Jak tranzistor funguje: zařízení, klasifikace a provoz v jednoduchém jazyce

Každým rokem se objevuje více a více elektronických zařízení, která se často rozbijí. Na opravy se vynakládá velké množství peněz, které někdy dosahují až 50 procent ceny zařízení. A co je nepříjemné, některé z těchto poruch byste mohli opravit sami, s počáteční znalostí toho, jak tranzistor funguje. Proč on? Nejčastěji selhávají tranzistory.

Typy tranzistorů

Aby bylo snazší pochopit fungování tranzistoru, musíte o něm mít představu. Je to polovodič, což ukazuje na jeho schopnost vést proud v jednom směru a ne ve druhém. K dosažení těchto vlastností se používají různé výrobní metody. Všechna tato zařízení jsou podle povahy práce rozdělena do dvou skupin:

1. bipolární
2. polární

Přestože oba patří do stejné třídy - tranzistorů, procesy v nich probíhající jsou velmi odlišné.

Bipolární

Pohyb elektronů v uzavřeném okruhu se nazývá elektrický proud. Zhruba řečeno, čím více elektronů, tím větší proud. Pokud atom daruje elektrony, nabije se kladně a naopak, přitahuje přebytečné elektrony, nabije se záporně.

Když se do křemíku a germania přidají nečistoty, stávají se nezbytným materiálem, ze kterého se vyrábí bipolární tranzistory.

Bipolární elektronická zařízení se nazývají, skládající se ze dvou, majících různé náboje vrstev. Navíc ty dva extrémní mají stejný náboj. Vrstva, která má kladný náboj, se nazývá "p" a záporná se nazývá "n". V tomto ohledu se rozlišují následující typy:

• p-n-p
• n-p-n

Hranice mezi těmito vrstvami se nazývá přechod.. Vnitřní oblast, oddělená dvěma přechody, se nazývá základna. Dvě vnější oblasti se nazývají emitor a kolektor. Monokrystal je vyroben tak, že jedna vnější oblast přenáší nosiče energie do báze a nazývá se emitor. Další vnější oblast zachycuje tato média a nazývá se kolektor.

V elektrickém schématu je bipolární tranzistor označen ve formě kruhu, uvnitř kterého je nakreslena pomlčka a k němu přiléhají tři přímky. Jeden zapadá pod úhlem 90 stupňů a označuje základnu, další dva jsou nakloněny. Ten se šipkou označuje emitor, druhý - kolektor. Samotné zařízení má obvykle tři svody odpovídající těmto oblastem.

Pole

Další typ se nazývá pole nebo unipolární. Na rozdíl od bipolárního pn přechodu funguje jinak. Jeho monokrystal má homogenní složení. Kanál, kterým se nosiče energie pohybují, může být děrový nebo elektronický. V nosiči díry jsou kladně nabité stacionární ionty, v nosiči elektronů - záporně nabité. Tyto kanály jsou také označeny písmeny "p" a "n".

Kolem a téměř po celé délce tohoto kanálu jsou injektovány a implantovány ionty opačné polarity. Tato oblast se nazývá brána a je to ta, která reguluje vodivost kanálu. Okraj kanálu, kterým nabité částice vstupují do krystalu, se nazývá zdroj a kterým odcházejí, odtok.

Pro zlepšení elektrických charakteristik bylo mezi kovový kanál a bránu přidáno dielektrikum. Pokud klasifikujeme tranzistory podle struktury, lze rozlišit dvě rodiny:

• МДП (patří sem MOS - metal-oxid-conductor)
• JGBT

МДП znamená kov-dielektrikum-vodič. Je to mimo pole. Nový tranzistor JGBT kombinuje výhody bipolárního tranzistoru, ale má izolované hradlo.

Princip fungování

Jedním ze složitých radioprvků je tranzistor. Princip jeho fungování je následující:

• nastavení
• získat
• generace

Bipolární jsou výkonnější a mohou pracovat na vyšších frekvencích. Pokud však potřebujete široký rozsah zesílení, pak se bez polního neobejdete.

Práce v terénu

Pojďme se podívat, jak funguje tranzistor. Pro začínající radioamatéry je obtížné porozumět všem těmto přechodům. Abychom si zjednodušeně ukázali princip činnosti tranzistoru, věnujme pozornost následujícímu příkladu..

Vodovodní kohoutek ventilového typu je schopen velmi plynule měnit tlak vody. Toho je dosaženo postupnou změnou otvoru. Na stejném principu je založena činnost tranzistoru s efektem pole.

Okenice obklopuje průchod. Když je na něj aplikováno blokovací napětí, elektrické pole jakoby stlačí průchod, čímž se sníží tok nabitých částic. Stejně jako při zavírání ventilu je nutné vyvinout malou sílu a síla závěrky je ve srovnání s hlavním kanálem velmi malá. Podobnost je i v tom, že při malých změnách napětí hradla se nepodstatně mění i průřez průchodu.

Jak bipolární funguje

Činnost bipolárního zařízení je poněkud odlišná od činnosti pole. V první řadě se liší způsob řízení pohybu nabitých částic. V poli se využívá elektrické pole, v bipolárním proudu mezi bází a emitorem.

V závislosti na typu zařízení bude šipka emitoru na diagramu směřovat buď k základně, pak je to typ p-n-p, nebo ze základny, pak je n-p-n. Když je na tyto svorky připojeno stejnojmenné napětí („p“ je připojeno k „+“ a „n“ je připojeno k „-“), vzniká v obvodu emitor-báze proud. V základně se objevuje více nosičů náboje a čím více nosičů náboje je, tím větší je proud v tomto obvodu.

Na kolektor je přivedeno zpětné napětí, tzn. „-“ je spojeno s „p“ a „+“ je spojeno s „n“. Protože mezi emitorem a kolektorem vzniká potenciálový rozdíl, objevuje se mezi těmito svorkami proud. Bude to tím více, čím více bude nosičů náboje v základně.

Po připojení zdroje opačného znaménka k emitoru a bázi se proud zastaví, tranzistor se vypne. Co vám pomůže lépe porozumět fungování tranzistoru? Pro figuríny je důležité pochopit jednu pravdu. Pokud je přechod emitor-báze otevřený (je přivedeno stejnosměrné napětí), pak je samotné zařízení otevřené, jinak je uzavřeno.

Preventivní opatření

Tranzistory s efektem pole jsou velmi citlivé na přepětí. Při práci s nimi je nutné zabránit možnosti jejich zasažení statickým napětím. Toho lze dosáhnout nošením uzemněného náramku. Při výběru analogu je důležité vzít v úvahu nejen provozní napětí, ale také přípustný proud. A pokud zařízení pracuje ve frekvenčním režimu, pak jeho frekvence.