Elemen radio-elektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor, menggunakan sinyal input, menciptakan, memperkuat, mengubah pulsa dalam sirkuit dan sistem terintegrasi untuk menyimpan, memproses, dan mentransmisikan informasi. Transistor adalah resistansi yang fungsinya diatur oleh tegangan antara emitor dan basis atau sumber dan gerbang, tergantung pada jenis modulnya.
Isi
Jenis transistor
Konverter banyak digunakan dalam produksi sirkuit mikro digital dan analog untuk menghilangkan arus konsumen statis dan memperoleh peningkatan linearitas. Jenis transistor berbeda karena beberapa dikendalikan oleh perubahan tegangan, yang terakhir diatur oleh penyimpangan arus.
Modul lapangan beroperasi dengan peningkatan resistensi DC, transformasi frekuensi tinggi tidak meningkatkan biaya energi.Jika kita mengatakan apa itu transistor secara sederhana, maka ini adalah modul dengan margin gain yang tinggi. Karakteristik ini lebih besar pada spesies lapangan daripada tipe bipolar. Yang pertama tidak memiliki resorpsi pembawa muatan, yang mempercepat operasi.
Semikonduktor medan lebih sering digunakan karena kelebihannya dibandingkan tipe bipolar:
- resistensi yang kuat pada input pada arus searah dan frekuensi tinggi, ini mengurangi kehilangan energi untuk kontrol;
- kurangnya akumulasi elektron kecil, yang mempercepat pengoperasian transistor;
- pengangkutan partikel yang bergerak;
- stabilitas dengan penyimpangan suhu;
- kebisingan kecil karena kurangnya injeksi;
- konsumsi daya rendah selama operasi.
Jenis transistor dan sifat-sifatnya menentukan tujuannya. Pemanasan konverter tipe bipolar meningkatkan arus di sepanjang jalur dari kolektor ke emitor. Mereka memiliki koefisien resistansi negatif, dan operator seluler mengalir ke perangkat pengumpul dari emitor. Basis tipis dipisahkan oleh sambungan p-n, dan arus hanya muncul ketika partikel bergerak menumpuk dan disuntikkan ke alas. Beberapa pembawa muatan ditangkap oleh persimpangan p-n yang berdekatan dan dipercepat, ini adalah bagaimana parameter transistor dihitung.
FET memiliki jenis keuntungan lain yang perlu disebutkan untuk boneka. Mereka terhubung secara paralel tanpa menyamakan hambatan. Resistor tidak digunakan untuk tujuan ini, karena indikator meningkat secara otomatis ketika beban berubah. Untuk mendapatkan nilai arus switching yang tinggi, modul kompleks direkrut, yang digunakan pada inverter atau perangkat lain.
Tidak mungkin untuk menghubungkan transistor bipolar secara paralel, penentuan parameter fungsional mengarah pada fakta bahwa kerusakan termal yang bersifat ireversibel terdeteksi. Properti ini terkait dengan kualitas teknis saluran p-n sederhana. Modul dihubungkan secara paralel menggunakan resistor untuk menyamakan arus di sirkuit emitor. Tergantung pada fitur fungsional dan spesifikasi individu, jenis bipolar dan medan dibedakan dalam klasifikasi transistor.
Transistor bipolar
Desain bipolar diproduksi sebagai perangkat semikonduktor dengan tiga konduktor. Lapisan dengan konduktivitas p lubang atau konduktivitas n pengotor disediakan di masing-masing elektroda. Pilihan satu set lengkap lapisan menentukan pelepasan jenis perangkat p-n-p atau n-p-n. Pada saat perangkat dihidupkan, berbagai jenis muatan ditransfer secara bersamaan oleh lubang dan elektron, 2 jenis partikel terlibat.
Pembawa bergerak karena mekanisme difusi. Atom dan molekul suatu zat menembus ke dalam kisi antarmolekul dari bahan yang berdekatan, setelah itu konsentrasinya menurun di seluruh volume. Transportasi terjadi dari daerah dengan kepadatan tinggi ke daerah dengan kandungan rendah.
Elektron juga merambat di bawah aksi medan gaya di sekitar partikel dengan penyertaan aditif paduan yang tidak merata dalam massa dasar. Untuk mempercepat pengoperasian perangkat, elektroda yang terhubung ke lapisan tengah dibuat tipis. Konduktor terluar disebut emitor dan kolektor. Karakteristik tegangan balik transisi tidak penting.
FET
Transistor efek medan mengontrol resistansi menggunakan medan transversal listrik yang timbul dari tegangan yang diberikan. Tempat elektron berpindah ke saluran disebut sumber, dan saluran pembuangan tampak seperti titik akhir masuknya muatan. Tegangan kontrol melewati konduktor yang disebut gerbang. Perangkat dibagi menjadi 2 jenis:
- dengan kontrol p-n-junction;
- Transistor MIS dengan gerbang terisolasi.
Perangkat tipe pertama mengandung wafer semikonduktor dalam desain, yang terhubung ke sirkuit terkontrol menggunakan elektroda di sisi yang berlawanan (saluran dan sumber). Tempat dengan jenis konduktivitas yang berbeda terjadi setelah pelat dihubungkan ke gerbang. Sumber bias konstan yang dimasukkan ke dalam rangkaian input menghasilkan tegangan pemblokiran di persimpangan.
Sumber pulsa yang diperkuat juga terletak di sirkuit input. Setelah mengubah tegangan pada input, indikator yang sesuai di persimpangan p-n diubah. Ketebalan lapisan dan luas penampang persimpangan saluran dalam kristal, yang mentransmisikan aliran elektron bermuatan, dimodifikasi. Lebar saluran tergantung pada ruang antara daerah penipisan (di bawah gerbang) dan substrat. Arus kontrol pada titik awal dan akhir dikendalikan dengan mengubah lebar daerah penipisan.
Transistor MIS dicirikan oleh fakta bahwa gerbangnya dipisahkan oleh isolasi dari lapisan saluran. Dalam kristal semikonduktor, yang disebut substrat, situs yang didoping dengan tanda yang berlawanan dibuat. Konduktor dipasang pada mereka - saluran pembuangan dan sumber, di antaranya dielektrik terletak pada jarak kurang dari satu mikron. Pada isolator ada elektroda logam - penutup.Karena struktur yang dihasilkan mengandung logam, lapisan dielektrik dan semikonduktor, transistor diberi singkatan MIS.
Perangkat dan prinsip operasi untuk pemula
Teknologi beroperasi tidak hanya dengan muatan listrik, tetapi juga dengan medan magnet, kuanta cahaya, dan foton. Prinsip operasi transistor terletak pada status di mana perangkat beralih. Sinyal kecil dan besar yang berlawanan, keadaan terbuka dan tertutup - ini adalah pekerjaan ganda perangkat.
Bersama dengan bahan semikonduktor dalam komposisi, digunakan dalam bentuk kristal tunggal, didoping di beberapa tempat, transistor dalam desainnya:
- kesimpulan dari logam;
- isolator dielektrik;
- kasus transistor terbuat dari kaca, logam, plastik, cermet.
Sebelum penemuan perangkat bipolar atau kutub, tabung vakum elektronik digunakan sebagai elemen aktif. Sirkuit yang dikembangkan untuk mereka, setelah dimodifikasi, digunakan dalam produksi perangkat semikonduktor. Mereka dapat dihubungkan sebagai transistor dan digunakan, karena banyak karakteristik fungsional lampu cocok untuk menggambarkan operasi spesies medan.
Keuntungan dan kerugian mengganti lampu dengan transistor
Penemuan transistor merupakan faktor pendorong untuk pengenalan teknologi inovatif dalam elektronik. Jaringan menggunakan elemen semikonduktor modern, dibandingkan dengan sirkuit lampu lama, perkembangan tersebut memiliki keunggulan:
- dimensi kecil dan berat rendah, yang penting untuk elektronik mini;
- kemampuan untuk menerapkan proses otomatis dalam produksi perangkat dan mengelompokkan tahapan, yang mengurangi biaya;
- penggunaan sumber arus berukuran kecil karena kebutuhan tegangan rendah;
- penyalaan seketika, pemanasan katoda tidak diperlukan;
- peningkatan efisiensi energi karena berkurangnya disipasi daya;
- kekuatan dan keandalan;
- interaksi yang terkoordinasi dengan baik dengan elemen tambahan dalam jaringan;
- ketahanan terhadap getaran dan goncangan.
Kekurangan tampak pada ketentuan sebagai berikut:
- transistor silikon tidak berfungsi pada tegangan lebih besar dari 1 kW, lampu efektif pada kecepatan di atas 1-2 kW;
- saat menggunakan transistor dalam jaringan penyiaran berdaya tinggi atau pemancar gelombang mikro, diperlukan pencocokan penguat daya rendah yang dihubungkan secara paralel;
- kerentanan elemen semikonduktor terhadap efek sinyal elektromagnetik;
- reaksi sensitif terhadap sinar kosmik dan radiasi, yang membutuhkan pengembangan sirkuit mikro radiasi yang tahan dalam hal ini.
Skema peralihan
Untuk bekerja dalam satu rangkaian, transistor membutuhkan 2 keluaran pada masukan dan keluarannya. Hampir semua jenis perangkat semikonduktor hanya memiliki 3 titik koneksi. Untuk keluar dari situasi yang sulit, salah satu ujungnya ditetapkan sebagai yang umum. Ini mengarah ke 3 skema koneksi umum:
- untuk transistor bipolar;
- perangkat kutub;
- dengan saluran terbuka (kolektor).
Modul bipolar terhubung dengan emitor bersama untuk penguatan tegangan dan arus (MA). Dalam kasus lain, ini cocok dengan pin chip digital ketika ada tegangan besar antara sirkuit luar dan rencana kabel dalam.Beginilah cara kerja koneksi kolektor umum, dan hanya peningkatan arus (OK) yang diamati. Jika Anda perlu menaikkan tegangan, maka elemen tersebut dimasukkan dengan basis umum (OB). Opsi ini bekerja dengan baik di sirkuit kaskade majemuk, tetapi jarang diatur dalam proyek transistor tunggal.
Perangkat semikonduktor lapangan varietas MIS dan menggunakan sambungan p-n termasuk dalam rangkaian:
- dengan emitor umum (CI) - koneksi yang mirip dengan OE dari modul tipe bipolar
- dengan satu output (OS) - rencana tipe OK;
- dengan rana bersama (OZ) - deskripsi serupa dari OB.
Dalam rencana saluran terbuka, transistor dinyalakan dengan emitor bersama sebagai bagian dari sirkuit mikro. Output kolektor tidak terhubung ke bagian lain dari modul, dan beban masuk ke konektor eksternal. Pilihan intensitas tegangan dan kekuatan arus kolektor dilakukan setelah pemasangan proyek. Perangkat open-drain bekerja di sirkuit dengan tahapan output yang kuat, driver bus, sirkuit logika TTL.
Untuk apa transistor?
Ruang lingkup dibatasi tergantung pada jenis perangkat - modul atau bidang bipolar. Mengapa transistor dibutuhkan? Jika arus rendah diperlukan, misalnya, dalam rencana digital, tampilan lapangan digunakan. Sirkuit analog mencapai linearitas gain tinggi di berbagai tegangan suplai dan output.
Area pemasangan transistor bipolar adalah amplifier, kombinasinya, detektor, modulator, rangkaian logistik transistor, dan inverter tipe logika.
Tempat penerapan transistor tergantung pada karakteristiknya. Mereka bekerja dalam 2 mode:
- dengan cara memperkuat, mengubah pulsa keluaran dengan penyimpangan kecil dari sinyal kontrol;
- dalam pengaturan kunci, mengendalikan catu daya beban dengan arus input yang lemah, transistor benar-benar tertutup atau terbuka.
Jenis modul semikonduktor tidak mengubah kondisi operasinya. Sumber terhubung ke beban, misalnya, sakelar, penguat, perangkat penerangan, itu bisa berupa sensor elektronik atau transistor tetangga yang kuat. Dengan bantuan arus, pengoperasian perangkat beban dimulai, dan transistor terhubung ke sirkuit antara instalasi dan sumber. Modul semikonduktor membatasi kekuatan energi yang disuplai ke unit.
Resistansi pada output transistor ditransformasikan tergantung pada tegangan pada konduktor kontrol. Kekuatan arus dan tegangan pada titik awal dan akhir rangkaian berubah dan bertambah atau berkurang dan tergantung pada jenis transistor dan cara menghubungkannya. Kontrol catu daya yang dikendalikan menyebabkan peningkatan arus, pulsa daya, atau peningkatan tegangan.
Transistor dari kedua jenis digunakan dalam kasus berikut:
- Dalam regulasi digital. Desain eksperimental sirkuit penguat digital berdasarkan konverter digital-ke-analog (DAC) telah dikembangkan.
- dalam generator pulsa. Tergantung pada jenis perakitan, transistor beroperasi dalam urutan kunci atau linier untuk mereproduksi sinyal persegi atau sewenang-wenang, masing-masing.
- Dalam perangkat keras elektronik. Untuk melindungi informasi dan program dari pencurian, peretasan dan penggunaan ilegal. Operasi berlangsung dalam mode kunci, kekuatan arus dikontrol dalam bentuk analog dan diatur menggunakan lebar pulsa.Transistor ditempatkan di drive motor listrik, penstabil tegangan switching.
Semikonduktor monokristalin dan modul buka dan tutup meningkatkan daya, tetapi hanya berfungsi sebagai sakelar. Dalam perangkat digital, transistor tipe medan digunakan sebagai modul ekonomis. Teknologi manufaktur dalam konsep eksperimen terintegrasi menyediakan produksi transistor pada satu chip silikon.
Miniaturisasi kristal menghasilkan komputer yang lebih cepat, lebih sedikit energi, dan lebih sedikit panas.
Artikel serupa:
