Данное пособие подойдёт для студентов первых курсов, обучающихся по направлению "Электроника" и смежных с ним специальностей, а также для начинающих радиолюбителей и схемотехников.
В пособии будет представлена необходимая базовая теория и практические задачи для её закрепления.
Ссылки на полное оглавление пособия, на предыдущую на следующую главы.
Приятного чтения!
Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микро- и наноэлектронике: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным сигналом, поданным на схему. Название данного типа устройств происходит от слияния двух слов – «transfer» и «resistor», что можно буквально перевести как «переменное сопротивление». У транзисторов величину сопротивления меняют посредством напряжения, которое подаётся на один из электродов прибора. Данная особенность позволяет применять транзисторы в электронных устройствах в качестве «ключа» - по аналогии с кнопкой, реализующей функцию «вкл» и «выкл» (логической единицы и логического нуля).
В результате развития теории твердотельной электроники и полупроводниковой технологии производства были созданы два вида транзисторов – биполярный и полевой. Они построены как комбинация полупроводниковых p-n-переходов.
Начиная с 60-ых годов прошлого века транзисторы очень быстро заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры (начало эры миниатюризации компонентной базы в электронике). И по сей день, насколько бы сложной не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов и других компонентов: диодов, конденсаторов, резисторов и проч.
Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по-разному. В настоящее время чаще остальных используются корпусы (рис.2.1):
Ø TO-92 — компактный корпус, предназначенный для небольших нагрузок;
Ø TO-220AB — массивный корпус, эффективно рассеивающий тепло, предназначенный для больших нагрузок;
Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который использовался при его составлении. Но, вне зависимости от вариации, его символ остаётся узнаваемым.
Как можно видеть из рис.2.1, транзистор представляет из себя электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом (рис.2.2).
Как уже было сказано выше – существует два типа транзисторов-биполярный и полевой. Но в чём же состоит их основное отличие друг от друга?
Ответ на этот вопрос заложен в самих названиях транзисторов:
- в биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («би» — дважды).
- в полевом (он же – «униполярный»)-или электроны, или дырки.
Поскольку принципы работы данных транзисторов отличаются друг от друга, то области применения у них соответственно тоже – разные: биполярные транзисторы используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.
Основная область применения транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания. Также следует выделить работу транзистора в качестве «ключа», повсеместно используемую в электронике (то есть элемента, способного как пропускать электрический сигнал в электрической цепи (состояние логической единицы "1"), так и не пропускать его (состояние логического нуля "0").