В своё время транзисторы произвели настоящую революцию в мире вычислительных машин. Они были намного меньше и компактнее своих предшественников, а также сочетали в себе относительную простоту производства и невероятные возможности в проектировании компьютеров. Однако простому обывателю принцип их работы кажется чем-то запредельно сложным и непонятным. Чем-то ближе в массовом сознании к ядерной физике чем к повседневной жизни. В этой статье мы постараемся простыми словами объяснить, как работает транзистор и рассмотреть то как он устроен.
Для начала следует понять, что транзисторы бывают разных видов, но в целом все устроены схожим образом. Как правило, это триоды, состоящие из полупроводниковых кристаллов кремния или германия и находящиеся в конфигурации p-n-p или n-p-n, где p — обозначение "дырок" а n- "электронов". Звучит сложно и непонятно? Сейчас объясним каждый пункт на пальцах.
Триод:
Следует понять что триод это просто элемент микросхемы у которых есть три выхода. Это общий термин для микросхем такого вида под которым далеко не всегда подразумевается транзистор.
Полупроводники:
Все мы помним, что есть материалы, которые хорошо проводят ток, например, металлы. Такие материалы называются проводниками. Материалы же которые не проводят ток совсем называются диэлектриками. Таким материалом к примеру является каучук или же по-простому — резина. Полупроводниками же зовутся материалы, способность которых проводить ток изменяется в зависимости от определенных факторов, например температуры.
Кремний и германий:
Наиболее распространённые полупроводники в составе Транзисторов.
Полупроводники p-типа и n-типа:
Так называемые "дырки" и "электроны" — участки полупроводников, где сам материал полупроводника разбавлен атомами веществ с одним дополнительным или одним недостающим электроном на внешнем энергетическом уровне. В случае если у атома есть лишний электрон — он заряжен отрицательно, а в случае если электрона наоборот не хватает атом будет заряжен положительно. При этом сами полупроводники даже в этом случае будут заряжены нейтрально. Отличаться будет лишь тип заряда который движется внутри них.
Как это всё работает вместе?
Как мы упоминали выше, каждый транзистор состоит из двух типов полупроводников, чередующихся в разной последовательности. Именно эта последовательность и определяет то, как будет работать транзистор в дальнейшем.
Рассмотрим самый популярный тип транзистора — комбинацию n-p-n. В этом транзисторе части n типа подключены к двум подводящим каналам. Как правило, их называют "исток" и "сток". К серединному же p сегменту подключен электрический "затвор" — аналог выключателя в обычных электрических цепях. От самого полупроводника он изолирован оксидной плёнкой.
Так как в транзисторе n и p сегменты не изолированы друг от друга, то лишние электроны из n сегмента начинают перемещаться в p сегмент, создавая отрицательно заряженный слой атомов. Этот слой со временем начинает отталкивать электроны из n сегмента приводя полупроводники к равновесию. Таким образом блокируется свободное перемещение электронов через полупроводник.
Чтобы нарушить это равновесие, необходимо подать электрический ток через затвор. Это ослабит отрицательно заряженное поле p сегмента и позволит электрическому току свободно течь через полупроводник, создав таким образом простой переключатель работающий на одних законах физики и без единой механической части.
Читайте также:
Как проверить аккумулятор при помощи мультиметра?
Лайфхаки с мультиметрами: почему иногда они работают?
Смартфон вместо приборов. Люксметр
Как научиться паять: руководство для новичков
Для чего нужны TrueRMS — мультиметры и нужны ли?
Почему каждому пивовару нужен рефрактометр?
Скидка в нашем интернет-магазине на #осциллографы и другие #измерительные #приборы по промокоду ZENPROFIT.
