כיצד פועל טרנזיסטור: מכשיר, סיווג ותפעול בשפה פשוטה

מדי שנה מופיעים יותר ויותר מכשירים אלקטרוניים, ולעתים קרובות הם נשברים. הרבה כסף מושקע על תיקונים, לפעמים מגיע עד 50 אחוז מעלות המכשיר. ומה שמעצבן, אפשר לתקן חלק מהתקלות האלה בעצמך, עם הידע הראשוני של איך הטרנזיסטור עובד. למה הוא? הטרנזיסטורים הם שנכשלים לרוב.

סוגי טרנזיסטור

כדי להקל על הבנת פעולתו של טרנזיסטור, אתה צריך שיהיה לך מושג לגביו. זהו מוליך למחצה, המעיד על יכולתו להוליך זרם בכיוון אחד ולא בכיוון השני. שיטות ייצור שונות משמשות להשגת מאפיינים אלה. כל המכשירים הללו על פי אופי העבודה שלהם מחולקים לשתי קבוצות:

1. דו קוטבי
2. קוֹטבִי

למרות ששניהם שייכים לאותה מעמד - טרנזיסטורים, התהליכים המתרחשים בהם שונים מאוד.

דו קוטבי

תנועת אלקטרונים במעגל סגור נקראת זרם חשמלי. באופן גס, ככל שיותר אלקטרונים, כך גדל הזרם. אם אטום תורם אלקטרונים, הוא הופך למטען חיובי ולהפך, מושך עודפי אלקטרונים, הוא הופך למטען שלילי.

כאשר מוסיפים זיהומים לסיליקון ולגרמניום, הם הופכים לחומר הכרחי ממנו עשויים טרנזיסטורים דו-קוטביים.

מכשירים אלקטרוניים דו-קוטביים נקראים, המורכבים משניים, בעלי מטענים שונים של השכבות

. יתר על כן, לשני הקיצוניים יש אותו מטען. השכבה בעלת מטען חיובי נקראת "p" והשלילית נקראת "n". בהקשר זה, נבדלים הסוגים הבאים:

• p-n-p
• n-p-n

הגבול בין השכבות הללו נקרא מעבר.. האזור הפנימי, המופרד על ידי שני מעברים, נקרא הבסיס. שני האזורים החיצוניים נקראים הפולט והקולטן. הגביש היחיד עשוי בצורה כזו שאזור חיצוני אחד מעביר נושאי אנרגיה לבסיס ונקרא פולט. אזור חיצוני אחר קולט את המדיה הללו ונקרא אספן.

בתרשים החשמלי מצוין טרנזיסטור דו-קוטבי בצורת עיגול, שבתוכו מצויר מקף ומתאימים לו שלושה קווים ישרים. אחד מתאים בזווית של 90 מעלות ומסמן את הבסיס, השניים האחרים מוטים. האחד עם חץ מציין את הפולט, השני - האספן. למכשיר עצמו יש בדרך כלל שלושה מובילים התואמים לאזורים אלו.

שדה

סוג אחר נקרא שדה או חד קוטבי. שלא כמו צומת pn דו קוטבי, זה עובד אחרת. הגביש היחיד שלו הוא בעל הרכב הומוגני. הערוץ שדרכו נושאי אנרגיה נעים יכול להיות חור או אלקטרוני. בנשא החור נמצאים יונים נייחים בעלי מטען חיובי, בנשא האלקטרונים - טעונים שלילי. ערוצים אלה מסומנים גם באותיות "p" ו-"n" בהתאמה.

מסביב וכמעט לכל אורכה של תעלה זו, מזריקים, מושתלים יונים בעלי קוטביות הפוכה.. אזור זה נקרא השער, והוא המווסת את מוליכות הערוץ. קצה התעלה שדרכו חלקיקים טעונים נכנסים אל הגביש נקרא המקור, ודרכו הם יוצאים, הניקוז.

כדי לשפר את המאפיינים החשמליים, הוסף דיאלקטרי בין תעלת המתכת לשער. אם נסווג טרנזיסטורים לפי מבנה, אז ניתן להבחין בין שתי משפחות:

• МДП (אלה כוללים MOS - מתכת-אוקסיד-מוליך)
• JGBT

МДП מייצג מתכת-דיאלקטרי-מוליך. זה שדה חוץ. טרנזיסטור JGBT החדש משלב את היתרונות של טרנזיסטור דו קוטבי אך בעל שער מבודד.

עקרון הפעולה

אחד ממרכיבי הרדיו המורכבים הוא טרנזיסטור. עיקרון פעולתו הוא כדלקמן:

• התאמה
• לְהַשִׂיג
• דוֹר

דו קוטביים הם חזקים יותר ויכולים לפעול בתדרים גבוהים יותר. עם זאת, אם אתה צריך מגוון רחב של הגברה, אז אתה לא יכול להסתדר בלי שדה אחד.

עבודת שטח

בואו נסתכל על איך עובד טרנזיסטור. קשה לחובבי רדיו מתחילים להבין את כל המעברים הללו. כדי להראות את עקרון הפעולה של טרנזיסטור במונחים פשוטים, בואו נשים לב לדוגמה הבאה..

ברז מים מסוג שסתום מסוגל לשנות בצורה חלקה מאוד את לחץ המים. זה מושג על ידי שינוי הדרגתי של הפתח. פעולתו של טרנזיסטור אפקט שדה מבוססת על אותו עיקרון.

התריס מקיף את המעבר. כאשר מופעל עליו מתח חסימה, השדה החשמלי, כביכול, סוחט את המעבר, ובכך מפחית את זרימת החלקיקים הטעונים. כמו גם בעת סגירת השסתום, יש צורך להפעיל כוח קטן, וכוח התריס, בהשוואה לערוץ הראשי, קטן מאוד. הדמיון הוא גם בעובדה שעם שינויים קטנים במתח השער, גם חתך המעבר משתנה באופן לא משמעותי.

איך דו קוטבי עובד

פעולתו של מכשיר דו-קוטבי שונה במקצת מזו של שדה. קודם כל, שיטת השליטה בתנועה של חלקיקים טעונים שונה. בשדה משתמשים בשדה חשמלי, בדו-קוטבי, בזרם בין הבסיס לפולט.

בהתאם לסוג המכשיר, חץ הפולט בתרשים יופנה לבסיס, ואז הוא מסוג p-n-p, או מהבסיס, אז הוא n-p-n. כאשר מתח בעל אותו שם מחובר למסופים אלה ("p" מחובר ל-"+", ו-"n" מחובר ל-"-"), נוצר זרם במעגל בסיס הפולט. יותר נושאי מטען מופיעים בבסיס, וככל שיש יותר נושאי מטען, כך גדל הזרם במעגל זה.

מתח הפוך מופעל על הקולט, כלומר. "-" מחובר ל-"p", ו-"+" מחובר ל-"n". מכיוון שנוצר הבדל פוטנציאלי בין הפולט לקולט, מופיע זרם בין המסופים הללו. זה יהיה ככל שיהיו יותר נושאי מטען בבסיס.

כאשר ספק כוח של הסימן ההפוך מחובר לפולט ולבסיס, הזרם נעצר, הטרנזיסטור נכבה. מה יעזור לך להבין טוב יותר את פעולת הטרנזיסטור? חשוב שדומים יבינו אמת אחת. אם צומת הפולט-בסיס פתוח (מתח ישיר מופעל), אז המכשיר עצמו פתוח, אחרת הוא סגור.

אמצעי זהירות

טרנזיסטורי אפקט שדה רגישים מאוד למתח יתר. כאשר עובדים איתם, יש צורך למנוע את האפשרות לפגוע בהם במתח סטטי. ניתן להשיג זאת על ידי חבישת רצועת יד מוארקת. בעת בחירת אנלוגי, חשוב לקחת בחשבון לא רק את מתח ההפעלה, אלא גם את הזרם המותר. ואם המכשיר פועל במצב תדר, אז התדר שלו.