Что такое транзистор простыми словами, виды его и принцип работы

Больше всего вопросов у начинающих радиолюбителей вызывает транзистор. Без этих знаний нельзя починить даже старенький магнитофон, не говоря о современной электронике. Как работает и как устроен транзистор, можно прочитать в этой статье!

Что такое транзистор

У многих возникает вопрос «в каком году был изобретен транзистор». Формально инновацию можно приписать Уильяму Шокли, который положил теоретическую базу первого 2-электродного триода, управлять которым должно внешнее электромагнитное поле. Однозначно сказать, кто изобрел первый транзистор нельзя, так как над ним трудилась целая команда людей: Шокли, Бардин, Браттейн. Благодаря их трудам, компания Bell Labs заявила патент в 1948 году.

Что такое транзистор сейчас? Так называют полупроводниковый элемент радиоэлектроники, состоящий из 3 электродов. Он предназначен для управления и изменения электрического тока в цепи.

Устройство

Простыми словами триоды можно описать так: это — конструкция из нескольких полупроводниковых слоев, впрессованных в керамо-металлический, металл-стеклянный или пластиковый корпус.

Рассматривая схематично, триод состоит из 2 полупроводника, разделенного диэлектрическим промежутком. В зависимости от полярности напряжения, бывают NPN и PNP транзисторы.

Вот так из можно изобразить на рисунке.

Характеристики

Чтобы правильно подобрать транзистор, нужно знать основные параметры. Для бипол.триодов – это:

  1. Усиление по амперам с общей базы.
  2. Аналогичное усиление с эмиттером.
  3. Обратный коллекторный ток Iko.
  4. Hfe транзистора. Показывает, насколько больший ток может протечь по каналу «collector-emitter» в сравнении с каналом «bese-emitter». Кстати, Hfe транзистора относится только к биполярным триодам.

Кстати, относительно бипол.триодов стоит знать, что бывают PNP и NPN транзисторы:

  1. Транзистор NPN пускает ток от контакта «collector «к контакту «emitter».
  2. Транзистор PNP работает наоборот.

Основные параметра транзистора полевого типа заключаются в:

  1. Вольтаж отсечки – напряжение, которое нужно пустить на базу, чтобы закрыть p-n проход.
  2. Максимальный ампераж стока.
  3. Напряжение между выводами триода.

Способ работы

Объяснить, как работает полевой транзистор для чайников – непросто. Придется вообразить себе всю схему. Он состоит из 3 частей:

  1. Коллектор — приемник. На открытый коллектор поступает большой ток, который и нужно изменить. От него он идет в эмиттер.
  2. База – ключ. На этот вывод транзистора подаются малые токи. Они и открывают «большой».
  3. Эмиттер — это выходной канал. На него поступает ток с коллектора.

Как понятно из описания, ток течет между коллектором и эмиттером. Но если база находится в состоянии покоя, транзистор работать не будет.

Может показаться, что работа транзистора похожа на сочетания резистора и выключателя. На самом деле, все хитрее. Если подавать на контакт базы аналоговые токи, то их амплитуда будет сохраняться и на эмиттере, даже если на коллекторе он подавался с другими характеристиками.

Получается, что триод функционирует в ключевом режиме или выполняет функцию изменения (усиления) выходного сигнала.

Чтобы понять принцип действия транзистора, можно посмотреть эту картинку:

Маркировка на схемах

Стандартизированным маркировкой транзистора является литера «Q». Также допускается «VT». Если в схеме больше 1 штуки, часто добавляют позиционное обозначение (например, VT1, VT2…, VTN).

Схема подключения рисуется линиями, с кольцом или без. Направление движения электричества показывается стрелочкой.

Виды триодов

Полупроводниковые транзисторы делятся на 3 категории:

  1. Полевой;
  2. Биполярный;
  3. Комбинированный.

По факту они выполняют схожую функцию, но вот их тип действия отличается. Поэтому многие из них невзаимозаменяемые.

Виды транзисторов стоит рассмотреть предметно и знать хотя бы поверхностно.

Полевые

Также прижилось название «однополярные» (униполярные), так как могут пропускать ток лишь в одном направлении. Стоит помнить, что есть разные виды полевых транзисторов. Всего их 3:

  1. С управляем п-н переходом.
  2. С закрытым затвором.
  3. Имеющие структуру: металл – диэл – проводник.

Эти виды транзисторов состоят из: стока, истока и затвора.

Отличаются высокой чувствительностью к статическому напряжению, поэтому при работе с ними необходимо:

  1. Заземление инструмента. Пинцет должен быть антистатическим, а паяльник заземленным. Если это обычный ЭПСН, то к болтику нужно привязать провод и направить в землю.
  2. Нужна защита от пыли, которая хорошо накапливает статическое напряжение.

Потребляют минимум электроэнергии, поэтому их устанавливают в пульты ДУ и схожую технику.

Биполярные

Структура биполярного транзистора такова, что он может по одному каналу пропускать заряд с разным знаком (+ и -). Из особенность в том, что на выходе у них очень низкое сопротивление, поэтому они используются в качестве коммутационных устройств.

Комбинированные

Поняв принцип работы полевого транзистора или биполярного, с комбинированными трудностей не возникнет. По сути, это 2 и более триода, внедренные в один корпус. Составные транзисторы можно разделить так:

  1. Биполярный триод с резистором.
  2. Соединенные 2 транзистора в одном корпусе. Причем они могут быть одинаковыми, так и отличными.
  3. Лямбда. Так называют 2 триода, комбинированные в одном корпусе. Они образуют место с минусовым сопротивлением.
  4. Схема полевого транзистора с закрытым затвором, управляющий бипол.триодом.

Как работает биполярный триод

Рассматривать устройство биполярного транзистора лучше всего на примерах с небольшой теоретической базой.

Работа бипол.транзистора построена на комбинации разных полупроводников (ПП). Кремнвые, германиевые и другие ПП имеют одно свойство: добавляя к ним другие элементы, они меняют свои качества. Некоторые добавки увеличивают количество свободных электронов (они называются донорами), другие образуют «дыры» (акцепторы).

Это называется электронно-дырочной рекомбинацией. Свободные электроны на коллекторе стремятся рекомбинировать дыры в эмиттере. Осуществляется p-n канальный переход, между полупроводниками. А подаваемый небольшой ток с базы задает амплитуду.

Схемы включения

Схема биполярного транзистора выглядит так:

Из картинки видно, что включение делится на:

  1. Схему включения транзистора с общей базой. Для нее характерно низкое сопротивление на входе, минимальное тепловыделение и большой вольтаж.
  2. Схему включения транзистора с общим коллектором. Высокий вольтаж на входе и низкое на выходе, а также низкий К. вольтажа по усилению.
  3. Схему включения транзистора с общим эмиттером. Большое усиление вольт и ампер, и малое по мощности. Также характерна инверсия входного электричества.

Как работает полевой триод

Здесь p-n канального перехода нет, а заряд идет по заданному «маршруту». Он называется затвором и регулируется подаваемым напряжением.

Упрощенно, пнп зона «ссужается» и «увеличивается», в зависимости от канала, которое создает электромагнитное поле.

Схемы включения

Полевые типы транзисторов имеют схожую схему включения с биполярными:

  1. Общий исток. Дает большее усилие вольт и ватт.
  2. Общий затвор. Малое вводное сопротивление и выходное усиление.
  3. Общий сток. аналогично эмиттеру на бипол.транзисторе.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *