен следующим образом:

Также читайте о полупроводниковых диодах здесь

Типы силовых транзисторов

В основном существует четыре типа силовых транзисторов, которые перечислены ниже:

Биполярные переходные транзисторы (BJT): Это тип транзистора, в котором присутствует способность работать с двумя полярностями. Его можно использовать как усилитель или как переключатель. Он в основном используется для управления током, и в этом процессе он действует при усилении, включении и выключении переключателя. Он был изобретен в 1948 году Уильямом Шокли.

В нем эмиттер сильно легирован, в то время как база легирована умеренно, а коллектор легирован слабо. У этого также есть два соединения, которые являются следующими:

• переход коллектор-база и
• переход эмиттер-база.

Он также имеет два типа, упомянутых ниже:

• Транзистор NPN
• Транзистор PNP

Его характеристики следующие: .

Также имеет высокое напряжение пробоя.

Он также обладает высокой грузоподъемностью и высокой допустимой нагрузкой по току.

В основном используется в приложениях высокой мощности.

Металл-оксид-полупроводник полевой Транзисторы (МОП-транзисторы) : Это тип полевого транзистора. Он имеет три клеммы:

• Источник,
• База и
• Слив.

Его функциональность основана на ширине канала. Если канал широкий, то транзистор будет работать с высоким КПД, а если нет, то не так эффективно.

Характеристики MOSFET приведены ниже:

• Он также известен как регулятор напряжения.
• Для работы не требуется входной ток.
• Также обеспечивает высокое входное сопротивление.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT): Это устройство, состоящее в основном из полупроводникового материала и имеющее три вывода. В основном используется для переключения. Он состоит из P-N-P-N, которые представляют собой четыре чередующихся слоя, управляемых структурой затвора металл-оксид-полупроводник (MOS).

Характеристики IGBT следующие:

• На входе потери этого транзистора очень незначительны.
• Помогает увеличить мощность.

Статические индукционные транзисторы (SIT): Обычно это вертикально ориентированное устройство, состоящее из трех выводов. По сравнению с полевыми транзисторами он имеет более высокое значение напряжения пробоя. Он также имеет высокое значение мощности и высокой частоты с короткой многоканальностью. Это очень полезно для получения более высокого напряжения пробоя, чем у полевого транзистора.

Его характерные свойства:

• Длина его канала очень мала.
• Очень мало шума.
• Также обеспечивает низкое сопротивление на клеммах.

Узнайте о законах цепей Кирхгофа здесь

Характеристики силового транзистора

Характеристики силового транзистора:

Напряжение коллектор-эмиттер: 50 В

Напряжение коллектор-база: 50 В

Напряжение эмиттер-база: 4 В А) и Ом (Ом) соответственно. Таким образом, единицы измерения силового транзистора такие же, как и у транзистора, поскольку это также тип транзистора.

Также читайте о вихревых токах и токах смещения здесь

Принцип работы силового транзистора

Силовой транзистор — это в основном полупроводниковый прибор с тремя выводами, который используется для усиления, включения и выключения электрических сигналов, а также для увеличения мощности. Это тип переходного транзистора, который предназначен для работы с большим током, протекающим через него, и большой мощностью.

Говорят, что он смещен в прямом направлении, когда переход база-эмиттер включен и транзистор работает. Принимая во внимание, что это называется обратным смещением, когда переход база-эмиттер выключен и транзистор не работает. Эта функция транзистора аналогична функции диода: если диод смещен в прямом направлении, он будет проводить электричество, а если смещен в обратном направлении, электричество будет отключено.

Из-за своих свойств он в основном используется в звуковых и коммутационных схемах. Это основная идея принципа работы силового транзистора.

Узнайте больше о Wattleless Current здесь

Применение силового транзистора

Применение силового транзистора:

• Он используется в преобразователях.
• Также используется в реле.
• Используется в инверторе.
• Используется для усиления мощности в качестве усилителя мощности в электронных устройствах.
• Он также используется в преобразователях постоянного тока в переменный.
• Используется для подачи электроэнергии.
• Также используется в цепях управления питанием.
• Он также используется в импульсных источниках питания, также известных как SMPS.
• Также используется в аудиоустройствах.

Вы также можете ознакомиться с другими интересными статьями по физике. Присоединяйтесь к Testbook и получите серию пробных тестов, в основном курируемых экспертами IITs, AIIMS и других национальных институтов. Он доступен как для iOS, так и для Android-версий телефонов. Загрузите приложение сейчас и получите интересные предложения и преимущества при первой покупке. Загрузите приложение Testbook прямо сейчас!

Часто задаваемые вопросы о силовых транзисторах

В.1 Как определить силовой транзистор?

Ответ 1 Силовой транзистор можно определить, проверив его мультиметром.

В.2 В чем разница между транзистором и силовым транзистором?

Ответ 2 Основное и единственное различие между силовым транзистором и транзистором заключается в том, что силовой транзистор больше обычного транзистора и способен пропускать через себя больший ток, не сжигая и не расплавляя транзистор.