Transistör nasıl çalışır ve nerede kullanılır?

Yarı iletken malzemeden yapılmış bir radyo-elektronik eleman, bir giriş sinyali kullanarak, bilgi depolamak, işlemek ve iletmek için entegre devrelerde ve sistemlerde darbeler yaratır, güçlendirir, değiştirir. Bir transistör, modül tipine bağlı olarak, işlevleri emiter ile taban veya kaynak ile kapı arasındaki voltaj tarafından düzenlenen bir dirençtir.

transistör türleri

Dönüştürücüler, statik tüketici akımını sıfırlamak ve gelişmiş doğrusallık elde etmek için dijital ve analog mikro devrelerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Transistör türleri, bazılarının bir voltaj değişikliği ile kontrol edilmesi, ikincisi ise bir akım sapması ile düzenlenmesi bakımından farklılık gösterir.

Saha modülleri artırılmış DC direnci ile çalışır, yüksek frekans dönüşümü enerji maliyetlerini artırmaz.Basit terimlerle transistörün ne olduğunu söylersek, bu yüksek kazanç marjına sahip bir modüldür. Bu özellik tarla türlerinde bipolar türlere göre daha fazladır. İlki, çalışmayı hızlandıran yük taşıyıcı rezorpsiyonuna sahip değildir.

Alan yarı iletkenleri, bipolar tiplere göre avantajları nedeniyle daha sık kullanılır:

• doğru akım ve yüksek frekansta girişte güçlü direnç, bu kontrol için enerji kaybını azaltır;
• transistörün çalışmasını hızlandıran küçük elektron birikimi eksikliği;
• hareketli parçacıkların taşınması;
• sıcaklık sapmaları ile kararlılık;
• enjeksiyon eksikliğinden kaynaklanan küçük gürültü;
• çalışma sırasında düşük güç tüketimi.

Transistör çeşitleri ve özellikleri amacı belirler. Bipolar tip dönüştürücünün ısıtılması, kollektörden emitöre giden yol boyunca akımı artırır. Negatif bir direnç katsayısına sahiptirler ve mobil taşıyıcılar yayıcıdan toplama cihazına akar. İnce taban, p-n bağlantılarıyla ayrılır ve akım yalnızca hareketli parçacıklar biriktiğinde ve tabana enjekte edildiğinde ortaya çıkar. Bazı yük taşıyıcıları bitişik bir p-n bağlantısı tarafından yakalanır ve hızlandırılır, transistörlerin parametreleri bu şekilde hesaplanır.

FET'lerin mankenler için belirtilmesi gereken başka bir avantajı daha vardır. Direnci eşitlemeden paralel bağlanırlar. Yük değiştiğinde gösterge otomatik olarak arttığından dirençler bu amaçla kullanılmaz. Anahtarlama akımının yüksek bir değerini elde etmek için, invertörlerde veya diğer cihazlarda kullanılan bir modül kompleksi işe alınır.

Bipolar bir transistörü paralel olarak bağlamak imkansızdır, fonksiyonel parametrelerin belirlenmesi, tersinmez nitelikte bir termal bozulmanın tespit edilmesine yol açar. Bu özellikler, basit p-n kanallarının teknik nitelikleri ile ilgilidir. Modüller, emiter devrelerindeki akımı eşitlemek için dirençler kullanılarak paralel bağlanır. Fonksiyonel özelliklere ve bireysel özelliklere bağlı olarak, transistörlerin sınıflandırılmasında bipolar ve alan türleri ayırt edilir.

Bipolar transistörler

Bipolar tasarımlar üç iletkenli yarı iletken cihazlar olarak üretilmektedir. Elektrotların her birinde delik p-iletkenliği veya safsızlık n-iletkenliği olan katmanlar sağlanır. Eksiksiz bir katman kümesinin seçimi, p-n-p veya n-p-n aygıt türlerinin serbest bırakılmasını belirler. Cihaz açıldığında, delikler ve elektronlar tarafından aynı anda farklı tipte yükler aktarılır, 2 tip parçacık söz konusudur.

Taşıyıcılar difüzyon mekanizması nedeniyle hareket eder. Bir maddenin atomları ve molekülleri, komşu bir malzemenin moleküller arası kafesine nüfuz eder, ardından konsantrasyonları hacim boyunca azalır. Taşıma, yüksek sıkıştırma alanlarından düşük içerikli alanlara doğru gerçekleşir.

Elektronlar ayrıca, temel kütleye eşit olmayan bir alaşım katkı maddesi eklenmesiyle parçacıkların etrafındaki bir kuvvet alanının etkisi altında da yayılır. Cihazın çalışmasını hızlandırmak için orta tabakaya bağlanan elektrot inceltilir. En dıştaki iletkenlere emiter ve toplayıcı denir. Geçişin ters voltaj özelliği önemsizdir.

FET'ler

Alan etkili transistör, uygulanan voltajdan kaynaklanan bir elektrik enine alanı kullanarak direnci kontrol eder. Elektronların kanala hareket ettiği yere kaynak denir ve boşaltma, yüklerin giriş noktası gibi görünür. Kontrol voltajı, kapı adı verilen bir iletkenden geçer. Cihazlar 2 türe ayrılır:

• kontrol p-n-bağlantısı ile;
• Yalıtılmış kapılı MIS transistörleri.

Birinci tip cihazlar, tasarımda, kontrollü devreye zıt taraflarda (drenaj ve kaynak) elektrotlar kullanılarak bağlanan bir yarı iletken gofret içerir. Plaka kapıya bağlandıktan sonra iletkenliği farklı olan bir yer oluşur. Giriş devresine yerleştirilen sabit bir öngerilim kaynağı, bağlantı noktasında bir blokaj gerilimi üretir.

Güçlendirilmiş darbenin kaynağı da giriş devresinde bulunur. Girişteki voltajı değiştirdikten sonra, p-n bağlantısındaki ilgili gösterge dönüştürülür. Yüklü elektronların akışını ileten kristaldeki kanal bağlantısının katman kalınlığı ve kesit alanı değiştirilir. Kanal genişliği, tükenme bölgesi (kapının altında) ile alt tabaka arasındaki boşluğa bağlıdır. Başlangıç ​​ve bitiş noktalarındaki kontrol akımı, tükenme bölgesinin genişliği değiştirilerek kontrol edilir.

MIS transistörünün özelliği, kapısının kanal katmanından yalıtımla ayrılmasıdır. Substrat olarak adlandırılan bir yarı iletken kristalde, zıt işaretli katkılı alanlar oluşturulur. Üzerlerine iletkenler kurulur - aralarında bir mikrondan daha az bir mesafede bir dielektrik bulunan bir drenaj ve bir kaynak. İzolatörde metal bir elektrot var - bir deklanşör.Bir metal, bir dielektrik katman ve bir yarı iletken içeren sonuçtaki yapı nedeniyle, transistörlere MIS kısaltması verilir.

Yeni başlayanlar için cihaz ve çalışma prensibi

Teknolojiler yalnızca elektrik yüküyle değil, aynı zamanda manyetik alan, ışık kuantumları ve fotonlarla da çalışır. Transistörün çalışma prensibi, cihazın geçiş yaptığı durumlarda yatmaktadır. Küçük ve büyük sinyalin karşısında, açık ve kapalı durum - bu, cihazların ikili çalışmasıdır.

Bileşimdeki yarı iletken malzeme ile birlikte, tek bir kristal şeklinde kullanılan, bazı yerlerde katkılı transistör tasarımında:

• metalden sonuçlar;
• dielektrik yalıtkanlar;
• cam, metal, plastik, sermetten yapılmış transistörler.

Bipolar veya polar cihazların icadından önce, aktif elementler olarak elektronik vakum tüpleri kullanılıyordu. Onlar için geliştirilen devreler, modifikasyondan sonra yarı iletken cihazların üretiminde kullanılmaktadır. Bir transistör olarak bağlanabilir ve kullanılabilirler, çünkü lambaların birçok fonksiyonel özelliği saha türlerinin çalışmasını tanımlamaya uygundur.

Lambaları transistörlerle değiştirmenin avantajları ve dezavantajları

Transistörlerin icadı, elektronikte yenilikçi teknolojilerin tanıtılması için teşvik edici bir faktördür. Ağ, eski lamba devrelerine kıyasla modern yarı iletken elemanları kullanır, bu tür gelişmelerin avantajları vardır:

• minyatür elektronikler için önemli olan küçük boyutlar ve düşük ağırlık;
• cihazların üretiminde otomatik süreçleri uygulayabilme ve maliyeti düşüren aşamaları gruplayabilme;
• düşük voltaj ihtiyacı nedeniyle küçük boyutlu akım kaynaklarının kullanılması;
• ani açma, katodun ısıtılması gerekli değildir;
• azaltılmış güç tüketimi nedeniyle artan enerji verimliliği;
• güç ve güvenilirlik;
• ağdaki ek unsurlarla iyi koordine edilmiş etkileşim;
• titreşime ve şoka karşı direnç.

Dezavantajlar aşağıdaki hükümlerde görülmektedir:

• silikon transistörler 1 kw'ın üzerindeki voltajlarda çalışmaz, lambalar 1-2 kw'ın üzerindeki oranlarda etkilidir;
• yüksek güçlü yayın ağlarında veya mikrodalga vericilerinde transistörler kullanıldığında, paralel bağlı düşük güçlü amplifikatörlerin eşleştirilmesi gerekir;
• yarı iletken elemanların bir elektromanyetik sinyalin etkilerine karşı savunmasızlığı;
• bu bağlamda dirençli radyasyon mikro devrelerinin geliştirilmesini gerektiren kozmik ışınlara ve radyasyona karşı hassas bir reaksiyon.

Anahtarlama şemaları

Transistörün tek bir devrede çalışması için giriş ve çıkışta 2 çıkış olması gerekir. Hemen hemen tüm yarı iletken cihazların sadece 3 bağlantı noktası vardır. Zor bir durumdan kurtulmak için, uçlardan biri ortak olarak atanır. Bu, 3 ortak bağlantı şemasına yol açar:

• bipolar transistör için;
• kutup cihazı;
• açık bir tahliye ile (toplayıcı).

Bipolar modül, hem voltaj hem de akım (MA) amplifikasyonu için ortak bir emitör ile bağlanır. Diğer durumlarda, dış devre ile iç kablolama planı arasında büyük bir voltaj olduğunda dijital çipin pinleriyle eşleşir.Ortak kollektör bağlantısı bu şekilde çalışır ve sadece akımda (OK) bir artış gözlemlenir. Voltajı artırmanız gerekiyorsa, eleman ortak bir taban (OB) ile tanıtılır. Seçenek, bileşik kademeli devrelerde iyi çalışır, ancak nadiren tek transistör projelerinde ayarlanır.

MIS çeşitlerinin alan yarı iletken cihazları ve bir p-n bağlantısı kullanan devreye dahil edilmiştir:

• ortak bir yayıcı (CI) ile - bipolar tip bir modülün OE'sine benzer bir bağlantı
• tek çıkışlı (OS) - OK tipi bir plan;
• ortak bir deklanşör (OZ) ile - OB'nin benzer bir açıklaması.

Açık tahliye planlarında, transistör, mikro devrenin bir parçası olarak ortak bir emitör ile açılır. Kollektör çıkışı modülün diğer kısımlarına bağlı değildir ve yük dış konnektöre gider. Gerilim şiddeti ve kollektör akım gücü seçimi proje kurulumundan sonra yapılır. Açık tahliye cihazları, güçlü çıkış aşamaları, bus sürücüleri, TTL mantık devreleri ile devrelerde çalışır.

Transistörler ne için?

Kapsam, cihazın tipine göre sınırlandırılır - bipolar modül veya alan. Transistörlere neden ihtiyaç duyulur? Örneğin dijital planlarda düşük akım gerekiyorsa saha görünümleri kullanılır. Analog devreler, bir dizi besleme gerilimi ve çıkışı arasında yüksek kazanç doğrusallığı sağlar.

Bipolar transistörlerin kurulum alanları, amplifikatörler, bunların kombinasyonları, dedektörler, modülatörler, transistör lojistik devreleri ve mantık tipi invertörlerdir.

Transistörlerin uygulama yerleri özelliklerine bağlıdır. 2 modda çalışırlar:

• yükseltici bir şekilde, kontrol sinyalinin küçük sapmaları ile çıkış darbesinin değiştirilmesi;
• anahtar düzenlemede, zayıf bir giriş akımına sahip yüklerin güç kaynağını kontrol eden transistör tamamen kapalı veya açıktır.

Yarı iletken modülün tipi, çalışma koşullarını değiştirmez. Kaynak, örneğin bir anahtar, bir amplifikatör, bir aydınlatma cihazı gibi yüke bağlanır, elektronik bir sensör veya güçlü bir bitişik transistör olabilir. Akım yardımı ile yük cihazının çalışması başlar ve transistör tesisat ile kaynak arasındaki devreye bağlanır. Yarı iletken modül, birime sağlanan enerjinin gücünü sınırlar.

Transistörün çıkışındaki direnç, kontrol iletkeni üzerindeki gerilime bağlı olarak dönüştürülür. Devrenin başlangıç ​​ve bitiş noktalarındaki akım gücü ve voltaj, transistörün tipine ve nasıl bağlandığına bağlı olarak değişir ve artar veya azalır. Kontrollü bir güç kaynağının kontrolü, akımda bir artışa, bir güç darbesine veya voltajda bir artışa yol açar.

Her iki tip transistör aşağıdaki durumlarda kullanılır:

1. Dijital düzenlemede. Sayısaldan analoğa dönüştürücülere (DAC) dayalı sayısal yükseltici devrelerin deneysel tasarımları geliştirilmiştir.
2. puls üreteçlerinde. Montaj tipine bağlı olarak, transistör sırasıyla kare veya rastgele sinyalleri yeniden üretmek için bir anahtar veya doğrusal sırayla çalışır.
3. Elektronik donanım cihazlarında. Bilgileri ve programları hırsızlıktan, yasa dışı bilgisayar korsanlığından ve kullanımdan korumak için. İşlem, anahtar modunda gerçekleşir, akım gücü analog biçimde kontrol edilir ve darbe genişliği kullanılarak düzenlenir.Transistörler, elektrik motorlarının sürücülerine, anahtarlama voltajı stabilizatörlerine yerleştirilir.

Monokristal yarı iletkenler ve açık ve kapalı modüller gücü arttırır, ancak yalnızca anahtar olarak işlev görür. Dijital cihazlarda ekonomik modüller olarak alan tipi transistörler kullanılmaktadır. Entegre deneyler konseptindeki üretim teknolojileri, tek bir silikon çip üzerinde transistörlerin üretilmesini sağlar.

Kristallerin minyatürleştirilmesi daha hızlı bilgisayarlara, daha az enerjiye ve daha az ısıya yol açar.

Benzer makaleler: