Как работает транзистор

Что такое транзистор

В современном понимании транзистор — это полупроводниковый радиоэлемент, предназначенный для изменения параметров электрического тока и управления им. Обычный полупроводниковый триод имеет три вывода: базу, на которую подаются управляющие сигналы, эмиттер и коллектор. Существуют также составные транзисторы большой мощности.

Масштабы размеров полупроводниковых приборов ошеломляют: от нескольких нанометров (некорпусные элементы, используемые в микросхемах) до сантиметров в диаметре для мощных транзисторов, предназначенных для электростанций и промышленного оборудования. Обратные напряжения промышленных триодов могут достигать 1000 В.

Зачем нужен транзистор

У меня часто возникает вопрос: зачем нужен транзистор? Почему бы не подключить светодиод и резистор напрямую к аккумулятору?

Преимущество транзистора в том, что он может использовать небольшой ток или напряжение для управления гораздо большими током и напряжением.

Это очень полезно, если вы хотите управлять такими вещами, как двигатели, мощные светодиоды, динамики, реле и т д с помощью микроконтроллера/Raspberry Pi/Arduino. Выход микроконтроллера может обеспечить только несколько миллиампер при напряжении 5 В. Поэтому, если вы хотите управлять, например, уличным освещением на 230 В, вы не сможете сделать это напрямую с микроконтроллера

Вместо этого вы можете использовать реле. Но даже реле обычно требует больше тока, чем может обеспечить выход микроконтроллера. Итак, вам понадобится транзистор для управления реле:

транзистор и реле

Применение транзисторов в жизни

Транзисторы используются во многих технических устройствах. Самые яркие примеры:

  1. Схемы усилителя.
  2. Генераторы сигналов.
  3. Электронные ключи.

Применение транзистора

Во всех устройствах связи необходимо усиление сигнала. Во-первых, электрические сигналы имеют естественное затухание. Во-вторых, часто бывает, что амплитуда одного из параметров сигнала недостаточна для корректной работы устройства. Информация передается электрическими сигналами. Для того, чтобы доставка была гарантированной и качество информации было высоким, нам необходимо усилить сигналы.

Транзисторы могут влиять не только на амплитуду, но и на форму электрического сигнала. В зависимости от требуемой формы генерируемого сигнала в генераторе будет установлен соответствующий тип полупроводникового прибора.

Электронные ключи нужны для контроля силы тока в цепи. Эти переключатели содержат много транзисторов. Электронные ключи являются одним из важнейших элементов схем. На его основе работают компьютеры, телевизоры и другие электроприборы, незаменимые в современной жизни.

Функции транзисторов

Транзисторы выполняют следующие функции:

  1. Он позволяет усиливать электрические сигналы. Транзисторы усиливают любой электрический сигнал, как высокой, так и низкой частоты.
  2. Они могут функционировать как ключ, включая и выключая поток электрического тока. При таком простом включении и выключении работают все современные процессоры. Транзисторы являются основой всей современной цифровой техники.
  3. Генерировать электрические сигналы за счет положительной обратной связи. На их основе можно сделать генераторы звука и сигналов.
  4. Они могут выравнивать сопротивление электрических цепей за счет различных схем коммутации и выполнять функции ограничителей тока. В источниках питания транзисторы могут ограничивать ток короткого замыкания, а также действовать как предохранитель.

Устройство

Конструктивно триод состоит из полупроводниковых слоев, заключенных в оболочку. Полупроводники — это материалы на основе кремния, германия, арсенида галлия и других химических элементов. В настоящее время ведутся исследования по подготовке некоторых типов полимеров и даже углеродных нанотрубок на роль полупроводниковых материалов. Судя по всему, в ближайшее время нам станут известны новые свойства графеновых полевых транзисторов.

Раньше полупроводниковые кристаллы размещались в металлических ящиках в виде трехлапых шляп. Такая конструкция была типичной для точечных транзисторов.

Сегодня конструкции большинства планарных полупроводниковых приборов, в том числе и кремниевых, выполняются на основе монокристалла, легированного в определенных частях. Их запрессовывают в пластиковые, стеклометаллические или металлокерамические оболочки. Некоторые из них имеют выступающие металлические пластины для отвода тепла, которые крепятся на радиаторах.

Электроды современных транзисторов расположены в ряд. Такое расположение ножек удобно для автоматического монтажа досок. Клеммы на корпусах не обозначены. Тип электрода определяют по справочникам или измерениям.

Для транзисторов используются полупроводниковые кристаллы с различной структурой, например pnp или npn. Отличаются они полярностью напряжения на электродах.

Схематически структуру транзистора можно представить в виде двух полупроводниковых диодов, разделенных дополнительным слоем. (См рис. 1). Именно наличие этого слоя позволяет управлять проводимостью полупроводникового триода.

Структура транзисторов
Рис. 1. Строение транзисторов

На рис. 1 схематически изображена структура биполярных триодов. Есть еще один класс полевых транзисторов, о котором пойдет речь ниже.

Характеристики

Поскольку полупроводниковые триоды (транзисторы) изготавливаются из полупроводника, на их работу также влияет окружающая среда. Например, при изменении температуры окружающей среды транзистор может вносить нелинейные искажения в выходной сигнал. С этим борются с помощью схем тепловой постадаптации, позволяющих стабилизировать работу транзистора при высоких температурах.

Также транзисторы имеют ВАХ (вольтамперные характеристики) которые, в отличие от вакуумной техники, быстро насыщаются.

Все транзисторы имеют следующие параметры:

  • Текущий выигрыш;
  • Коэффициент усиления по напряжению;
  • Текущий выигрыш;
  • Коэффициент обратной связи;
  • Текущий коэффициент передачи;
  • Входное сопротивление;
  • Выходное сопротивление;
  • Время зажигания;
  • Максимально допустимый ток и т.д.

Для биполярного:

  • Коллектор-эмиттер обратного тока;
  • Базовая частота коэффициента передачи тока;
  • Коллектор обратного тока;
  • Частота среза коэффициента передачи тока в цепи с общим эмиттером и др.

Базовый принцип работы

В состоянии покоя между коллектором и эмиттером биполярного триода ток не течет. Возникающее в результате взаимодействия слоев сопротивление эмиттерного перехода препятствует прохождению электрического тока. Для включения транзистора требуется подать небольшое напряжение на его базу.

На рис. 2 показана схема, поясняющая принцип работы триода.

Принцип работы
Рис. 2. Принцип работы

Управляя базовыми токами, можно включать и выключать устройство. Если на базу подать аналоговый сигнал, он изменит амплитуду выходных токов. В этом случае выходной сигнал будет в точности повторять частоту колебаний на основном электроде. Другими словами, будет происходить усиление электрического сигнала, поступившего на вход.

Поэтому полупроводниковые триоды могут работать в режиме электронных ключей или в режиме усиления входных сигналов.

Работу устройства в режиме электронного ключа можно понять из рисунка 3.

Триод в ключевом режиме
Рис. 3. Триод в ключевом режиме

Режимы работы

В целом существует несколько режимов работы:

  • Номинальный режим;
  • Обратный;
  • Насыщенность;
  • Резать;
  • Барьер.

Нормальный активный режим

Переход база-эмиттер открыт в прямом направлении (открыт), а переход база-коллектор — в обратном направлении (закрыт):

УЭБ>0; UKB<0 (для транзистора типа npn), для pnp условие будет рассматриваться как ueb<0; УКБ>0.

Инверсный активный режим

Эмиттерный переход смещен в обратном направлении, а коллекторный — в прямом направлении: UKB>0; UEB<0 (для транзистора типа npn).

Режим насыщения

Оба pn-перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Если эмиттерный и коллекторный p-n переходы подключены к внешним источникам в прямом направлении, то транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле от эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками Ueb и Ucb. В результате потенциальный барьер, ограничивающий диффузию основных носителей заряда, уменьшится и начнется проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, то есть через эмиттер и коллектор потекут токи транзистор, называемый эмиттерным (ИЭ ус) и коллекторным (ИК ус) токами насыщения).

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (УКЭ нас) — это падение напряжения на открытом транзисторе (смысловой аналог открытого RSI для полевых транзисторов). Точно так же напряжение насыщения база-эмиттер (UBE us) представляет собой падение напряжения между базой и эмиттером в открытом транзисторе.

Режим отсечки

В этом режиме коллекторный p-n переход смещен в противоположном направлении, а к эмиттерному переходу можно прикладывать как прямое, так и обратное смещение, не превышая порогового значения, при котором эмиссия носителей заряда меньше базовой области из эмиттера. (для кремниевых транзисторов около 0,6-0,7 В).

Режим отсечки соответствует условию UEB<0,6—0,7 В или IB=0.

Барьерный режим

В этом режиме база постоянного тока транзистора через небольшой резистор замыкается на его коллектор, а резистор подключается к цепи коллектора или эмиттера транзистора, которая задает ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет собой своеобразный диод, включенный последовательно с токорегулирующим резистором. Такие каскадные схемы отличаются малым количеством компонентов, хорошей высокочастотной развязкой, широким диапазоном рабочих температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.

Схемы включения транзисторов

Биполярный транзистор обычно всегда используется при прямом включении — обратная полярность на СЕ переходе ничего интересного не дает. Для схемы прямого включения существует три схемы включения: с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК) и с общей базой (ОБ). Три включения показаны ниже.

Объясняют только сам принцип работы, предполагая, что рабочая точка как-то устанавливается с помощью дополнительного источника питания или вспомогательной цепи. Для открытия кремниевого (Si) транзистора необходимо иметь потенциал между эмиттером и базой ~0,6 В, а для германия достаточно ~0,3 В.

Общий эмиттер

Напряжение U1 вызывает ток Ib, ток коллектора Ik равен току базы, умноженному на β. При этом напряжение +Е должно быть достаточно большим: 5 В-15 В. Эта схема хорошо усиливает ток и напряжение, а значит и мощность. Выходной сигнал имеет фазу, противоположную входному сигналу (инвертирован). Это используется в цифровых технологиях как функция НЕ.

Если транзистор работает не в ключевом режиме, а как усилитель малого сигнала (активный или линейный режим), то при выборе тока базы напряжение U2 устанавливают равным Е/2, чтобы выходной сигнал не искажался. Это приложение используется, например, при усилении звуковых сигналов в усилителях высокого класса с малыми искажениями и, как следствие, низким КПД.

Что такое транзистор

Общий коллектор

Схема ОК не усиливается по напряжению, здесь коэффициент усиления α ~ 1. Поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Ток в цепи эмиттера в β+1 раз выше, чем в цепи базы. Эта схема хорошо усиливает ток и имеет низкий выходной сигнал и очень высокий входной импеданс.

Самое время вспомнить, что транзистор называется резисторным трансформатором. Эмиттерный повторитель обладает свойствами и характеристиками, хорошо подходящими для пробников осциллографов. Он использует свой высокий входной и низкий выходной импеданс, который хорошо сочетается с кабелем с низким импедансом.

Общая база

Эта схема имеет наименьшее входное сопротивление, но коэффициент усиления по току равен α. Схема с общей базой хорошо усиливает напряжение, но не мощность. Его особенностью является устранение эффекта емкостной обратной связи (эффект Миллера). Каскады OB идеально подходят в качестве входных каскадов для усилителей в ВЧ трактах, согласованных с низким импедансом 50 и 75 Ом. Каскады с общей базой широко используются в технике СВЧ и весьма распространено их применение в радиоэлектронике с каскадом эмиттерный повторитель.

Что такое транзистор

Обозначение на схемах

Общепринятое обозначение — «VT» или «Q», за которым следует позиционный индекс. Например, ВТ 3. На старых схемах можно встретить устаревшие обозначения: «Т», «ПП» или «ПТ». Транзистор представлен в виде символических линий, обозначающих соответствующие электроды, обведенные или не обведенные. Направление тока в эмиттере указано стрелкой.

На рис. 4 показана схема УНЧ, в которой транзисторы обозначены по-новому, а на рис. 5 приведены схематические изображения полевых транзисторов разных типов.

Рис. 4. Пример схемы УНЧ на триодах

Кодовая и цветовая маркировка транзисторов

Все изображения кликабельны. Вы можете щелкнуть и сохранить их на своем компьютере для последующего использования. Или просто сохраните эту страницу, нажав Добавить в избранное в браузере.

Рис один

ЦВЕТНАЯ МАРКИРОВКА И КОД ТРАНЗИСТОРА

Рис два

ЦВЕТНАЯ МАРКИРОВКА И КОД ТРАНЗИСТОРА

Рис. 3

Рис. 4

ЦВЕТНАЯ МАРКИРОВКА И КОД ТРАНЗИСТОРА

Рис. 5 — КТ315, КТ361

И так сказать на закуску классификация корпусов, чтобы при заказе или обозначении на схеме иметь представление как выглядит транзистор

Типы корпусов транзисторов

Классификация устройств

Прежде всего, эти устройства делятся на простые и составные. Существуют также так называемые сложные радиоэлементы. Они имеют три вывода и составляются как единое целое. Такие сборки содержат как однотипные, так и разнотипные транзисторы.

Основное деление устройств производится по следующим характеристикам:

  1. Канал. В зависимости от того, какие носители заряда являются основными, различают p-тип и n-тип.
  2. Технологии изготовления. Выделяются биполярные, полевые, комбинированные.
  3. Полупроводниковый тип. В качестве материалов для изготовления используются кремний, германий и арсенид галлия. В последнее время транзисторы стали выпускать, используя в качестве основы прозрачные полупроводники. Например, для построения матриц отображения. А также с использованием в качестве материалов полимеров и углеродных нанотрубок.
  4. Сила рассеялась. Они делятся на три типа: малой мощности, средней мощности и мощные. Первые не превышают 0,1 Вт, вторые находятся в пределах 0,1-1 Вт, а к мощным относятся все те, которые превышают 1 Вт.
  5. С точки зрения производительности. Назначить дискретные транзисторы, которые могут быть корпусными, а могут и не быть, и транзисторы, входящие в состав интегральных схем.

Виды транзисторов

По принципу действия и конструкции полупроводниковые триоды различают:

  • сельская местность;
  • биполярный;
  • задавать.

Эти транзисторы выполняют одинаковые функции, но есть отличия в принципе их работы.

Полевые

Этот тип триода еще называют однополярным из-за электрических свойств: в них ток только одной полярности. По устройству и типу управления эти устройства делятся на 3 типа:

  1. Управляющие транзисторы с p-n переходом (рис. 6).
  2. С изолированным затвором (есть со встроенным каналом или с индуктивным каналом).
  3. МДП, со структурой: металл-диэлектрик-проводник.

Отличительной особенностью изолированного затвора является наличие диэлектрика между ним и каналом.

Детали очень чувствительны к статическому электричеству.

Схемы полевого триода показаны на рис. 5.

Полевые транзисторы
Рис. 5. Полевые транзисторы

Изображение полевого триода
Рис. 6. Фото реального полевого триода

Обратите внимание на название электродов: сток, исток и затвор.

Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии. Они могут работать более года с небольшой батареей или аккумулятором. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные устройства и т д.

Как работает полевой транзистор

Структура полевого транзистора отличается от биполярного тем, что ток в нем не проходит через области p-n перехода. Грузы перемещаются по регулируемой площади, называемой воротами. Полоса пропускания затвора регулируется напряжением.

Пространство pn зоны уменьшается или увеличивается под действием электрического поля (см рис. 9). Следовательно, количество свободных носителей заряда изменяется от полного разрушения до окончательного насыщения. В результате такого воздействия на затвор регулируется ток в электродах стока (контактах, выводящих обрабатываемый ток). Входящий ток протекает через контакты источника.

FET с p-n переходом
Рис. 9. Полевой транзистор с pn-переходом

По аналогичному принципу работают полевые триоды со встроенным и индуктивным каналом. Вы видели свои схемы на рисунке 5.

Схемы включения полевого транзистора

На практике схемы подключения используются по аналогии с двухполюсным триодом:

  • с общим истоком — обеспечивает большое усиление по току и мощности;
  • схемы с общим затвором, обеспечивающие низкий входной импеданс и низкий коэффициент усиления (ограниченного использования);
  • схемы с общим стоком, которые работают так же, как и схемы с общим эмиттером.

На рис. 10 показаны различные схемы подключения.

Изображение схем подключения полевых триодов
Рис. 10. Изображение схем подключения полевого триода

Почти все схемы могут работать с очень низкими входными напряжениями.

Биполярные

Об этом типе транзисторов много сказано в подразделе «Основной принцип работы». Отметим только, что название «Биполярный» устройство получило из-за возможности пропускать по одному каналу заряды противоположных знаков. Его особенностью является низкий выходной импеданс.

Транзисторы усиливают сигналы и действуют как переключающие устройства. В коллекторную цепь можно включить достаточно мощную нагрузку. Из-за большого тока коллектора сопротивление нагрузки может быть уменьшено.

Более подробно устройство и принцип работы рассмотрим ниже.

Как работает биполярный транзистор

Работа биполярных транзисторов основана на свойствах полупроводников и их комбинаций. Чтобы понять принцип работы триодов, разберемся с поведением полупроводников в электрических цепях.

Полупроводники.

Некоторые кристаллы, такие как кремний, германий и т д., являются диэлектриками. Но у них есть одна особенность — если добавить определенные примеси, они становятся проводниками с особыми свойствами.

Одни добавки (доноры) вызывают появление свободных электронов, другие (акцепторы) образуют «дырки».

Если, например, кремний легировать фосфором (донором), то мы получим полупроводник с избытком электронов (структура n-Si). При добавлении бора (акцептора) легированный кремний станет дырочно-проводящим полупроводником (p-Si), то есть в его структуре будут преобладать положительно заряженные ионы.

Однонаправленное вождение.

Давайте проведем мысленный эксперимент: подключим два разнородных полупроводника к источнику питания и запитаем нашу конструкцию. Произойдет что-то неожиданное. Если вы подключите отрицательный вывод к кристаллу n-типа, цепь замкнется. Однако, если мы поменяем полярность, в цепи не будет электричества. Почему так происходит?

В результате соединения кристаллов с разным типом проводимости между ними образуется область с p-n-переходом. Часть электронов (носителей заряда) из кристалла n-типа перетечет в кристалл с дырочной проводимостью и рекомбинирует дырки в зоне контакта.

В результате возникают нескомпенсированные заряды: в области n-типа — от отрицательных ионов, а в области p-типа — от положительных ионов. Разность потенциалов достигает значения от 0,3 до 0,6 В.

Связь между напряжением и концентрацией примесей можно выразить формулой:

φ= VT * ln (Nn * Np)/n2i, где

VT — значение термодинамического напряжения, Nn и Np — концентрации электронов и дырок соответственно, ni — собственная концентрация.

Подключив плюс к p-проводнику, а минус к полупроводнику n-типа, электрические заряды преодолеют барьер, так как их движение будет направлено против электрического поля внутри p-n перехода. В этом случае переход открыт. Но если полюса поменялись местами, переход будет закрытым. Отсюда вывод: p-n-переход образует однонаправленную проводимость. Это свойство используется в конструкции диодов.

От диода к транзистору.

Усложним эксперимент. Добавим еще один слой между двумя полупроводниками с одинаковыми структурами. Например, между пластинами кремния p-типа мы вставляем проводящий слой (n-Si). Нетрудно догадаться, что будет происходить в контактных зонах. По аналогии с описанным выше процессом образуются области с p-n переходами, которые блокируют движение электрических зарядов между эмиттером и коллектором независимо от полярности тока.

Самое интересное происходит, когда мы подаем небольшое напряжение на средний (базовый) слой. В нашем случае мы подаем ток с отрицательным знаком. Как и в случае с диодом, образуется цепь эмиттер-база, по которой будет протекать ток. При этом слой начнет насыщаться дырками, что приведет к дырочной проводимости между эмиттером и коллектором.

Посмотрите на рисунок 7. На нем видно, что положительные ионы заполнили все пространство нашей условной конструкции и теперь ничто не мешает проведению тока. Мы получили наглядную модель биполярного транзистора pnp.

Принцип работы триода
Рис. 7. Принцип работы триода

При обесточивании базы транзистор быстро возвращается в исходное состояние и коллекторный переход закрывается.

Устройство также может работать в режиме усилителя.

Ток коллектора прямо пропорционален току базы: Ic = β*IB, где β — коэффициент усиления по току, IB — ток базы.

При изменении значения управляющего тока изменится интенсивность образования дырок в базе, что будет означать пропорциональное изменение амплитуды выходного напряжения, сохраняя частоту сигнала. Этот принцип используется для усиления сигналов.

Подавая на базу слабые импульсы, на выходе мы получаем ту же частоту усиления, но с гораздо большей амплитудой (задаваемой напряжением, подаваемым на цепь коллектор-эмиттер).

Транзисторы NPN работают аналогичным образом. Меняется только полярность напряжения. Устройства со структурой npn являются прямыми проводниками. Транзисторы типа pnp имеют обратную проводимость.

Остается добавить, что полупроводниковый кристалл аналогично реагирует на ультрафиолетовый спектр света. Включая и выключая фотонный поток или регулируя его интенсивность, можно управлять работой триода или изменять сопротивление полупроводникового резистора.

Схемы включения биполярного транзистора

Схемотехники применяют следующие схемы подключения: с общей базой, общими излучающими электродами и включение с общим коллектором (рис. 8).

Схемы подключения биполярных триодов
Рис. 8. Схемы подключения биполярных транзисторов

Для усилителей с общей базой характерно:

  • низкое входное сопротивление, не превышающее 100 Ом;
  • хорошие температурные свойства и частотные характеристики триода;
  • допускается высокое напряжение;
  • требуется два разных блока питания.

Схемы с общим эмиттером имеют:

  • высокие коэффициенты усиления по току и напряжению;
  • низкий коэффициент усиления мощности;
  • инверсия выходного напряжения по отношению к входному.

При таком подключении достаточно одного блока питания.

Схема подключения по принципу «общий коллектор» обеспечивает:

  • высокое входное и низкое выходное сопротивление;
  • низкий коэффициент усиления по напряжению (< 1).

Комбинированные

Для достижения определенных электрических параметров от использования дискретного элемента разработчики транзисторов изобретают комбинированные конструкции. Среди них:

  • биполярные транзисторы со встроенными резисторами и их схема;
  • комбинации двух триодов (одинаковых или разных конструкций) в одном корпусе;
  • лямбда-диоды — комбинация двух полевых триодов, образующих секцию с отрицательным сопротивлением;
  • конструкции, в которых триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом (используемым для управления электродвигателями).

Комбинированные транзисторы — это, по сути, элементарная микросхема в едином корпусе.

MOSFET транзистор

Транзистор MOSFET (полевой транзистор) — еще один очень распространенный тип транзистора. Он также имеет три выхода:

  • Затвор (G — ворота)
  • Шрифт (S — шрифт)
  • Слив (D — слив)

полевой транзистор
N-канальный MOSFET работает так же, как биполярный транзистор NPN, но с одним важным отличием:

  • В биполярном транзисторе NPN ток, протекающий через переход база-эмиттер, определяет величину тока, протекающего через переход коллектор-эмиттер.
  • В MOSFET напряжение между затвором и истоком определяет величину тока, который будет течь от стока к истоку.

Вот почему вам не нужен резистор последовательно с затвором для MOSFET, как для транзистора NPN. Вместо этого вам понадобится резистор, подключенный между затвором и отрицательным питанием, чтобы надежно отключить транзистор, когда кнопка не нажата:

Поскольку напряжение затвора определяет величину тока, который может протекать от стока к истоку, вы можете добавить резистор последовательно с кнопкой. Так вы получите делитель напряжения, с помощью которого можно установить точное напряжение на затворе.

В приведенном выше примере используется полевой транзистор с каналом N. Полевые транзисторы с каналом P работают так же, только ток течет в противоположном направлении, а напряжение затвор-исток должно быть отрицательным.

Есть тысячи различных полевых транзисторов на выбор. Но если вы хотите построить схему, показанную выше, вы можете использовать BS170 или IRF510.

Есть две вещи, которые следует учитывать при выборе полевого транзистора:

  1. Порог напряжения затвор-исток. Для открытия транзистора требуется более высокое напряжение.
  2. Непрерывный ток стока. Это максимальный ток, который может протекать через транзистор.

Существуют и другие важные параметры, которые следует учитывать в зависимости от приложения. Но это выходит за рамки данной статьи. Помните об этих двух параметрах, и у вас будет хорошая отправная точка.

Другие типы транзисторов

А еще есть однопереходные, комплементарные и КМОП и многие другие транзисторы. Они различны по своим характеристикам, выполняют разные задачи и предназначены для определенных целей. Но в целом принцип работы у всех одинаков. Это электрическое управление.

Отличие биполярных транзисторов от полевых

Полевые транзисторы управляются электрическим полем, поэтому они очень энергоэффективны. Именно поэтому они используются при изготовлении процессоров.

С другой стороны, у полевых транзисторов есть слабое место. Это ваш тонкий pn-переход. Он очень чувствителен к статическому электричеству. Кстати, именно из-за статического электричества перестают работать флешки и карты памяти, если во время работы вынуть их из устройства.

Схемы защиты от электростатического разряда не успевают сработать, и статическое электричество разрушает полевые транзисторы.

А вот биполярные транзисторы, наоборот, лучше переносят статику. Но при этом они потребляют больше энергии, так как для их открытия нужен электрический ток.

Как подобрать транзистор

Транзистор NPN является наиболее распространенным типом биполярного транзистора. Но есть еще один тип биполярного транзистора, PNP-транзистор, который работает точно так же, как и NPN-транзистор, только все токи текут в противоположном направлении.

При выборе транзистора важно учитывать величину тока, через который транзистор может пройти без повреждения. Это называется током коллектора (Ic).

Транзистор как усилитель

Транзистор также может действовать как небольшой усилитель сигнала, что означает, что он может находиться в любом положении между «полностью включен» и «полностью выключен».

Это означает, что слабый сигнал может управлять транзистором и создавать более сильную копию этого сигнала на переходе коллектор-эмиттер (или сток-исток). Поэтому транзистор может усиливать слабые сигналы.

Вот простой усилитель для управления динамиком прямоугольным сигналом:

транзистор как усилитель

Чем транзисторы уступают лампам

Несмотря на неоспоримые преимущества транзисторов перед ламповыми, ламповые триоды все же имеют ряд преимуществ, среди которых:

  • Устойчивость к высоким электромагнитным помехам и помехам. Это не означает, что полупроводниковая технология может выйти из строя из-за каких-либо помех. Но если от Солнца исходит сильная магнитная буря (или мощный удар ЭМИ от ядерных бомб), то все p-n переходы в полупроводниковой технике могут выйти из строя из-за больших токов наводки. Вакуумные методы гораздо более устойчивы к таким помехам.
  • Ламповая технология работает намного лучше и стабильнее на высоких частотах. И это конструктивные особенности. Поскольку у транзисторов есть p-n переходы, у них есть и своя емкость. А паразитная емкость на высоких частотах негативно влияет на усиление сигнала. Имеются нелинейные искажения. А в вакуумной технике есть лампы, имеющие несколько экранирующих сеток, что позволяет уменьшить влияние паразитных емкостей. Примером радиолампы является клистрон.

Нельзя прямо сказать, что транзисторы полностью истребили лампы. Каждая деталь имеет свои преимущества и недостатки в разных областях. Конечно, в цифровой технике транзисторы не ровня лампам. Однако на сверхвысоких частотах транзисторы все же уступают лампам.

Где купить транзисторы

Как и все остальные радиодетали, транзисторы можно приобрести в ближайшем магазине радиодеталей. Если вы живете где-то в Подмосковье и не слышали о таких магазинах (как я раньше), то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет-магазине. Я сам часто заказываю радиодетали через интернет-магазины, потому что в обычном офлайн-магазине может просто чего-то не быть.

Однако если вы собираете устройство исключительно для себя, то можно не париться, а достать его из старой и морально устаревшей техники и как бы вдохнуть новую жизнь в старую радиодеталь.

Оцените статью
Блог о практической электронике