что делает, где применяется, режимы работы биополярного транзистора
Электроника окружает нас всюду. Но практически никто не задумывается о том, как вся эта штука работает. На самом деле все довольно просто. Именно это мы и постараемся сегодня показать. А начнем с такого важного элемента, как транзистор. Расскажем, что это такое, что делает, и как работает транзистор.
Что такое транзистор?
Транзистор – полупроводниковый прибор, предназначенный для управления электрическим током.
Где применяются транзисторы? Да везде! Без транзисторов не обходится практически ни одна современная электрическая схема. Они повсеместно используются при производстве вычислительной техники, аудио- и видео-аппаратуры.
Времена, когда советские микросхемы были самыми большими в мире, прошли, и размер современных транзисторов очень мал. Так, самые маленькие из устройств имеют размер порядка нанометра!
Приставка нано- обозначает величину порядка десять в минус девятой степени.
Однако существуют и гигантские экземпляры, использующиеся преимущественно в областях энергетики и промышленности.
Транзисторы
Существуют разные типы транзисторов: биполярные и полярные, прямой и обратной проводимости. Тем не менее, в основе работы этих приборов лежит один и тот же принцип. Транзистор – прибор полупроводниковый. Как известно, в полупроводнике носителями заряда являются электроны или дырки.
Область с избытком электронов обозначается буквой n (negative), а область с дырочной проводимостью – p (positive).
Как работает транзистор?
Чтобы все было предельно ясно, рассмотрим работу биполярного транзистора (самый популярный вид).
Биполярный транзистор (далее – просто транзистор) представляет собой кристалл полупроводника (чаще всего используется кремний или германий), разделенный на три зоны с разной электропроводностью. Зоны называются соответственно коллектором, базой и эмиттером.
Устройство транзистора и его схематическое изображение показаны на рисунке ни же
Биполярный транзистор
Разделяют транзисторы прямой и обратной проводимости. Транзисторы p-n-p называются транзисторами с прямой проводимостью, а транзисторы n-p-n – с обратной.
Транзисторы
Теперь о том, какие есть два режима работы транзисторов. Сама работа транзистора похожа на работу водопроводного крана или вентиля. Только вместо воды – электрический ток. Возможны два состояния транзистора – рабочее (транзистор открыт) и состояние покоя (транзистор закрыт).
Что это значит? Когда транзистор закрыт, через него не течет ток. В открытом состоянии, когда на базу подается малый управляющий ток, транзистор открывается, и большой ток начинает течь через эмиттер-коллектор.
Физические процессы в транзисторе
А теперь подробнее о том, почему все происходит именно так, то есть почему транзистор открывается и закрывается. Возьмем биполярный транзистор. Пусть это будет n-p-n транзистор.
Если подключить источник питания между коллектором и эмиттером, электроны коллектора начнут притягиваться к плюсу, однако тока между коллектором и эмиттером не будет. Этому мешает прослойка базы и сам слой эмиттера.
Транзистор закрыт
Если же подключить дополнительный источник между базой и эмиттером, электроны из n области эмиттера начнут проникать в область баз. В результате область базы обогатиться свободными электронами, часть из которых рекомбинирует с дырками, часть потечет к плюсу базы, а часть (большая часть) направится к коллектору.
Таким образом, транзистор получается открыт, и в нем течет ток эмиттер коллектор. Если напряжение на базе увеличить, увеличится и ток коллектор эмиттер. Причем, при малом изменении управляющего напряжения наблюдается значительный рост тока через коллектор-эмиттер. Именно на этом эффекте и основана работа транзисторов в усилителях.
Транзистор открыт
Вот вкратце и вся суть работы транзисторов. Нужно рассчитать усилитель мощности на биполярных транзисторах за одну ночь, или выполнить лабораторную работу по исследованию работы транзистора? Это не проблема даже для новичка, если воспользоваться помощью специалистов нашего студенческого сервиса.
Не стесняйтесь обращаться за профессиональной помощью в таких важных вопросах, как учеба! А теперь, когда у вас уже есть представление о транзисторах, предлагаем расслабиться и посмотреть клип группы Korn “Twisted transistor”! Например, вы решили купить отчет по практике, обращайтесь в Заочник.
Что такое транзисторы и как они работают — Журнал «Код»
Процессоры в компьютерах, телефонах и любой электронике состоят из транзисторов. В процессоре Apple A13 Bionic, который стоит внутри одиннадцатого айфона, 8,5 миллиарда транзисторов, а в Core i7 4790, который стоял внутри многих настольных компьютеров в 2014 году, — в 6 раз меньше.
Почему процессоры Apple M1 такие быстрые
Именно транзисторы выполняют всю компьютерную работу: считают, запускают программы, управляют датчиками и отвечают за работу устройства в целом.
При этом сам транзистор — простейший прибор, который по сути похож на кран или электрические ворота.
Через транзистор идёт какой-то один ток, а другим током этот поток можно либо пропустить, либо заблокировать. И всё.
Вот примерная схема. В жизни ножки транзистора могут быть расположены не так, как на схеме, но для наглядности нам надо именно так:
Ток пытается пройти сквозь транзистор, но транзистор «закрыт»: на его управляющую ногу не подан другой ток.
А теперь мы подали на управляющую ногу немного тока, и теперь транзистор «открылся» и пропускает через себя основной ток.
Из миллиардов таких простейших кранов и состоит любая современная вычислительная машина: от чайника с электронным управлением до суперкомпьютера в подвалах Пентагона. И до чипа в вашем смартфоне.
В середине XX века транзисторы были большими: сотней транзисторов можно было набить карман, их продавали в радиотехнических магазинах, у них были прочные корпуса и металлические ножки, которые нужно было паять на плате. Такие транзисторы до сих пор продаются и производятся, но в микроэлектронике они не используются — слишком большие.
Современный транзистор уменьшен в миллионы раз, у него нет корпуса, а процесс его монтажа можно сравнить скорее с процессом лазерной печати. Транзисторы размером несколько нанометров в буквальном смысле печатают поверх пластин, из которых потом получаются наши процессоры и память. Такие пластины называют вафлями, и если смотреть на них без микроскопа, это будут просто такие радужные поверхности. Радужные они потому, что состоят из миллиардов маленьких выемок — транзисторов, резисторов и прочих микрокомпонентов:
Вафля из миллиардов транзисторов. Если её разрезать в правильных местах, получатся наши микропроцессоры.Что внутри транзистора
Если бы мы могли разрезать один транзистор в микропроцессоре, мы бы увидели что-то вроде этого:
Слева — проводник, по которому бежит ток, справа — просто проводник, пока без тока. Между ними находится проводящий канал — те самые «ворота».
Когда ворота открыты, ток из левого проводника поступает в правый. Когда закрыты — правый остаётся без тока. Чтобы ворота открылись, на них нужно подать ток откуда-то ещё. Если тока нет, то ворота закрыты.
Теперь, если грамотно посоединять тысячу транзисторов, мы получим простейшую вычислительную машину. А если посоединять миллиард транзисторов, получим ваш процессор.
Почему все так полюбили транзисторы
До транзисторов у учёных уже было некое подобие вычислительных машин. Например, счёты: там оператор управлял перемещением бусин в регистрах и складывал таким образом числа. Но оператор медленный и может ошибаться, поэтому система была несовершенной.
Были механические счётные машины, которые умели складывать и умножать числа за счёт сложных шестерней, бочонков и пружин, — например, арифмометр. Они работали медленно и были слишком дорогими для масштабирования.
Были вычислительные машины на базе механических переключателей — реле. Они были очень большими — те самые «залы, наполненные одним компьютером».
Их могли застать наши родители, бабушки и дедушки.
Позже придумали электронные лампы: там управлять током уже можно было с помощью другого тока. Но лампы перегревались, ломались, на них мог прилететь мотылёк.
И только в конце сороковых учёные изобрели твердотельные транзисторы: вся кухня с включением и выключением тока проходила внутри чего-то твёрдого, устойчивого и безопасного, не привлекающего внимания мотыльков. За основу взяли германий и кремний и стали развивать эту технологию.
Кайф твердотельных транзисторов в том, что взаимодействия там происходят на скоростях, близких к скорости света. Чем меньше сам транзистор, тем быстрее по нему пробегают электроны, тем меньше времени нужно на вычисления. Ну и сломать твердотельный транзистор в хорошем прочном корпусе намного сложнее, чем хрупкую стеклянную лампу или механическое реле.
Как считают транзисторы
Транзисторы соединены таким хитрым образом, что, когда на них подаётся ток в нужных местах, они выдают ток в других нужных местах.
И всё вместе производит впечатление полезной для человека математической операции.
Пока что не будем думать, как именно соединены транзисторы. Просто посмотрим на принцип.
Допустим, нам надо сложить числа 4 и 7. Нам, людям, очевидно, что результат будет 11. Закодируем эти три числа в двоичной системе:
| Десятичная | Двоичная |
| 4 | 0100 |
| 7 | 0111 |
| 11 | 1011 |
Теперь представим, что мы собрали некую машину, которая получила точно такой же результат: мы с одной стороны подали ей ток на входы, которые соответствуют первому слагаемому; с другой стороны — подали ток на входы второго слагаемого; а на выходе подсветились выходы, которые соответствовали сумме.
Смотрите, что тут происходит: есть восемь входов и четыре выхода. На входы подается электричество. Это просто электричество, оно не знает, что оно обозначает числа. Но мы, люди, знаем, что мы в этом электричестве зашифровали числа.
Так же на выходе: электричество пришло на какие-то контакты. Мы как-то на них посмотрели и увидели, что эти контакты соответствуют какому-то числу. Мы делаем вывод, что эта простейшая машина сложила два числа. Хотя на самом деле она просто хитрым образом перемешала электричество.
Вот простейший пример компьютера, собранного на транзисторах. Он складывает два числа от 0 до 15 и состоит только из транзисторов, резисторов (чтобы не спалить) и всяких вспомогательных деталей типа батарейки, выключателей и лампочек. Можно сразу посмотреть концовку, как он работает:
Вот ровно это, только в миллиард раз сложнее, и происходит в наших компьютерах.
Что мы знаем на этом этапе:
- Транзисторы — это просто «краны» для электричества.
- Если их хитрым образом соединить, то они будут смешивать электричество полезным для человека образом.
- Все компьютерные вычисления основаны на том, чтобы правильно соединить и очень плотно упаковать транзисторы.
В следующей части разберем, как именно соединены эти транзисторы и что им позволяет так интересно всё считать.
Кому нужны эти транзисторы? Тем, кто будет управлять миром
В будущем останется две профессии: программист и массажист для его утомленной шеи. Если у вас сильные руки и хорошая выносливость, пролистывайте. Если нет — вот билет в профессию будущего.
Начать карьеру в ИТ
Как это работает » Заметки по электронике
Описание того, что такое транзистор, как работает биполярный транзистор, а также сведения о транзисторах NPN и PNP.
Учебное пособие по транзисторам Включает:
Основы транзисторов
Усиление: Hfe, hfe и бета
Характеристики транзистора
Коды нумерации транзисторов и диодов
Выбор транзисторов на замену
Транзисторы лежат в основе современной электронной техники.
Разработка биполярного транзистора или транзистора с биполярным переходом, BJT, привела к многим изменениям в мире.
Внедрение биполярного транзистора сделало возможным использование многих технологий, которые мы считаем само собой разумеющимися сегодня: все, от портативных транзисторных радиоприемников до мобильных телефонов и компьютеров, дистанционное управление, функциональность, которую мы считаем само собой разумеющейся в современных автомобилях, и т.д. . . . Все это и многое другое стало возможным благодаря изобретению транзистора.
Сегодня биполярные транзисторы доступны во многих формах. Существует базовый транзистор в виде выводов или он доступен в виде транзистора для поверхностного монтажа. Но транзисторы также широко используются в интегральных схемах. Большинство цифровых ИС используют технологию полевого эффекта, но многие аналоговые ИС используют биполярную технологию для обеспечения требуемой производительности.
Вместе со своими полевыми транзисторами, FET, родственниками, которые используют совершенно другой принцип, биполярные транзисторы составляют основу большей части современного электронного оборудования, либо в виде дискретных устройств, либо в составе интегральных схем.
Разработка транзистора
Технология термоэмиссионного клапана или вакуумной трубки была представлена в 1904 году, но эти устройства были дорогими, а также требовали питания от батареи. Вскоре после этого был обнаружен детектор Cat’s Whisker. Он состоял из тонкой проволоки, помещенной на один из нескольких типов материалов. Эти материалы сегодня известны как полупроводники и составляют основу современной электронной техники.
Заметка об истории транзисторов:
Биполярный транзистор был изобретен тремя исследователями, работающими в Bell Laboratories: Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли.
Подробнее о Биполярный транзистор История
Старый биполярный транзистор OC71После того, как основная идея была разработана, потребовалось некоторое время, прежде чем полупроводниковая технология была принята, но как только это произошло, она получила широкое распространение, как мы знаем сегодня.
Что такое биполярный транзистор
стоит в нескольких словах определить, что такое биполярный транзистор:
Определение биполярного транзистора:
Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей P-типа или N-типа — область одного типа расположена между областями другого.
Биполярный транзистор необходимо отличать от полевого транзистора. Биполярный переходной транзистор, BJT, получил свое название из-за того, что в своей работе он использует как дырки, так и электроны. Полевые транзисторы представляют собой униполярные устройства, использующие один или любой тип носителей заряда.
Биполярный транзистор или, точнее, транзистор с биполярным переходом, BJT, имеет два диодных перехода PN, которые расположены спиной к спине. Биполярный транзистор имеет три вывода: эмиттер, базу и коллектор.
Транзистор усиливает ток – биполярные транзисторы являются токовыми устройствами, в отличие от электронных ламп с термоэмиссионными клапанами и полевых транзисторов, которые являются устройствами напряжения. Ток, протекающий в базовой цепи, влияет на ток, протекающий между коллектором и эмиттером.
Чтение .
. . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.
Примечание по конструкции схемы транзистора:
Транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, обеспечивающее усиление по току. Есть три конфигурации, которые могут быть использованы для транзистора: с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой. Каждый из них имеет различные характеристики сети, и, разрабатывая схему вокруг одной из этих конфигураций, можно достичь требуемых характеристик.
Подробнее о Схема биполярного транзистора
Базовая структура транзистора
Транзистор представляет собой трехвыводное устройство и состоит из трех отдельных слоев. Два из них легированы для получения полупроводника одного типа, а два — противоположного типа, то есть два могут быть n-типа и один p-типа, или два могут быть p-типа и один может быть n-типа. устроен так, что два одинаковых слоя транзистора находятся между слоями противоположного типа.
Названия трех электродов широко используются, но их значения не всегда понятны:
- База: База транзистора получила свое название из-за того, что в ранних транзисторах этот электрод служил базой для всего устройства. Самые ранние транзисторы с точечным контактом имели два точечных контакта, размещенных на основном материале. Этот базовый материал сформировал базовое соединение. . . и название прижилось.
- Излучатель: Излучатель получил свое название из-за того, что он излучает носители заряда.
- Коллектор: Коллектор получил свое название из-за того, что он собирает носители заряда.
Для работы транзистора необходимо, чтобы базовая область была очень тонкой. В современных транзисторах база обычно может быть всего около 1 мкм в поперечнике.
Именно то, что базовая область транзистора тонкая, является залогом работы устройства
Чтение . . . . более подробные сведения о структуре и изготовлении транзисторов.
Как работает транзистор: основы
Транзистор можно рассматривать как два PN-перехода, расположенных спина к спине. Один из них, а именно переход базы-эмиттера, смещен в прямом направлении, а другой, переход базы-коллектора, смещен в обратном направлении. Обнаружено, что при протекании тока в переходе база-эмиттер больший ток протекает в цепи коллектора, даже если переход база-коллектор смещен в обратном направлении.
Для наглядности взят пример транзистора NPN. Те же рассуждения можно использовать для устройства PNP, за исключением того, что дырки являются основными носителями вместо электронов.
Когда ток протекает через переход база-эмиттер, электроны покидают эмиттер и перетекают в базу. Однако легирование в этой области остается низким, и для рекомбинации доступно сравнительно немного дырок.
В результате большая часть электронов может течь прямо через базовую область в коллекторную область, притягиваемые положительным потенциалом.
Работа показана для транзистора NPN
Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.
Только небольшая часть электронов из эмиттера соединяется с дырками в области базы, вызывая ток в цепи база-эмиттер. Это означает, что ток коллектора намного выше.
Отношение между током коллектора и током базы обозначено греческим символом В. Для большинства маломощных транзисторов это значение может быть в пределах от 50 до 500. В некоторых случаях оно может быть даже выше. Это означает, что ток коллектора обычно в 50-500 раз превышает ток базы. Для транзистора большой мощности значение В несколько меньше: 20 — довольно типичное значение.
Чтение . . . . более глубокая теория биполярного переходного транзистора.
Почему транзисторы NPN используются чаще, чем транзисторы PNP
При просмотре схем, а также в таблицах данных и т.
д. видно, что NPN-транзисторы гораздо более популярны, чем PNP-транзисторы.
На это есть несколько причин:
- Мобильность носителей: NPN-транзисторы используют электроны в качестве основных носителей, а не дырки, которые являются основными носителями в PNP-транзисторах. Поскольку дырки гораздо легче перемещаются в кристаллической решетке, чем электроны, т. е. они обладают более высокой подвижностью, они могут работать быстрее и обеспечивать гораздо более высокий уровень производительности.
- Отрицательное заземление: С годами отрицательное заземление стало стандартным, например, в автомобильных транспортных средствах и т. д., а полярность NPN-транзисторов означает, что базовые конфигурации транзисторов работают с отрицательным заземлением.
- Затраты на производство: Производство полупроводниковых компонентов на основе кремния наиболее экономично с использованием больших кремниевых пластин N-типа. В то время как изготовление PNP-транзисторов возможно, требуется в 3 раза большая площадь поверхности пластины, а это значительно увеличивает затраты. Поскольку стоимость пластин составляет основную часть общей стоимости компонентов, это значительно увеличило производственные затраты на PNP-транзисторы.
В то время как изготовление PNP-транзисторов возможно, требуется в 3 раза большая площадь поверхности пластины, а это значительно увеличивает затраты. Поскольку стоимость пластин составляет основную часть общей стоимости компонентов, это значительно увеличило производственные затраты на PNP-транзисторы.Биполярные транзисторы, BJT, были первой формой транзистора, который был изобретен, и они до сих пор очень широко используются во многих областях. Они просты в использовании, дешевы и имеют характеристики, отвечающие большинству требований. Они идеально подходят для многих схем, хотя, естественно, характеристики биполярного транзистора должны соответствовать характеристикам схемы.
Другие электронные компоненты:
Батарейки
конденсаторы
Соединители
Диоды
полевой транзистор
Индукторы
Типы памяти
Фототранзистор
Кристаллы кварца
Реле
Резисторы
ВЧ-разъемы
Переключатели
Технология поверхностного монтажа
Тиристор
Трансформеры
Транзистор
Клапаны/трубки
Вернуться в меню “Компоненты”.
. .
Что такое транзистор
Из всех изобретений 20-го века самым важным является рождение транзисторов. Создание транзистора привело к миниатюризации полупроводников, которые ведут к современному миру. Такие технологии, как искусственный интеллект (ИИ), Интернет вещей (IoT), современная медицина, исследования, Интернет и многое другое были бы невозможны без транзистора. Но почему так важно изобретение транзистора, что такое транзистор и что делают транзисторы, что делает их уникальными? [Подробнее – Что такое диод]
Значение транзисторов — усилители
Вы, наверное, слышали о транзисторах, но что делает транзистор? Важность транзисторов связана с их способностью усиливать сигнал, посредством чего крошечный входной сигнал преобразуется в гораздо больший сигнал. Это важно, потому что многие компоненты в электронике производят только крошечные слабые сигналы (например, микрофоны), которые нельзя напрямую подключить к динамику. Таким образом, эти сигналы передаются в усилитель, который, в свою очередь, обеспечивает мощность, необходимую для работы динамика.
Но динамики и микрофоны существовали за много десятилетий до транзистора, и в это время вместо них использовались электронные лампы. Клапан — это усилительное устройство, которое выглядит как лампочка, но вместо этого имеет множество входных соединений, которые могут управлять потоком тока.
В то время как клапаны позволяли создавать радиоприемники и телевизоры, их большой размер и потребляемая мощность делали их непрактичными для более совершенных электрических систем. Например, электрические переключающие устройства (такие как вентили и транзисторы) являются важным компонентом построения компьютера, поскольку они могут обрабатывать сигналы, которые, в свою очередь, можно использовать для выполнения вычислений. В результате первые крупные компьютеры были построены с использованием клапанной технологии, но они были огромными по размеру, часто ломались и потребляли слишком много энергии. Когда появился транзистор, компьютеры внезапно стали меньше в размерах, что сделало их практичными для повседневного использования.
Что такое транзистор и как работают транзисторы?
Транзистор — это электронный компонент, который может управлять потоком тока с помощью внешнего электрического сигнала. Все транзисторы управляют потоком тока, но транзисторы могут использовать либо ток, либо напряжение для управления этим потоком тока. Хорошая аналогия транзистора — водопроводный кран; расход воды через кран регулируется поворотом крана. Транзисторы, которые контролируют протекание тока с помощью входного тока, часто представляют собой транзисторы с биполярным переходом (BJT), а транзисторы, которые контролируют протекание тока с помощью входного напряжения, часто представляют собой полевые транзисторы (FET). [Подробнее – Что такое индуктор]
Как устроены транзисторы?
Транзисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, но физическая конструкция зависит от типа транзистора. Как указывалось ранее, транзисторы в основном попадают в одну из двух категорий; БЮТ и полевые транзисторы.
Существуют и другие типы транзисторов (например, транзисторы с биполярным переходом с изолированным затвором или IGBJT), но они не так распространены, как биполярные транзисторы или полевые транзисторы.
Транзисторы с биполярным переходом (BJT) Объяснение – Что такое BJT?
Эти транзисторы состоят из трех слоев кремния, и заряд этих слоев зависит от типа транзистора. BJT бывают двух типов, NPN и PNP, которые указывают заряд каждого слоя. Три вывода биполярного транзистора — это коллектор, база и эмиттер. Коллектор — это входная мощность транзистора, база — входной управляющий ток, а эмиттер — выходная мощность транзистора. Ток поступает в коллектор, регулируется током базы и вытекает из эмиттера. [Подробнее – Что такое конденсатор]
Транзисторы NPN и PNP используются в зависимости от полярности цепи и необходимого действия переключения. Транзисторы NPN очень распространены, поскольку они хорошо работают с большинством схем и могут считаться имеющими положительное действие (чем больше положительный ток на входе, тем больше положительный ток на выходе).
Транзисторы PNP не так распространены и обычно используются в приложениях, дополняющих транзистор NPN. Транзисторы PNP имеют отрицательное действие, при котором ток, выходящий из базы, приводит к большему току, протекающему через транзистор.
– Что такое JFET?
Полевые транзисторы также выпускаются в вариантах N и P, как и BJT, но термин FET на самом деле относится к семейству транзисторов. Транзисторы с полевым эффектом соединения являются примером полевого транзистора, но они не очень распространены. Вместо этого мы сосредоточимся на металлооксидно-полупроводниковых полевых транзисторах или полевых МОП-транзисторах, поскольку на сегодняшний день они являются наиболее широко используемыми транзисторами. МОП-транзисторы имеют сложную структуру, которая начинается со слоя полупроводника, состоящего из трех полупроводниковых слоев (как и биполярные транзисторы, это NPN или PNP). Однако вместо этого три контакта MOSFET называются стоком (входная мощность), затвором (управляющий вход) и истоком (выходная мощность).
Ток через МОП-транзистор регулируется напряжением между затвором и истоком, где МОП-транзисторы N-типа проводят ток, когда это напряжение положительное, а МОП-транзисторы типа P проводят ток, когда это напряжение отрицательно. Над средним слоем расположен тонкий слой оксида металла между контактом затвора и средним слоем. МОП-транзистор N-типа имеет полупроводник N-типа для истока и стока, а P-тип – полупроводник p-типа. [Подробнее – Что такое ток?]
Какой из них для чего – Какие существуют типы транзисторов?
При выборе транзистора для использования в проекте необходимо определить, с каким типом сигнала вы имеете дело. Оба типа транзисторов, BJT и FET, могут использоваться в любых приложениях, но у каждого транзистора есть определенные преимущества, которые делают один предпочтительным по сравнению с другим.
BJT являются устройствами ввода тока и поэтому не подходят для проектов, в которых есть датчики с очень слабыми выходными токами. Однако полевые транзисторы являются устройствами, управляемыми напряжением, и поэтому идеально подходят для таких приложений.
Однако биполярные транзисторы имеют значительно больший коэффициент усиления (то есть степень усиления) и поэтому часто используются в усилителях мощности. Полевые транзисторы, с другой стороны, не имеют такого большого коэффициента усиления, и в результате их часто используют в коммутационных приложениях, в отличие от аналоговых усилителей.
Как они выглядят?
Транзисторы бывают разных форм, размеров и форм, поэтому невозможно показать изображение каждого корпуса транзистора. Эта проблема усугубляется, когда многие другие компоненты, такие как линейные стабилизаторы, используют те же корпуса, что и транзисторы, что затрудняет их идентификацию. Однако, как правило, большинство транзисторов имеют три вывода, но некоторые могут иметь 4 (это особенно редко). Транзисторы бывают как для сквозного, так и для поверхностного монтажа и почти всегда черного цвета. [Подробнее – Что такое резистор]
Основные схемы переключения
Изучение того, как работают транзисторы, является большой темой и требует немного математики.
Например, существуют уравнения, связывающие входной ток с выходным током биполярного транзистора, а также уравнения, связывающие входное напряжение затвора с выходным током полевого транзистора. Вместо этого мы рассмотрим некоторые базовые схемы, в которых используются биполярные транзисторы и полевые транзисторы, которые вы можете использовать в своих собственных проектах без необходимости сложных математических расчетов.
— что такое NPN?
Цепь переключателя NPN используется в качестве электронного переключателя вместо усилителя. Когда входной ток подается на транзистор, мощность течет через транзистор и в реле, таким образом, включая его. Эта схема может быть полезна в приложениях, где небольшой ток (например, от фотодиода) можно использовать для управления более мощным устройством.
Переключатель NMOS
Переключатель NMOS аналогичен переключателю NPN, однако вместо входного тока для схемы требуется входное напряжение. Эта схема очень полезна в приложениях, где датчик выдает напряжение вместо тока (например, микрофон).
Логические вентили CMOS
Хотя это довольно сложная тема, важно понимать, как работают логические элементы КМОП, особенно вентили НЕ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ, поскольку это демонстрирует, почему транзисторы так важны. Логические вентили — это вычислительные схемы, которые принимают двоичные данные, обрабатывают эти данные и производят вывод.
Примечание. Логическая 1 представляет собой VDD или, во многих случаях, 5 В. Логическая 1 представляет VSS или 0 В.
| I (вход) | О (выход) |
| 1 | 0 |
| 0 | 1 |
Вентиль НЕ принимает на вход один бит и переворачивает его на выходе.
| В1 | В2 | ВВЫХ |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Логический элемент И-НЕ принимает два бита и выдает на выходе только 0, когда на обоих входах 1.
| В1 | В2 | ВВЫХ |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Логический элемент ИЛИ-НЕ принимает два бита и выдает на выходе только 1, когда на обоих входах 0.
В зависимости от того, как комбинируются логические вентили, их можно использовать для сложения, вычитания, умножения, деления и сравнения двоичных чисел. Оттуда последовательные схемы могут вводить числа одно за другим для выполнения нескольких операций. Это основы того, как работают компьютеры, и почему транзисторы так важны. Эти устройства могут быть миниатюризированы до интегральных схем, которые могут содержать миллиарды транзисторов, которые, в свою очередь, могут использоваться для питания смартфонов, компьютеров, микроволновых печей, духовок, автомобилей и практически любого электронного устройства, о котором вы только можете подумать.
