Функции транзисторов
Транзисторы выполняют функцию усиления и переключения электрических сигналов.
В случае радио чрезвычайно слабые сигналы, передаваемые по воздуху, усиливаются перед воспроизведением через динамики. Это усиливающее действие транзистора.
Транзистор также действует как переключатель, срабатывая только при поступлении заданного сигнала.
IC или LSI — это набор транзисторов, выполняющий базовую функцию транзистора.
Транзистор как переключатель
Описывает операцию переключения, когда эмиттер заземлен.
Как только напряжение (около 0,7 В или более) будет подано на базовый вывод транзистора, потечет небольшой ток, в результате чего транзистор включится и ток потечет между коллектором и эмиттером.
И наоборот, когда напряжение, приложенное к базе, низкое (менее 0,7 В), коллектор и эмиттер выключены, и между ними не течет ток.
Переключение транзистора похоже на включение и выключение тока от коллектора к эмиттеру с использованием базы в качестве переключателя.
Транзистор как усилитель
Сравним функцию транзистора с механизмом подачи воды. Транзистор состоит из трех ног: база — это кран, эмиттер — кран и коллектор — резервуар. Управляя краном с небольшой силой (входной сигнал на базу), большое количество воды течет из резервуара (коллектора) в кран (эмиттер)... Использование этой аналогии облегчает понимание работы транзистора.
Теперь более подробно рассмотрим принцип транзисторного усиления с помощью рис. 1 и 2. Через коллектор протекает ток (IC), hFE*, умноженный на ток (IB), пропорциональный напряжению база-эмиттер (VBE), создаваемому входным напряжением e и напряжением смещения E1. Этот коллекторный ток IC протекает через резистор RL, и на обоих концах резистора RL появляется напряжение IC x RL. В конечном итоге входное напряжение e преобразуется (усиливается) в напряжение ICRL, которое появляется на выходе.
*hFE: усиление транзистора по постоянному току.
Транзисторный механизм
Транзистор состоит из PN-перехода, в котором ток течет между коллектором и эмиттером, когда ток подается на базу.
Здесь мы объясним принцип работы на примере NPN-транзистора.
Когда между базой и эмиттером подается прямое напряжение (VBE), электроны (- заряд) из эмиттера перетекают в базу, где некоторые из них объединяются с дырками (+ заряд), что приводит к чрезвычайно малому току базы (IB). .
Поскольку база (полупроводник P-типа) имеет тонкую структуру, многие электроны, поступающие в базу из эмиттера, уходят в коллектор.
Напряжение коллектор-эмиттер (VCE) побуждает электроны (- заряд) двигаться к электроду коллектора, создавая ток коллектора IC.
<Ток течет в направлении, противоположном движению электрона>
Транзисторы NPN и PNP
Существует два основных типа транзисторов: NPN и PNP. Как вы можете видеть на рисунке справа, разница заключается в том, потребляет ли клемма коллектора или подает ток в цепь.
Тип NPN с общим эмиттером используется при переключении по входным сигналам. С другой стороны, стандартно используется тип PNP при использовании стороны источника питания для управления.
Носителями типа NPN являются электроны, а носителями типа PNP — дырки (+ заряд). В типе PNP напряжение прикладывается так, что Эмиттер является положительным, а База отрицательным, в результате чего дырки в Эмиттере перетекают в Базу, некоторые из которых объединяются с электронами в Базе, образуя небольшой ток Базы, а остальные уходят. к Коллектору, чтобы стать Коллектором тока.
История транзисторов
1. Создан в 1948 году в Bell Telephone Laboratories.
Изобретение транзистора, оказавшее огромное влияние на электронную промышленность, было впервые разработано в 1948 году.
Этот момент ознаменовал начало эпохи электроники. Последующие годы ознаменовались бурным развитием компьютеров и других электронных технологий. Учитывая, что этот вклад обогатил всю нашу жизнь, неудивительно, что три изобретателя — физики У. Шокли, Дж. Бардин и У. Браттейн — были удостоены Нобелевской премии.
Интересно, появятся ли в будущем какие-нибудь изобретения, способные конкурировать с транзистором... В любом случае, очевидно, что транзистор оказал революционное влияние на современный мир.
2. От германия к кремнию
Первоначально транзисторы изготавливались из вещества (полупроводника) под названием германий.
Однако у германия есть тот недостаток, что он разрушается при температуре около 80°C, поэтому большая его часть теперь представляет собой кремний. Кстати, кремний выдерживает нагрев примерно до 180°C.