Princip činnosti zařízení
Tranzistor je polovodičové zařízení určené k zesílení elektrického signálu. Díky speciální struktuře krystalové mřížky a polovodičových vlastností je toto zařízení schopno zvýšit amplitudu proudícího proudu .
Polovodiče - látky, které jsou schopny vést proud, stejně jako zabránit jeho průchodu. Jejich nejvýznamnějšími představiteli jsou křemík a germanium. Existují dva typy polovodičů:
- Elektronické.
- Díra.
V polovodičích vzniká elektrický proud kvůli nedostatku nebo nadbytku volných elektronů. Například, krystalová mřížka atomu sestává ze tří elektronů. Pokud však do této látky zavedeme atom tvořený čtyřmi elektrony, jeden bude nadbytečný. Je to volný elektron. V důsledku toho čím více takových elektronů, tím blíže je tato látka ve svých vlastnostech vůči kovu. To znamená, že vodivost proudu více. Takové polovodiče se nazývají elektronické .
Promluvme si o díře. K jejich vytvoření se do substance zavádějí atomy jiné látky, jejíž krystalová mřížka obsahuje více atomů. Proto se v našem polovodiči stává méně elektronů. Vytvořil volná místa pro elektrony. Valenční vazby budou zničeny, protože elektrony budou mít tendenci obsadit tyto volné pozice. Dále jim říkáme díry.
Elektrony se neustále snaží odnést díru a počínaje pohybem tvoří novou díru. Toto chování mají naprosto všechny elektrony. V polovodiči dochází k jejich pohybu, což znamená, že proud začíná proudit . Takové polovodiče se nazývají polovodiče díry.
Zavedením nedostatku nebo přebytku elektronů do křemíku nebo germania tak usnadňujeme jejich pohyb. Ukazuje to aktuální. Tranzistory se skládají ze sloučenin těchto polovodičů podle určitého principu. S jejich pomocí můžete ovládat proudící proudy a další parametry elektrických signálů.
Druhy tranzistorů
Existuje několik typů tranzistorů. Je jich asi čtyři. Hlavní však jsou:
- Pole
- Bipolární.
Zbývající druhy se získávají z pole a bipolární . Zvažte podrobněji každý pohled.
Pole
Podstatou tohoto zařízení je řízení parametrů elektrického signálu pomocí elektrického pole. Objeví se, když je napětí aplikováno na některý ze závěrů:
- Závěrka je potřebná pro nastavení parametrů signálu, vzhledem k napájecímu napětí.
- Odtok je výstup, přes který nosiče nábojů (otvory a elektrony) opouštějí kanál.
- Zdrojem je závěr, kterým elektrony a díry vstupují do kanálu.
Takový tranzistor je tvořen polovodičem s určitou vodivostí a dvěma oblastmi, které jsou v něm umístěny s opačnou vodivostí. Když je napětí aplikováno na bránu mezi těmito dvěma oblastmi, objeví se prostor, skrze který proudí proud. Tento prostor se nazývá kanál. Šířka tohoto kanálu je regulována napětím, které aplikujeme na bránu. V souladu s tím je možné zvýšit a snížit šířku kanálu a řídit tok proudu.
Promluvme si o zařízení s izolovanou branou. Rozdíl je v tom, že v prvním případě je tento přechod vždy tam, i když na bránu nebylo aplikováno žádné napětí. A když byl aplikován, přechod a vodivý kanál se měnily v závislosti na polaritě a amplitudě napětí. Kovová brána v takových tranzistorech je izolována dielektrikem z polovodičové oblasti. Jejich vstupní odpor je mnohem větší.
Existují dva typy izolovaných zařízení vrat:
- S vestavěným kanálem.
- S indukovaným kanálem.
Vestavěný kanál umožňuje tok proudu s určitou amplitudou . Při použití napětí s určitou amplitudou a polaritou můžeme měnit šířku kanálu a jeho vodivost. Tento kanál je zabudován do tranzistorů ve výrobních závodech.
Indukovaný kanál se objeví mezi oběma oblastmi, o kterých jsme mluvili výše, pouze když je na hradlo aplikováno napětí určité polarity. To znamená, že když na bránu není aplikováno žádné napětí, neproudí do ní žádný proud.
Všechny typy tranzistorů se liší v následujících parametrech:
- Vstupní impedance.
- Amplituda napětí, které musí být aplikováno na bránu.
- Polarita
Každý z těchto typů tranzistorů s efektem pole je nutný pro sestavení specifických elektrických a logických obvodů . Protože provedení dvou různých zařízení vyžaduje různé elektrické parametry.
Bipolární
Slovo "bipolární" znamená dvě polarity. To znamená, že taková zařízení mají dvě polarity v důsledku zvláštností jejich struktury. Zvláštnost jejich struktury spočívá v tom, že se skládají ze tří polovodičových oblastí. Typy vodivosti jsou následující:
- Elektronické, dále n.
- Díra, další str.
Z toho vyplývá, že existují dva typy bipolárních tranzistorů:
- pnp;
- npn.
Rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že pro správnou činnost je nutné použít napětí různé polarity . Každá ze tří polovodičových oblastí je připojena k jednomu výstupu. Existují tři z nich:
- Základem je centrální vrstva. Je nejjemnější. Na výstupu základny je řídicí proud s malou amplitudou.
- Sběrač je jednou z extrémních vrstev. Je nejširší. Na něj je aplikován velký amplitudový proud.
- Emitor je výstup, do kterého je proud napájen z kolektoru. Na výstupu je amplituda proudu o něco větší než na vstupu.
Existují tři schémata zapojení bipolárního tranzistoru:
- Se společným vysílačem se vstupní signál přivádí do základny a výstupní signál se z kolektoru odstraní.
- Se společným kolektorem se vstupní signál přivádí do základny a vyjímá z vysílače.
- Se společnou základnou se vstupní signál přivádí do vysílače a vyjímá se z kolektoru.
Díky několika přechodům elektronů vytvořených v bipolárním tranzistoru je možné ovládat parametry elektrického signálu . Polarita a amplituda použitého napětí závisí na typu bipolárního tranzistoru.
Použití tranzistorů v životě
Tranzistory se používají v mnoha technických zařízeních. Nejživější příklady:
- Programy zesilování.
- Generátory signálů.
- Elektronické klíče.
Ve všech komunikačních zařízeních je nutné zesílení signálu. Zaprvé, elektrické signály mají přirozený útlum. Za druhé, často se stává, že amplituda jednoho ze signálních parametrů není dostatečná pro správnou funkci zařízení. Informace jsou přenášeny elektrickými signály. Aby bylo možné zajistit dodávku a vysokou kvalitu informací, musíme tyto signály zesílit .
Tranzistory mohou ovlivnit nejen amplitudu, ale také tvar elektrického signálu. V závislosti na požadovaném tvaru generovaného signálu bude do generátoru instalován odpovídající typ polovodičového zařízení.
Elektronické klíče jsou potřebné pro řízení proudu v obvodu. Složení těchto klíčů zahrnuje mnoho tranzistorů. Elektronické klíče jsou jedním z nejdůležitějších prvků schémat. Počítače, televizory a jiná elektrická zařízení pracují na svém základě, bez kterého se v moderním životě nedá dělat.
Elektronická literatura
Věda, která studuje tranzistory a jiná zařízení, se nazývá elektronika. Celá jeho část je věnována polovodičovým zařízením. Máte-li zájem o více informací o práci tranzistorů, můžete si přečíst následující knihy k tomuto tématu:
- Digitální obvodová architektura a architektura počítačů - David M.
- Operační systémy Návrh a realizace - Andrew T.
- Výkonová elektronika pro amatéry a profesionály - B. Yu Semenov.
Tyto knihy popisují různé prostředky programovatelné elektroniky. Základem všech programovatelných obvodů jsou samozřejmě tranzistory. Díky těmto knihám získáte nejen nové znalosti o tranzistorech, ale také dovednosti, které vám mohou přinést příjem.
Nyní víte, jak fungují tranzistory a kde se používají v životě. Máte-li zájem o toto téma, pokračujte v jeho studiu, protože pokrok nezůstane v klidu a všechna technická zařízení se neustále zlepšují. V tomto případě je velmi důležité držet krok s dobou. Úspěchy pro vás!