Različite vrste tranzistora i njihov rad

Kako se naš mozak sastoji od 100 milijardi stanica nazvanih Neuroni koje se koriste za razmišljanje i pamćenje stvari. Kao što računalo također ima milijarde sitnih moždanih stanica nazvanih Tranzistori. Sastoji se od ekstrakta kemijskih elemenata iz pijeska koji se naziva silicij. Tranzistori radikalno mijenjaju teoriju elektronike budući da su je prije pola stoljeća dizajnirali John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley.

Dakle, reći ćemo vam kako oni rade ili što su zapravo?

Što su tranzistori?

Ti su uređaji sastavljeni od poluvodičkog materijala koji se obično koristi za pojačanje ili prebacivanje, a može se koristiti i za kontrolu protoka napona i struje. Također se koristi za pojačavanje ulaznih signala u opseg izlaznog signala. Tranzistor je obično čvrsti elektronički uređaj koji se sastoji od poluvodičkih materijala. Elektronička cirkulacija struje može se promijeniti dodavanjem elektrona. Ovaj postupak donosi varijacije napona koje utječu na proporcionalno mnoge varijacije izlazne struje, što dovodi do pojačanja. Ne sadrže svi, ali većina elektroničkih uređaja, jednu ili više vrsta tranzistora. Neki od tranzistora smješteni su pojedinačno ili inače u integrirane krugove koji se razlikuju ovisno o njihovoj primjeni.

"Tranzistor je komponenta tipa kukaca s tri noge, koja se nalazi pojedinačno u nekim uređajima, ali u računalima je upakirana u milijune brojeva u malim mikročipovima"

Od čega se sastoji tranzistor?

Tranzistor se sastoji od tri sloja poluvodiča koji imaju sposobnost zadržavanja struje. Materijal za provođenje električne energije, poput silicija i germanija, ima sposobnost pronošenja električne energije između vodiča i izolatora koji je bio zatvoren plastičnim žicama. Poluvodički materijali tretiraju se nekim kemijskim postupkom koji se naziva dopiranje poluvodiča. Ako je silicij dopiran arsenom, fosforom i antimonom, dobit će neke nosače dodatnog naboja, tj. Elektrone, poznate kao N-tip ili negativni poluvodič, dok ako je silicij dopiran drugim nečistoćama poput bora, galija, aluminija, dobit će manje nosača naboja, tj. rupa, poznato je kao P-tip ili pozitivni poluvodič.

Kako radi tranzistor?

Koncept rada je glavni dio da se razumije kako se koristi tranzistor ili kako to radi ?, u tranzistoru postoje tri terminala:

• Baza: daje bazu tranzistorskim elektrodama.

• Emiter: Nosači punjenja koje emitira ovo.

• Sakupljač: Nosači naboja prikupljeni ovim.

Ako je tranzistor NPN tipa, trebamo primijeniti napon od 0,7 v kako bi ga aktivirali, a kako se napon primijenjen na osnovni pin tranzistor UKLJUČUJE što je prednamjenjeno stanje i struja koja počinje teći kroz kolektor do emitera (također se naziva zasićenje regija). Kada je tranzistor u obrnuto pristranom stanju ili je osnovni pin uzemljen ili na njemu nema napona, tranzistor ostaje u stanju ISKLJUČENO i ne dopušta protok struje od kolektora do emitora (također se naziva granična regija).

Ako je tranzistor tipa PNP, normalno je u stanju UKLJUČENO, ali ne treba reći da je savršeno uključen sve dok osnovni pin ne postane savršeno uzemljen. Nakon uzemljenja osnovnog zatiča, tranzistor će biti u obrnutom stanju ili će biti uključen. Kako se napajanje osigurava na osnovnom zatiču, prestaje provoditi struju od kolektora do emitora, a tranzistor je u stanju ISKLJUČENO ili unaprijed pristrano.

Za zaštitu tranzistora uzastopno s njim povezujemo otpor, za pronalaženje vrijednosti tog otpora koristimo donju formulu:

R _B = V _BE / I _B

Različite vrste tranzistora:

Tranzistor uglavnom možemo podijeliti u dvije kategorije Bipolarni spojni tranzistor (BJT) i Tranzistor s efektom polja (FET). Dalje ga možemo podijeliti kao dolje:

Tranzistor za bipolarni spoj (BJT)

Bipolarni spojni tranzistor sastoji se od dopiranog poluvodiča s tri terminala, tj. Bazom, emiterom i kolektorom. U ovom su postupku uključene i rupe i elektroni. Velika količina struje koja prolazi u kolektor na emiter uključuje se mijenjanjem male struje od baze do terminala emitora. Oni se također nazivaju i uređaji kontrolirani strujom. NPN i PNP dva su glavna dijela BJT-a kao što smo ranije raspravljali. BJT se uključio davanjem ulaza u bazu jer ima najmanju impedansu za sve tranzistore. Pojačanje je također najviše za sve tranzistore.

U vrste BJT su kako slijedi:

1. NPN tranzistor:

U srednjem području NPN tranzistora, tj. Baza je p-tipa, a dva vanjska područja, tj. Emiter i kolektor su n-tipa.

U aktivnom načinu rada prema naprijed, NPN tranzistor je pristran. Prema istosmjernom izvoru Vbb, spoj baza / emiter bit će pristran. Stoga će se na ovom spoju smanjiti područje iscrpljivanja. Kolektor prema osnovnom spoju je unaprijed pristran, povećavat će se područje iscrpljivanja kolektora do osnovnog spoja. Većina nosača naboja su elektroni za emiter n-tipa. Bazni emiterski spoj usmjeren je prema naprijed pa se elektroni kreću prema baznom području. Stoga ovo uzrokuje emitersku struju tj. Područje baze je tanko i lagano je dopirano rupama, stvara se kombinacija elektrona i rupa, a neki elektroni ostaju u području baze. To uzrokuje vrlo malu osnovnu struju Ib. Bazni kolektorski spoj obrnut je pristran prema rupama u baznom području i elektronima u kolektorskom području, ali je pristran prema elektronima u baznom području. Preostali elektroni baznog područja koje privlači terminal kolektora uzrokuju kolektorsku struju Ic. Ovdje provjerite više o NPN tranzistoru.

2. PNP tranzistor:

U srednjem području PNP tranzistora, tj. Baza je n-tipa, a dva vanjska područja, tj. Kolektor i emiter su p-tipa.

Kao što smo gore raspravili u NPN tranzistoru, on također radi u aktivnom načinu. Većina nosača naboja su rupe za emiter tipa p. Za ove rupe spoj emitera baze bit će usmjeren prema naprijed i kreće se prema osnovnom području. To uzrokuje struju emitera, tj. Područje baze je tanko i lagano dopirano elektronima, formirana je kombinacija elektrona i rupa, a neke rupe ostaju u bazi. To uzrokuje vrlo malu osnovnu struju Ib. Spoj osnovnog kolektora obrnut je pristran prema rupama u osnovnom području i rupama u području kolektora, ali je unaprijed pristran prema rupama u osnovnom području. Preostale rupe u osnovnom području koje privlači terminal kolektora uzrokuju kolektorsku struju Ic. Ovdje provjerite više o PNP tranzistoru.

Što su konfiguracije tranzistora?

Općenito postoje tri vrste konfiguracija i njihovi opisi s obzirom na dobitak su sljedeći:

Konfiguracija zajedničke baze (CB): Nema trenutnog pojačanja, ali ima pojačanog napona.

Konfiguracija zajedničkog kolektora (CC): Ima strujno pojačanje, ali nema pojačanje napona.

Konfiguracija zajedničkog odašiljača (CE): Ima i pojačanje struje i pojačanje napona.

Konfiguracija zajedničke baze tranzistora (CB):

U ovom je krugu baza postavljena zajednički i za ulaz i za izlaz. Ima malu ulaznu impedansu (50-500 ohma). Ima visoku izlaznu impedansu (1-10 mega ohma). Napon izmjeren u odnosu na osnovne stezaljke. Dakle, ulazni napon i struja bit će Vbe & Ie, a izlazni napon i struja će biti Vcb & Ic.

Trenutni dobitak bit će manji od jedinice, tj. Alfa (dc) = Ic / Ie
Pojačanje napona bit će veliko.
Porast snage bit će prosječan.

Konfiguracija tranzistora sa zajedničkim odašiljačem (CE):

U ovom je krugu emiter postavljen zajednički i za ulaz i za izlaz. Ulazni signal primjenjuje se između baze i emitora, a izlazni signal između kolektora i emitora. Vbb i Vcc su naponi. Ima visoku ulaznu impedansu, tj. (500-5000 ohma). Ima nisku izlaznu impedansu, tj. (50-500 kilo ohma).

Trenutni dobitak bit će visok (98), tj. Beta (dc) = Ic / Ie
Dobitak snage je do 37db.
Izlaz će biti 180 stupnjeva izvan faze.

Konfiguracija zajedničkog kolektora tranzistora:

U ovom je krugu kolektor postavljen zajednički i za ulaz i za izlaz. Ovo je također poznato kao sljedbenik emitera. Ima visoku ulaznu impedansu (150-600 kilo ohma). Ima nisku izlaznu impedansu (100-1000 ohma).

Trenutni dobitak bit će velik (99).
Pojačanje napona bit će manje od jedinice.
Porast snage bit će prosječan.

Tranzistor s efektom polja (FET):

Tranzistor s efektom polja sadrži tri područja kao što su izvor, otvor, odvod. Oni se nazivaju uređajima kontroliranim naponom jer kontroliraju razinu napona. Za kontrolu električnog ponašanja može se odabrati vanjsko primijenjeno električno polje, zbog čega se naziva tranzistor s efektom polja. U tome struja teče zbog većinskih nosača naboja, tj. Elektrona, odakle je poznat i kao unipolarni tranzistor. Ima uglavnom visoku ulaznu impedansu u mega ohima s niskofrekventnom vodljivošću između odvoda i izvora pod nadzorom električnog polja. FET-ovi su vrlo učinkoviti, snažni i imaju manju cijenu.

Tranzistori s poljskim efektom su dvije vrste, tj. Spojni tranzistori s efektom polja (JFET) i poljski tranzistori s efektom metalnog oksida (MOSFET). Struja prolazi između dva kanala koja su imenovana kao n-kanal i p-kanal.

Tranzistor polja s efektom spoja (JFET)

Tranzistor s efektom polja spoja nema PN spoj, ali umjesto poluprovodničkih materijala visokog otpora, oni tvore silicijske kanale tipa n & p za protok većinskih nosača naboja s dva priključka ili odvodni ili izvorni priključak. U n-kanalu protok struje je negativan, dok je u p-kanalu protok pozitivan.

Rad JFET-a:

U JFET-u postoje dvije vrste kanala koji se nazivaju: n-kanalni JFET i p-kanalni JFET

N-Channel JFET:

Ovdje moramo razgovarati o glavnom radu n-kanalnog JFET-a za dva uvjeta kako slijedi:

Prvo, kada je Vgs = 0, Primijenite mali pozitivni napon na odvodnu stezaljku gdje je Vds pozitivan. Zbog ovog primijenjenog napona Vds, elektroni teku od izvora do odvoda uzrokuju odvodnu struju Id. Kanal između odvoda i izvora djeluje kao otpor. Neka je n-kanal ujednačen. Različite razine napona postavljaju se odvodnom strujom Id i kreću se od izvora do odvoda. Napon je najveći na odvodnoj stezaljci, a najmanji na izvorišnoj stezaljci. Odvod je unaprijed pristran, tako da je sloj iscrpljenja ovdje širi.

Vds se povećava, Vgs = 0 V

Osiromašeni sloj se povećava, širina kanala smanjuje. Vds se povećava na razini gdje se dodiruju dva područja iscrpljivanja, ovo stanje poznato kao postupak odbijanja i uzrokuje odvajanje napona Vp.

Ovdje se prikvačeni Id smanjuje na 0 MA i Id doseže na razini zasićenja. Id s Vgs = 0 poznato kao struja zasićenja izvora odvoda (Idss). Vds se povećao na Vp gdje trenutni Id ostaje isti, a JFET djeluje kao konstantni izvor struje.

Drugo, kada Vgs nije jednako 0, Primijeni negativne Vgs i Vds varira. Širina područja osiromašenja raste, kanal postaje uski, a otpor se povećava. Protječe manja odvodna struja i doseže razinu zasićenja. Zbog negativnog Vgs, razina zasićenja se smanjuje, Id smanjuje. Napon stezanja neprekidno pada. Stoga se naziva uređajem pod nadzorom napona.

Karakteristike JFET-a:

Karakteristike pokazuju različite regije koje su sljedeće:

Ohmička regija: Vgs = 0, sloj osiromašenja mali.

Granična regija: Poznata i kao pinch off regija, jer je otpor kanala maksimalan.

Zasićenost ili aktivno područje: Kontrolirano naponom izvora vrata gdje je napon odvoda manje.

Probojno područje: Napon između odvoda i izvora visok je uzrok kvara na rezisivnom kanalu.

P-Channel JFET:

p-kanalni JFET djeluje na isti način kao i n-kanalni JFET, ali pojavile su se neke iznimke, tj. zbog rupa, struja kanala je pozitivna i treba poništiti polaritet odstupajućeg napona.

Odvodna struja u aktivnoj regiji:

Id = Idss

Otpor kanala odvodnog kanala: Rds = delta Vds / delta Id

Tranzistor s efektom metalnog oksida (MOSFET):

Tranzistor s efektom metalnog oksida poznat je i kao tranzistor s efektom polja pod nadzorom. Ovdje su elektroni metalnih oksidnih vrata izolirani električno od n-kanala i p-kanala tankim slojem silicijevog dioksida nazvanog staklom.

Struja između odvoda i izvora izravno je proporcionalna ulaznom naponu.

To je tri terminalna uređaja, tj. Vrata, odvod i izvor. Postoje dvije vrste MOSFET-a funkcioniranjem kanala, tj. P-kanalni MOSFET i n-kanalni MOSFET.

Postoje dva oblika tranzistora s poljskim efektom metalnog oksida, tj. Tip iscrpljivanja i tip poboljšanja.

Vrsta iscrpljivanja: Zahtijeva Vgs, tj. Napon vrata-izvora za isključivanje, a način iscrpljivanja jednak je normalno zatvorenom prekidaču.

Vgs = 0, Ako je Vgs pozitivan, elektrona je više, a ako je Vgs negativan, elektrona je manje.

Vrsta poboljšanja: Zahtijeva Vgs, odnosno napon izvora vrata za uključivanje i način poboljšanja jednak je normalno otvorenom prekidaču.

Ovdje je dodatni terminal supstrat koji se koristi za uzemljenje.

Napon izvora vrata (Vgs) veći je od praga napona (Vth)

Načini pristranosti za tranzistore:

Pristup se može izvršiti pomoću dvije metode, tj. Unaprijed i unatrag, dok ovisno o pristranosti postoje četiri različita kruga pristranosti, kako slijedi:

Predrasude fiksne baze i pristranosti fiksnog otpora:

Na slici je osnovni otpor Rb povezan između baze i Vcc. Spoj osnovnog emitora pristran je prema naprijed zbog pada napona Rb koji dovodi do protoka Ib kroz njega. Ovdje se Ib dobiva iz:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

To rezultira faktorom stabilnosti (beta +1) što dovodi do niske toplinske stabilnosti. Ovdje su izrazi napona i struja, tj.

Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = Beta Ib Ie = Ic

Predrasude povratnih informacija kolektora:

Na ovoj je slici osnovni otpornik Rb povezan preko kolektora i osnovnog terminala tranzistora. Stoga su napon baze Vb i napon kolektora Vc međusobno slični

Vb = Vc-IbRb Gdje, Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc

Tim jednadžbama Ic smanjuje Vc, što smanjuje Ib, automatski smanjujući Ic.

Ovdje će faktor (beta +1) biti manji od jedan, a Ib dovodi do smanjenja pojačanja pojačala.

Dakle, naponi i struje mogu se dati kao

Vb = Vbe Ic = beta Ib Ie je gotovo jednako Ib

Dvostruka povratna informacija:

Na ovoj je slici izmjenjeni oblik preko sklopa za baziranje povratnih informacija kolektora. Kako ima dodatni krug R1 koji povećava stabilnost. Stoga, povećanje otpora baze dovodi do varijacija beta, tj. Dobitka.

Sada, I1 = 0,1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = beta Ib Ie je gotovo jednako Ic

Fiksna pristranost s otpornikom emitera:

Na ovoj je slici isti kao krug s fiksnom pristranošću, ali ima dodatni otpornik emitera Re. Ic se povećava zbog temperature, tj. Također se povećava što opet povećava pad napona na Re. To rezultira smanjenjem Vc, smanjuje Ib što vraća iC na njegovu normalnu vrijednost. Pojačanje napona smanjuje se prisutnošću Re.

Sada, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie gotovo je jednako Ic

Predrasuda emitera:

Na ovoj su slici dva napona napajanja Vcc i Vee jednaki, ali suprotni po polaritetu. Ovdje je Vee pristran prema naprijed prema spoju baznog emitra, a Re & Vcc je obrnuto prema osnovnom spoju kolektora.

Sada, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie gotovo je jednako Ib Gdje, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe

Što daje stabilnu radnu točku.

Predrasuda povratne veze emitera:

Na ovoj slici koristi kolektor kao povratnu spregu i povratnu vezu emitora za veću stabilnost. Zbog protoka emiterske struje, tj. Dolazi do pada napona na emiterskom otporu Re, stoga će osnovni spoj emitora biti prednji. Ovdje se temperatura povećava, Ic se povećava, tj. Također se povećava. To dovodi do pada napona na Re, napon kolektora Vc opada, a Ib također opada. To rezultira smanjenjem izlaznog dobitka. Izrazi se mogu dati kao:

Irb = 0,1 Ic = Ib + I1 Ve = IeRe = 0,1Vcc Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc Vb = Vbe + Ve = I ₁ R1 = Vc- (I ₁ + Ib0Rb) Ic = beta Ib Ie je gotovo jednako do I c

Prednapona djelitelja napona:

Na ovoj slici koristi prekidač napona u obliku otpornika R1 i R2 za usmjeravanje tranzistora. Oblici napona na R2 bit će osnovni napon jer prema naprijed pristrarava spoj baza-emiter. Ovdje je I2 = 10Ib.

To je učinjeno kako bi se zanemarila struja djelitelja napona i dogodile se promjene u vrijednosti beta.

Ib = Vcc R2 / R1 + R2 Ve = Ie Re Vb = I2 R2 = Vbe + Ve

Ic se opire promjenama u beta i Vbe što rezultira faktorom stabilnosti od 1. U tome se Ic povećava porastom temperature, tj. Povećava se porastom emiterskog napona Ve što smanjuje osnovni napon Vbe. To rezultira smanjenjem osnovne struje ib i ic na njegove stvarne vrijednosti.

Primjene tranzistora

Tranzistori za većinu dijelova koriste se u elektroničkoj primjeni kao što su pojačala napona i snage.
Koristi se kao prekidači u mnogim krugovima.
Koristi se za izradu digitalnih logičkih sklopova, tj. I, NE itd.
Tranzistori su umetnuti u sve, tj. Ploče za štednjak na računala.
Koristi se u mikroprocesoru kao čipovi u koje su unutar njega integrirane milijarde tranzistora.
Ranijih dana koriste se u radijima, telefonskoj opremi, glavama sluha itd.
Također, koriste se ranije u vakuumskim cijevima velikih veličina.
Koriste se u mikrofonima kako bi zvučne signale pretvorili i u električne.