Come funziona il transistor: dispositivo, classificazione e funzionamento in un linguaggio semplice

Ogni anno compaiono sempre più dispositivi elettronici e spesso si rompono. Vengono spesi molti soldi per le riparazioni, arrivando a volte fino al 50 percento del costo del dispositivo. E ciò che è fastidioso, alcuni di questi guasti potrebbero essere risolti da soli, con la conoscenza iniziale di come funziona il transistor. Perché lui? Sono i transistor che più spesso si guastano.

Tipi di transistor

Per facilitare la comprensione del funzionamento di un transistor, è necessario averne un'idea. È un semiconduttore, che indica la sua capacità di condurre corrente in una direzione e non nell'altra. Per ottenere queste caratteristiche vengono utilizzati vari metodi di produzione. Tutti questi dispositivi per la loro natura di lavoro sono divisi in due gruppi:

1. bipolare
2. polare

Sebbene entrambi appartengano alla stessa classe: i transistor, i processi che si verificano in essi sono molto diversi.

Bipolare

Il movimento degli elettroni in un circuito chiuso è chiamato corrente elettrica. In parole povere, più elettroni, maggiore è la corrente. Se un atomo dona elettroni, si carica positivamente e, al contrario, attirando gli elettroni in eccesso, si carica negativamente.

Quando le impurità vengono aggiunte al silicio e al germanio, diventano un materiale necessario da cui vengono realizzati i transistor bipolari.

Si chiamano dispositivi elettronici bipolari, costituiti da due, aventi differenti cariche degli strati. Inoltre, i due estremi hanno la stessa carica. Lo strato che ha una carica positiva si chiama "p" e quello negativo si chiama "n". A tal proposito si distinguono le seguenti tipologie:

• p-n-p
• n-p-n

Il confine tra questi strati è chiamato transizione.. L'area interna, separata da due transizioni, è chiamata base. Le due regioni esterne sono chiamate emettitore e collettore. Il singolo cristallo è realizzato in modo tale che una regione esterna trasferisca i portatori di energia alla base ed è chiamato emettitore. Un'altra area esterna raccoglie questi supporti e viene chiamata collettore.

Nello schema elettrico, un transistor bipolare è indicato sotto forma di un cerchio, all'interno del quale è disegnato un trattino e tre linee rette si adattano ad esso. Uno si adatta a un angolo di 90 gradi e segna la base, gli altri due sono inclinati. Quello con una freccia indica l'emettitore, l'altro - il collettore. Il dispositivo stesso di solito ha tre cavi corrispondenti a queste aree.

Campo

Un altro tipo è chiamato campo o unipolare. A differenza di una giunzione pn bipolare, funziona in modo diverso. Il suo monocristallo ha una composizione omogenea. Il canale attraverso il quale si muovono i vettori energetici può essere forato o elettronico. Nel vettore del foro ci sono ioni stazionari caricati positivamente, nel vettore di elettroni - caricati negativamente. Questi canali sono anche designati rispettivamente dalle lettere "p" e "n".

Intorno e quasi per tutta la lunghezza di questo canale, vengono iniettati, impiantati ioni di polarità opposta. Questa zona è chiamata gate, ed è essa che regola la conduttanza del canale. Il bordo del canale attraverso il quale le particelle cariche entrano nel cristallo è chiamato sorgente e attraverso il quale escono, scarico.

Per migliorare le caratteristiche elettriche, è stato aggiunto un dielettrico tra il canale metallico e il cancello. Se classifichiamo i transistor per struttura, si possono distinguere due famiglie:

• МДП (questi includono MOS - conduttore di ossido di metallo)
• JGBT

МДП sta per conduttore dielettrico metallico. È fuori campo. Il nuovo transistor JGBT combina i vantaggi di un transistor bipolare ma ha un gate isolato.

Principio operativo

Uno dei radioelementi complessi è un transistor. Il principio del suo funzionamento è il seguente:

• regolazione
• guadagno
• generazione

Quelli bipolari sono più potenti e possono operare a frequenze più alte. Tuttavia, se hai bisogno di un'ampia gamma di amplificazione, non puoi fare a meno di una di campo.

Lavoro sul campo

Diamo un'occhiata a come funziona un transistor. È difficile per i radioamatori alle prime armi dare un senso a tutte queste transizioni. Per mostrare il principio di funzionamento di un transistor in termini semplici, prestiamo attenzione al seguente esempio..

Un rubinetto dell'acqua a valvola è in grado di modificare la pressione dell'acqua in modo molto fluido. Ciò si ottiene cambiando gradualmente l'orifizio. Il funzionamento di un transistor ad effetto di campo si basa sullo stesso principio.

L'otturatore circonda il canale di flusso. Quando viene applicata una tensione di blocco, il campo elettrico, per così dire, schiaccia il passaggio, riducendo così il flusso di particelle cariche. Così come quando si chiude la valvola, è necessario applicare una piccola forza e la potenza dell'otturatore, rispetto al canale principale, è molto piccola. La somiglianza sta anche nel fatto che con piccole variazioni della tensione di gate, anche la sezione trasversale del passaggio cambia in modo insignificante.

Come funziona il bipolare

Il funzionamento di un dispositivo bipolare è in qualche modo diverso da quello di un campo. Innanzitutto, il metodo per controllare il movimento delle particelle cariche è diverso. Nel campo si utilizza un campo elettrico, in uno bipolare la corrente tra la base e l'emettitore.

A seconda del tipo di dispositivo, la freccia dell'emettitore sul diagramma sarà diretta alla base, quindi sarà di tipo p-n-p o dalla base, quindi sarà n-p-n. Quando una tensione con lo stesso nome è collegata a questi terminali ("p" è collegato a "+" e "n" è collegato a "-"), si verifica una corrente nel circuito di base dell'emettitore. Più portatori di carica compaiono nella base e più portatori di carica ci sono, maggiore è la corrente in questo circuito.

La tensione inversa viene applicata al collettore, ad es. “-” è collegato a “p” e “+” è collegato a “n”. Poiché si verifica una differenza di potenziale tra l'emettitore e il collettore, tra questi terminali appare una corrente. Sarà più, più portatori di carica ci sono nella base.

Quando un alimentatore di segno opposto è collegato all'emettitore e alla base, la corrente si interrompe, il transistor si spegne. Cosa ti aiuterà a capire meglio il funzionamento del transistor? È importante che i manichini comprendano una verità. Se la giunzione emettitore-base è aperta (viene applicata una tensione continua), il dispositivo stesso è aperto, altrimenti è chiuso.

Misure precauzionali

I transistor ad effetto di campo sono molto sensibili alla sovratensione. Quando si lavora con loro, è necessario prevenire la possibilità di colpirli con tensione statica. Ciò può essere ottenuto indossando un cinturino da polso con messa a terra. Quando si seleziona un analogico, è importante tenere conto non solo della tensione operativa, ma anche della corrente consentita. E se il dispositivo funziona in modalità frequenza, allora la sua frequenza.