Транзистор это что такое: Транзистор | это… Что такое Транзистор?

Транзисторы. Общие сведения.

Что такое транзистор?

Транзистор – электронный полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Если быть точнее, то транзистор позволяет регулировать силу электрического тока подобно тому, как водяной кран регулирует поток воды. Отсюда следуют две основные функции прибора в электрической цепи — это усилитель и переключатель.

Существует бесконечное множество разных типов транзисторов – от огромных усилителей высокой мощности размером с кулак, до миниатюрных переключателей на кристалле процессора размером в считанные десятки нанометров (в одном метре 10⁹ нанометров).

Что значит слово «транзистор» и как это связано с его работой?

Слово «транзистор» происходит от двух английских слов — «transfer» (переносить) и «resistor» (сопротивление). Что можно буквально перевести, как «переходное сопротивление». Однако, лучше всего для описания работы этого прибора, подойдет название «переменное сопротивление». Поскольку в электронной цепи, транзистор ведет себя именно как переменное сопротивление. Только если у таких переменных резисторов, как потенциометр и обычный выключатель, нужно менять сопротивление с помощью механического воздействия, то у транзистора его меняют посредством напряжения, которое подается на один из электродов прибора.

Обозначения и типы транзисторов.

Устройство и обозначение транзисторов разделяют на две большие группы. Первая – это биполярные транзисторы (БТ) (международный термин – BJT, Bipolar Junction Transistor). Вторая группа – это униполярные транзисторы, еще их называют полевыми (ПТ) (международный термин – FET, Field Effect Transistor).

Полевые, в свою очередь, делятся на транзисторы с PN-переходом (JFET — Junction FET) и с изолированным затвором (MOSFET- Metal-Oxide-Semiconductor FET) .

Применение биполярных транзисторов.

На сегодняшний день биполярные транзисторы получили самое широкое распространение в аналоговой электронике. Если быть точнее, то чаще всего их используют в качестве усилителей в дискретных цепях (схемах, состоящих из отдельных электронных компонентов).

Также нередко отдельные БТ используются совместно с интегральными (состоящими из многих компонентов на одном кристалле полупроводника) а налоговыми и цифровыми микросхемами. В этом возникает необходимость, например, когда нужно усилить слабый сигнал на выходе из интегральной схемы, обычно не располагающей высокой мощностью.

Применение полевых транзисторов.

В области цифровой электроники, полевые транзисторы, а именно полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET), практически полностью вытеснили биполярные благодаря многократному превосходству в скорости и экономичности. Внутри архитектуры логики процессоров, памяти, и других различных цифровых микросхем, находятся сотни миллионов, и даже миллиарды MOSFET, играющих роль электронных переключателей.

Транзистор — полупроводниковый элемент, устройство. Как транзистор работает, из чего состоит, для чего нужен?

Транзистор (transistor) – полупроводниковый элемент с тремя выводами (обычно), на один из которых (коллектор) подаётся сильный ток, а на другой (база) подаётся слабый (управляющий ток). При определённой силе управляющего тока, как бы «открывается клапан» и ток с коллектора начинает течь на третий вывод (эмиттер).

То есть транзистор – это своеобразный клапан, который при определённой силе тока, резко уменьшает сопротивление и пускает ток дальше (с коллектора на эмиттер). Происходит это потому, что при определенных условиях, дырки имеющие электрон, теряют его принимая новый и так по кругу. Если к базе не прилагать электрический ток, то транзистор будет находиться в уравновешенном состоянии и не пропускать ток на эмиттер.

В современных электронных чипах, количество транзисторов исчисляется миллиардами. Используются они преимущественно для вычислений и состоят из сложных связей.

Полупроводниковые материалы, преимущественно применяемые в транзисторах это: кремний, арсенид галлия и германий. Также существуют транзисторы на углеродных нанотрубках, прозрачные для дисплеев LCD и полимерные (наиболее перспективные).

 

Разновидности транзисторов:

Биполярные – транзисторы в которых носителями зарядов могут быть как электроны, так и «дырки». Ток может течь, как в сторону эмиттера, так и в сторону коллектора. Для управления потоком применяются определённые токи управления.

Полевые транзисторы – распротранёные устройства в которых управление электрическим потоком происходит посредством электрического поля. То есть когда образуется большее поле – больше электронов захватываются им и не могут передать заряды дальше. То есть это своеобразный вентиль, который может менять количество передаваемого заряда (если полевой транзистор с управляемым p—n—переходом). Отличительной особенностью данных транзисторов являются высокое входное напряжение и высокий коэффи­циент усиления по напряжению.

Комбинированные – транзисторы с совмещёнными резисторами, либо другими транзисторами в одном корпусе. Служат для различных целей, но в основном для повышения коэффициента усиления по току.

 

Подтипы:

Био-транзисторы – основаны на биологических полимерах, которые можно использовать в медицине, биотехнике без вреда для живых организмов. Проводились исследования на основе металлопротеинов, хлорофилла А (полученного из шпината), вируса табачной мозаики.

Одноэлектронные транзисторы – впервые были созданы российскими учёными в 1996 году. Могли работать при комнатной температуре в отличии от предшественников. Принцип работы схож с полевым транзистором, но более тонкий. Передатчиком сигнала является один или несколько электронов. Данный транзистор также называют нано- и квантовый транзистор. С помощью данной технологии, в будущем рассчитывают создавать транзисторы с размером меньше 10 нм, на основе графена.

 

Для чего используются транзисторы?

Используются транзисторы в усилительных схемах, лампах, электродвигателях и других приборах где необходимо быстрое изменение силы тока или положение вклвыкл. Транзистор умеет ограничивать силу тока либо плавно, либо методом импульс—пауза. Второй чаще используется для ШИМ-управления. Используя мощный источник питания, он проводит его через себя, регулируя слабым током.

Если силы тока недостаточно для включения цепи транзистора, то используются несколько транзисторов с большей чувствительностью, соединённые каскадным способом.

Мощные транзисторы соединённые в один или несколько корпусов, используются в полностью цифровых усилителях на основе ЦАП. Часто им требуется дополнительное охлаждение. В большинстве схем, они работают в режиме ключа (в режиме переключателя).

Применяются транзисторы также в системах питания, как цифровых, так и аналоговых (материнские платы, видеокарты, блоки питания & etc).

Центральные процессоры, микроконтроллёры и SOC тоже состоят из миллионов и миллиардов транзисторов, соединённых в определённом порядке для специализированных вычислений.

Каждая группа транзисторов, определённым образом кодирует сигнал и передаёт его дальше на обработку. Все виды ОЗУ и ПЗУ памяти, тоже состоят из транзисторов.

Все достижения микроэлектроники были бы практически невозможны без изобретения и использования транзисторов. Трудно представить хоть один электронный прибор без хотя бы одного транзистора.

Что такое транзистор? (Определение, принцип работы, пример)

Транзисторы изготовлены из таких материалов, как кремний или германий, которые способны пропускать электрический ток контролируемым образом. Материалы транзисторов легированы или «обработаны» примесями для создания структуры, называемой p-n переходом. В этом случае «p» означает положительный результат, а «n» — отрицательный. Эти обозначения относятся к типу легирующих атомов (примесей), добавленных в полупроводниковый материал.

Наиболее распространенным типом транзистора является полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET), который широко используется в электронных устройствах, таких как компьютеры, смартфоны и телевизоры.

Компоненты транзистора

Транзистор состоит из трех основных частей: эмиттера, базы и коллектора. Эмиттер служит источником электронов, коллектор – стоком, а база – терминалом управления.

Еще от этого экспертаЧто такое диэлектрическая проницаемость?

 

Как работают транзисторы?

Когда небольшой ток течет через базу, он управляет потоком гораздо большего тока между эмиттером и коллектором. Это связано с тем, что переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, что позволяет электронам течь от эмиттера к базе. Переход база-коллектор имеет обратное смещение, что означает, что электроны не могут течь от базы к коллектору. Однако, когда через базу протекает ток, он открывает переход база-коллектор и позволяет электронам течь от эмиттера к коллектору.

Этот процесс позволяет базе управлять потоком тока между эмиттером и коллектором, поэтому мы можем использовать транзистор различными способами.

Типовая структура транзистора, состоящего из эмиттера, коллектора и базы. | Изображение: Shutterstock

 

Почему мы используем транзисторы?

Транзистор может действовать как переключатель или затвор для электронных сигналов. На практике это означает, что мы используем транзисторы в качестве электронных переключателей, которые включают или выключают электронные схемы. Это основная функция, которую мы используем в цифровых логических схемах, например, в компьютерах, где мы используем транзисторы для представления единиц и нулей двоичного кода.

Мы также можем использовать транзисторы для управления питанием различных электронных компонентов. Транзистор действует как переключатель для включения и выключения тока. Кроме того, мы можем использовать транзисторы для регулировки уровня напряжения, что позволяет эффективно использовать мощность в электронных устройствах.

Одним из наиболее важных применений транзисторов является усилитель. Мы можем использовать транзисторы для усиления слабых сигналов, таких как выходной сигнал микрофона, до уровней, которые могут управлять громкоговорителем.

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Описание транзисторов — принцип работы транзисторов. | Видео: Образ мышления инженеров

 

Каковы два основных типа транзисторов?

BJT

В BJT переход база-эмиттер смещен в прямом направлении небольшим током. Эта конфигурация позволяет электронам течь от эмиттера к базе. Переход база-коллектор имеет обратное смещение, тем самым действуя как барьер для потока электронов. Однако переход база-эмиттер с прямым смещением позволяет небольшому количеству электронов проходить через переход база-коллектор. Этот процесс создает небольшой ток между клеммами коллектора и эмиттера, который контролируется базовым током.

Хотите узнать больше о физике? Мы вас поняли. Что такое ЭМИ?

 

FET

В FET вывод затвора отделен от канала изоляционным материалом. Подача напряжения на клемму затвора создает электрическое поле, которое может притягивать или отталкивать свободные электроны в канале. Этот процесс изменяет проводимость канала и, таким образом, контролирует протекание тока между выводами истока и стока. Полевые транзисторы имеют высокий входной импеданс, что означает, что они потребляют очень мало тока от входного сигнала.

Таким образом, транзисторы действуют как переключатель или усилитель, в зависимости от того, как они подключены и какой ток протекает через них. Входной ток управляет выходным током, который мы можем использовать для усиления или переключения сигналов.

 

Почему важны транзисторы?

На изображении показана печатная плата с транзисторами. | Изображение: Shutterstock

Транзисторы являются основными строительными блоками современной электроники. Это универсальные устройства, которые могут действовать как переключатели, усилители и регуляторы сигнала, что позволяет обрабатывать и хранить цифровую информацию. Широкое использование транзисторов в электронных устройствах сильно повлияло на нашу повседневную жизнь, позволив использовать современные технологии связи, развлечений, транспорта и здравоохранения. Например, транзисторы позволили миниатюризировать электронные схемы, что привело к созданию портативных устройств, таких как смартфоны, ноутбуки и носимые устройства.

Если бы не изобрели транзисторы, наш мир был бы совсем другим. Вполне вероятно, что компьютерной революции и стремительного развития электроники не произошло бы, поскольку транзисторы являются ключевым компонентом цифровых схем и современных вычислений. Это замедлило бы технологический прогресс в таких областях, как связь, развлечения, транспорт и здравоохранение. Электронные устройства были бы намного больше, медленнее и менее эффективны. Между тем, портативных устройств, таких как смартфоны, ноутбуки и носимые устройства, вообще не существовало бы.

Узнайте больше с помощью встроенного технического словаряЧто такое электрический заряд?

 

Примеры транзисторов

Транзисторы используются в самых разных электронных устройствах и оборудовании, вот некоторые распространенные области применения:

• Компьютеры : Транзисторы являются основным строительным блоком современных компьютеров. Мы используем их в цифровых логических схемах, микросхемах памяти и микропроцессорах, которые являются важнейшими компонентами компьютера.
• Сотовые телефоны : В сотовых телефонах транзисторы усиливают сигналы и контролируют подачу питания на различные компоненты. Они также влияют на вычислительную мощность телефона и объем памяти.
• Автомобильная промышленность : В современных легковых и грузовых автомобилях используются транзисторы для управления двигателем, силовые инверторы для электроприводов, электрические стеклоподъемники и другие электронные системы. Транзисторы играют жизненно важную роль на рынке электромобилей, поскольку они контролируют поток электроэнергии в силовых электронных системах автомобиля, тем самым обеспечивая эффективное преобразование и распределение энергии.
• Космическое и военное применение : Небольшой размер транзисторов, низкое энергопотребление и высокие рабочие характеристики делают их идеальными для использования в спутниках, ракетах и ​​других электронных системах, используемых для обороны и разведки.

Что такое транзистор и для чего он используется?

Транзисторы — одно из важнейших изобретений 20 века. Вы можете найти их почти в каждом электронном устройстве, от радиоприемников до телевизоров и компьютеров. Но что такое транзистор и как он работает?

Что такое транзистор?

Транзистор представляет собой электронное устройство с тремя выводами, которое усиливает или переключает электронные сигналы. Его основными компонентами являются два полупроводниковых материала, обычно кремний, с противоположными свойствами, известные как p-тип и n-тип.

Когда два материала соединяются вместе, они образуют барьер истощенного слоя. Этот слой действует как переключатель, позволяя электрическому току протекать или не протекать, в зависимости от напряжения, подаваемого на третий вывод, известный как затвор.

Транзисторы присутствуют почти во всех электронных устройствах и являются важными компонентами интегральных схем или микросхем. Изобретенные в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли из Bell Laboratories, транзисторы произвели революцию в электронике, сделав возможными более компактные, дешевые и более надежные устройства.

Транзисторы состоят из трех основных частей:

• База
• Коллектор
• Эмиттер

Базовая клемма управляет протеканием тока между двумя другими клеммами. Коллектор собирает ток, идущий от базы, а эмиттер излучает ток от коллектора.

Транзисторы могут работать как усилители или переключатели. Транзистор увеличивает ток, протекающий через него, когда используется в качестве усилителя. Транзисторы могут включать или выключать ток при использовании в качестве переключателя.

Как работает транзистор?

Транзистор работает очень просто. Когда ток не протекает через базу, транзистор находится в выключенном состоянии. Это означает, что через клеммы коллектора и эмиттера не может протекать ток.

При подаче тока на клемму базы транзистор переходит во включенное состояние. Это позволяет току течь через клеммы коллектора и эмиттера. Величина тока, который может протекать через транзистор, зависит от величины, подаваемой на базовую клемму.

Что делают транзисторы? Применение транзисторов

Транзисторы используются в различных электронных устройствах и имеют широкий спектр применения.

Микросхемы компьютерной памяти

Одним из наиболее распространенных применений транзисторов являются микросхемы компьютерной памяти. Эти чипы хранят информацию в виде электрических зарядов, а транзисторы действуют как крошечные переключатели, которые могут включать и выключать заряды. Это делает их идеальными для хранения данных, поскольку они могут хранить множество информации в компактном пространстве. Кроме того, они быстрые, что важно для компьютеров, которым необходимо быстро получать доступ к большим объемам данных.

Переключатели

Транзисторы часто используются в качестве переключателей, поскольку они быстро включаются и выключаются. Это делает их идеальными для цифровых цепей, где они могут с большой точностью управлять потоком электричества.

Усилители

Транзисторы также используются в качестве усилителей.