Co to jest tranzystor? Rodzaje i zastosowanie
Ci, którzy lubią elektrotechnikę i studentów uczelni technicznych, często są zainteresowani pytaniem: "Co to jest tranzystor?" Ogólnie rzecz biorąc, można je uznać za dowolne urządzenie, które ma właściwość do zmiany sygnału między dwoma stanami, gdy zmienia się znak na elektrodzie głównej.
Tranzystor jest elementem półprzewodnikowym, mającym z reguły trzy wnioski:
Kolekcjoner. Jest zasilany prądem o wielkiej sile.
Podstawa. Na wyjściu jest prąd sterujący (o mniejszej sile).
Emiter Jest on zasilany prądem z kolektora. W tym samym czasie, na trzecim wyjściu jego siła nieco przekracza moc na pierwszym wyjściu.
Aby zrozumieć, czym jest tranzystor, warto wspomnieć, że jest to główny element każdego obwodu elektrycznego. Bez takich urządzeń nie można zrobić przy produkcji praktycznie żadnego urządzenia. Są szeroko stosowane w produkcji sprzętu radiowego, telewizyjnego, instrumentów muzycznych, a nawet prostych "migających świateł"; w generatory sygnałów i klucze elektroniczne bez nich też nie mogą. Głównym zadaniem tego elementu jest wzmocnienie słabej energii sygnału ze względu na dodatkowe źródło zasilania.
Bez przesady można powiedzieć, że wszystkie osiągnięcia mikroelektroniki i innych segmentów przemysłu byłyby nieosiągalne bez wynalezienia elementów półprzewodnikowych. Teraz nie można sobie wyobrazić co najmniej jednego urządzenia, w którym tranzystory nie są używane.
Formy i rozmiary
Kontynuując rozmowę o "czym jest tranzystor", należy zwrócić uwagę na czynniki kształtu urządzeń. Urządzenie może mieć rozmiar niewidoczny dla ludzkiego oka i mieć niewyobrażalne wymiary (w przybliżeniu z budynku mieszkalnego). Duże elementy półprzewodnikowe mogą mieć moc kilkuset MW. Zazwyczaj są stosowane w elektrowniach lub w przemyśle wytwórczym. Aby zapewnić wysoką przewodność, na styki nakłada się złoto lub cienką warstwę srebra.
Symbole urządzeń na schematach
Podobnie jak każde urządzenie elektryczne wzmacniacz ma swój własny obraz używany do przygotowania rysunków i schematów. Oznaczenie tranzystora można przedstawić graficznie tak jak na rysunku. Już z wielości obrazów można zrozumieć, że funkcjonalność detali jest różnorodna.
Ponadto każde oznaczenie tranzystora odpowiada specyficznemu typowi urządzenia (dwubiegunowy, pole, elementy z indukowanym kanałem itp.).
Elementy półprzewodnikowe mocy
Jeden z styków tranzystora służy jako wejście. Dlatego wybór obwodu mocy wzmacniacza jest niezwykle ważny. Istnieje kilka rodzajów połączeń tranzystorów ze źródłami. Warto zastanowić się nad głównymi:
Ze stabilizacją kolektora. Nadaje się do podłączenia elementu półprzewodnikowego w obwodzie ze wspólnym kolektorem. Takie połączenie jest równoważne prądowi stałemu.
Ze stabilizacją emitera. Używany do zasilania powyższego typu tranzystora. Ten rodzaj stabilizacji implikuje wykorzystanie ujemnego sprzężenia zwrotnego prądu.
Ze wspólnym emiterem. Obwód OE ma znaczny zysk. Uważany za najbardziej powszechną opcję połączenia. Używany do produkcji układów scalonych.
Zasilanie tranzystora jest preferowane, aby zapewnić schemat połączenia ze wspólnym nadajnikiem.
Klasyfikacja tranzystorów
Istnieje kilka odmian elementów półprzewodnikowych. Wśród nich są następujące:
Dwubiegunowy. Mogą to być wielolektrody, pnp, npn i heterozłącza.
Pole One z kolei są podzielone na części z przejściem kontrolnym (Dioda Schottky'ego, heterozłącze) i z izolowaną bramką (tranzystor Mosfet, MIS, IGBT).
Pojedyncze skrzyżowanie. Są one podzielone na urządzenia o podstawie p i n.
Tranzystory lawinowe.
Jednym z najczęstszych typów są urządzenia MOS i MIS. W takich urządzeniach obszar bramy nie styka się z półprzewodnikiem, gdzie kanał przepływu prądu jest bezpośrednio zlokalizowany. Oprócz typu bramki, tranzystor Mosfet wyróżnia się brakiem monolitycznej struktury półprzewodnikowej, która służy jako kanał dla prądu.
Istnieją również wersje przemysłowe Mosfet z dwoma zaworami. Przy produkcji jest zapewniony jeden lub dwa spójnie połączone kanały. Jeśli są dwa, to aby kontrolować każdy z nich używa własnej migawki.
Niezawodność urządzenia
W segmencie produkcji smartfonów, satelitów, sprzętu samochodowego i przemysłowego z tranzystorów oczekujących na wysoki poziom niezawodności. W dużych systemach istnieje około miliona elementów, wśród których są elementy półprzewodnikowe. W takim przypadku występują problemy w postaci awarii urządzeń. Jeśli zdarza się to nie częściej niż raz na miliard godzin pracy, układ systemu uznaje się za wiarygodny.
Należy pamiętać, że wilgoć jest wrogiem każdego systemu elektronicznego. Woda znacznie skraca okres działania tranzystorów. Dlatego urządzenia potrzebują szczelnej powłoki. Wilgoć może prowadzić do pojawienia się nowych przewodzących prąd kanałów, w związku z którymi konieczne jest okresowe usuwanie napięcia i osuszanie urządzenia.
Jak sprawdzić wzmacniacz liniowy
Jednym z najczęstszych błędów - spalanie tranzystora linii. Często można naprawić telewizor lub radio zastępując jeden komponent, ale często to za mało.
Warto przeprowadzić kilka manipulacji, aby zidentyfikować przyczynę nieprawidłowego działania:
sprawdzić napięcie linii;
rozważyć możliwość podgrzania elementu półprzewodnikowego;
sprawdź wydajność lutowania na zimno (najczęściej sterownik transformatora zawodzi).
Jeśli nie chcesz odlutowywać tranzystora małymi literami, ale musisz to sprawdzić, możesz to zrobić w inny sposób.
Wystarczy zastosować multimetr i wykryje zwarcie.
Przyszłe tranzystory
Urządzenia udoskonalają się co roku, istnieją inne aplikacje, takie jak implantacja jonów i inne. Jeśli chodzi o układy scalone, stosowane w nich urządzenia stają się bardziej ergonomiczne, ich prędkość wzrasta, a zużycie energii maleje.
Rozwój technologii na tranzystorach idzie w dwóch kierunkach:
zwiększenie zdolności do pracy;
wzrost napięcia roboczego w dyskretnych systemach.
W dziedzinie urządzeń małej mocy wiele uwagi poświęca się układom scalonym. Standardowy tranzystor, którego cena wynosi obecnie od 1 do 300 rubli, jest szeroko stosowany w systemach urządzeń logicznych. Jednak ciągłe doskonalenie produkcji i redukcja kosztów pociąga za sobą integrację z innymi obszarami technologii komputerowej.
Oczekuje się użycia urządzeń nano i kwantowych.
Tranzystory jednoelektronowe na bazie grafenu mogą mieć mniej niż 10 nm. Ale wszystko to dzieje się w przyszłości, a teraz wystarczy wiedzieć, czym jest tranzystor.