So funktioniert ein Transistor: Gerät, Klassifizierung und Bedienung in einfacher Sprache

Jedes Jahr tauchen immer mehr elektronische Geräte auf, die oft kaputt gehen. Für Reparaturen wird viel Geld ausgegeben, manchmal bis zu 50 Prozent der Gerätekosten. Und was ärgerlich ist, einige dieser Durchschläge könnten mit den ersten Kenntnissen über die Funktionsweise des Transistors selbst behoben werden. Warum er? Es sind die Transistoren, die am häufigsten ausfallen.

Arten von Transistoren

Um die Funktionsweise eines Transistors leichter zu verstehen, müssen Sie eine Vorstellung davon haben. Es ist ein Halbleiter, der seine Fähigkeit anzeigt, Strom in eine Richtung zu leiten und nicht in die andere. Um diese Eigenschaften zu erreichen, werden verschiedene Herstellungsverfahren verwendet. Alle diese Geräte sind ihrer Art nach in zwei Gruppen unterteilt:

1. bipolar
2. Polar-

Obwohl beide zur gleichen Klasse gehören - Transistoren, sind die in ihnen ablaufenden Prozesse sehr unterschiedlich.

Bipolar

Die Bewegung von Elektronen in einem geschlossenen Stromkreis wird als elektrischer Strom bezeichnet. Grob gesagt, je mehr Elektronen, desto größer der Strom. Wenn ein Atom Elektronen abgibt, wird es positiv geladen und umgekehrt, indem es überschüssige Elektronen anzieht, wird es negativ geladen.

Wenn Verunreinigungen zu Silizium und Germanium hinzugefügt werden, werden sie zu einem notwendigen Material, aus dem Bipolartransistoren hergestellt werden.

Als bipolare elektronische Geräte werden zwei bezeichnet, die unterschiedliche Ladungen der Schichten haben. Außerdem haben die beiden Extremen die gleiche Ladung. Die positiv geladene Schicht heißt "p" und die negative "n". Dabei werden folgende Typen unterschieden:

• p-n-p
• n-p-n

Die Grenze zwischen diesen Schichten wird als Übergang bezeichnet.. Der innere Bereich, getrennt durch zwei Übergänge, wird als Basis bezeichnet. Die beiden äußeren Bereiche werden Emitter und Kollektor genannt. Der Einkristall ist so gebaut, dass ein äußerer Bereich Energieträger auf die Basis überträgt und als Emitter bezeichnet wird. Ein weiterer äußerer Bereich nimmt diese Medien auf und wird als Sammler bezeichnet.

Im Schaltplan ist ein Bipolartransistor in Form eines Kreises angedeutet, in den ein Strich eingezeichnet ist und zu dem drei Geraden passen. Einer passt im 90-Grad-Winkel und markiert die Basis, die anderen beiden sind geneigt. Der eine mit einem Pfeil zeigt den Emitter an, der andere - den Kollektor. Das Gerät selbst hat normalerweise drei Leitungen, die diesen Bereichen entsprechen.

Gebiet

Ein anderer Typ wird Feld oder unipolar genannt. Im Gegensatz zu einem bipolaren pn-Übergang funktioniert es anders. Sein Einkristall hat eine homogene Zusammensetzung. Der Kanal, durch den sich Energieträger bewegen, kann ein Loch oder ein elektronischer Kanal sein. Im Lochträger befinden sich positiv geladene stationäre Ionen, im Elektronenträger - negativ geladen. Diese Kanäle werden auch mit den Buchstaben "p" bzw. "n" bezeichnet.

Um und fast über die gesamte Länge dieses Kanals werden Ionen entgegengesetzter Polarität injiziert, implantiert. Dieser Bereich wird Gate genannt und regelt die Leitfähigkeit des Kanals. Der Rand des Kanals, durch den geladene Teilchen in den Kristall eintreten, wird als Source bezeichnet, und durch den sie als Drain austreten.

Um die elektrischen Eigenschaften zu verbessern, wurde zwischen dem Metallkanal und dem Gate ein Dielektrikum hinzugefügt. Wenn wir Transistoren nach ihrer Struktur klassifizieren, können zwei Familien unterschieden werden:

• МДП (dazu gehören MOS - Metall-Oxid-Leiter)
• JGBT

МДП steht für Metall-Dielektrikum-Leiter. Es ist Außenfeld. Der neue JGBT-Transistor vereint die Vorteile eines Bipolartransistors, besitzt aber ein isoliertes Gate.

Funktionsprinzip

Eines der komplexen Radioelemente ist ein Transistor. Das Funktionsprinzip ist wie folgt:

• Einstellung
• gewinnen
• Generation

Bipolare sind leistungsstärker und können bei höheren Frequenzen arbeiten. Wenn Sie jedoch einen großen Verstärkungsbereich benötigen, können Sie auf eine Feldverstärkung nicht verzichten.

Feldarbeit

Schauen wir uns an, wie ein Transistor funktioniert. Für unerfahrene Funkamateure ist es schwierig, all diese Übergänge zu verstehen. Um das Funktionsprinzip eines Transistors in einfachen Worten zu zeigen, achten wir auf das folgende Beispiel..

Ein Wasserhahn vom Ventiltyp ist in der Lage, den Wasserdruck sehr sanft zu ändern. Dies wird durch schrittweises Ändern der Öffnung erreicht. Die Funktionsweise eines Feldeffekttransistors basiert auf dem gleichen Prinzip.

Der Verschluss umgibt den Durchgang. Wenn eine Sperrspannung daran angelegt wird, quetscht das elektrische Feld sozusagen den Durchgang, wodurch der Fluss geladener Teilchen verringert wird. Ebenso wie beim Schließen des Ventils ist eine geringe Kraft erforderlich, und die Kraft des Verschlusses ist im Vergleich zum Hauptkanal sehr gering. Die Ähnlichkeit besteht auch darin, dass sich bei kleinen Änderungen der Gatespannung auch der Querschnitt des Durchgangs unwesentlich ändert.

Wie bipolar funktioniert

Die Funktionsweise eines bipolaren Geräts unterscheidet sich etwas von der eines Feldes. Zunächst einmal unterscheidet sich die Methode zur Steuerung der Bewegung geladener Teilchen. Im Feld wird ein elektrisches Feld verwendet, in einem bipolaren der Strom zwischen Basis und Emitter.

Je nach Gerätetyp wird der Emitterpfeil auf dem Diagramm entweder auf die Basis gerichtet, dann ist es vom Typ p-n-p oder von der Basis aus, dann ist es n-p-n. Wird an diese Klemmen eine gleichnamige Spannung angelegt („p“ wird mit „+“ und „n“ wird mit „-“ verbunden, entsteht im Emitter-Basis-Kreis ein Strom. In der Basis erscheinen mehr Ladungsträger, und je mehr Ladungsträger vorhanden sind, desto größer ist der Strom in diesem Stromkreis.

An den Kollektor wird eine Sperrspannung angelegt, d.h. „-“ ist mit „p“ verbunden und „+“ ist mit „n“ verbunden. Da zwischen Emitter und Kollektor eine Potentialdifferenz entsteht, tritt zwischen diesen Anschlüssen ein Strom auf. Es wird umso mehr, je mehr Ladungsträger sich in der Basis befinden.

Wenn eine Stromversorgung mit entgegengesetztem Vorzeichen an Emitter und Basis angeschlossen wird, stoppt der Strom, der Transistor schaltet aus. Was hilft Ihnen, die Funktionsweise des Transistors besser zu verstehen? Für Dummies ist es wichtig, eine Wahrheit zu verstehen. Ist der Emitter-Basis-Übergang offen (Gleichspannung liegt an), dann ist das Gerät selbst offen, ansonsten geschlossen.

Vorsichtsmaßnahmen

Feldeffekttransistoren sind sehr empfindlich gegenüber Überspannungen. Bei der Arbeit mit ihnen muss verhindert werden, dass sie mit statischer Spannung getroffen werden. Dies kann durch das Tragen eines geerdeten Armbands erreicht werden. Bei der Auswahl eines Analogs ist neben der Betriebsspannung auch der zulässige Strom zu berücksichtigen. Und wenn das Gerät im Frequenzmodus arbeitet, dann seine Frequenz.