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:
- Усиление по амперам с общей базы.
- Аналогичное усиление с эмиттером.
- Обратный коллекторный ток Iko.
- 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:
- Транзистор NPN пускает ток от контакта «collector «к контакту «emitter».
- Транзистор PNP работает наоборот.
Основные параметра транзистора полевого типа заключаются в:
- Вольтаж отсечки – напряжение, которое нужно пустить на базу, чтобы закрыть p-n проход.
- Максимальный ампераж стока.
- Напряжение между выводами триода.
Способ работы
Объяснить, как работает полевой транзистор для чайников – непросто. Придется вообразить себе всю схему. Он состоит из 3 частей:
- Коллектор — приемник. На открытый коллектор поступает большой ток, который и нужно изменить. От него он идет в эмиттер.
- База – ключ. На этот вывод транзистора подаются малые токи. Они и открывают «большой».
- 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:
- Полевой;
- Биполярный;
- 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:
- С управляем п-н переходом.
- С закрытым затвором.
- 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:
- Заземление инструмента. Пинцет должен быть антистатическим, а паяльник заземленным. Если это обычный ЭПСН, то к болтику нужно привязать провод и направить в землю.
- 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:
- Биполярный триод с резистором.
- Соединенные 2 транзистора в одном корпусе. Причем они могут быть одинаковыми, так и отличными.
- Лямбда. Так называют 2 триода, комбинированные в одном корпусе. Они образуют место с минусовым сопротивлением.
- 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:
- Схему включения транзистора с общей базой. Для нее характерно низкое сопротивление на входе, минимальное тепловыделение и большой вольтаж.
- Схему включения транзистора с общим коллектором. Высокий вольтаж на входе и низкое на выходе, а также низкий К. вольтажа по усилению.
- 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:
- Общий исток. Дает большее усилие вольт и ватт.
- Общий затвор. Малое вводное сопротивление и выходное усиление.
- Общий сток. аналогично эмиттеру на бипол.транзисторе.
