Un element radioelectrònic fet de material semiconductor, utilitzant un senyal d'entrada, crea, amplifica, modifica polsos en circuits integrats i sistemes per emmagatzemar, processar i transmetre informació. Un transistor és una resistència les funcions de la qual estan regulades per la tensió entre emissor i base o font i porta, segons el tipus de mòdul.
Contingut
Tipus de transistors
Els convertidors s'utilitzen àmpliament en la producció de microcircuits digitals i analògics per posar a zero el corrent del consumidor estàtic i obtenir una linealitat millorada. Els tipus de transistors es diferencien en què alguns estan controlats per un canvi de tensió, aquests últims estan regulats per una desviació de corrent.
Els mòduls de camp funcionen amb una resistència DC augmentada, la transformació d'alta freqüència no augmenta els costos d'energia.Si diem què és un transistor en termes senzills, aquest és un mòdul amb un marge de guany elevat. Aquesta característica és més gran en les espècies de camp que en els tipus bipolars. Els primers no tenen reabsorció del portador de càrrega, la qual cosa accelera el funcionament.
Els semiconductors de camp s'utilitzen més sovint a causa dels seus avantatges respecte als tipus bipolars:
- resistència potent a l'entrada a corrent continu i alta freqüència, això redueix la pèrdua d'energia per al control;
- manca d'acumulació d'electrons menors, que accelera el funcionament del transistor;
- transport de partícules en moviment;
- estabilitat amb desviacions de temperatura;
- petit soroll per falta d'injecció;
- baix consum d'energia durant el funcionament.
Els tipus de transistors i les seves propietats determinen la finalitat. L'escalfament del convertidor de tipus bipolar augmenta el corrent al llarg del camí des del col·lector fins a l'emissor. Tenen un coeficient de resistència negatiu i els portadors mòbils flueixen al dispositiu de recollida des de l'emissor. La base prima està separada per unions p-n, i el corrent només sorgeix quan les partícules en moviment s'acumulen i s'injecten a la base. Alguns portadors de càrrega són capturats per una unió p-n adjacent i accelerats, així és com es calculen els paràmetres dels transistors.
Els FET tenen un altre tipus d'avantatge que cal esmentar per als maniquís. Es connecten en paral·lel sense igualar la resistència. No s'utilitzen resistències per a aquest propòsit, ja que l'indicador augmenta automàticament quan canvia la càrrega. Per obtenir un alt valor del corrent de commutació, es recluta un complex de mòduls, que s'utilitza en inversors o altres dispositius.
És impossible connectar un transistor bipolar en paral·lel, la determinació dels paràmetres funcionals condueix al fet que es detecti una ruptura tèrmica de naturalesa irreversible. Aquestes propietats estan relacionades amb les qualitats tècniques dels canals p-n simples. Els mòduls es connecten en paral·lel mitjançant resistències per igualar el corrent en els circuits emissors. Segons les característiques funcionals i les especificitats individuals, es distingeixen els tipus bipolars i de camp en la classificació dels transistors.
Transistors bipolars
Els dissenys bipolars es produeixen com a dispositius semiconductors amb tres conductors. A cadascun dels elèctrodes es proporcionen capes amb conductivitat p del forat o conductivitat n d'impureses. L'elecció d'un conjunt complet de capes determina l'alliberament de tipus de dispositius p-n-p o n-p-n. En el moment en què el dispositiu està encès, diferents tipus de càrregues es transfereixen simultàniament per forats i electrons, hi intervenen 2 tipus de partícules.
Els portadors es mouen a causa del mecanisme de difusió. Els àtoms i les molècules d'una substància penetren a la xarxa intermolecular d'un material veí, després de la qual cosa la seva concentració s'anivella a tot el volum. El transport es produeix des de zones d'alta compactació fins a zones de baix contingut.
Els electrons també es propaguen sota l'acció d'un camp de força al voltant de partícules amb una inclusió desigual d'additius d'aliatge a la massa base. Per accelerar el funcionament del dispositiu, l'elèctrode connectat a la capa mitjana es fa prim. Els conductors més externs s'anomenen emissor i col·lector. La característica de tensió inversa de la transició no és important.
FET
El transistor d'efecte de camp controla la resistència mitjançant un camp elèctric transversal que sorgeix de la tensió aplicada. El lloc des d'on es mouen els electrons cap al canal s'anomena font, i el drenatge sembla el punt final d'entrada de càrregues. La tensió de control passa per un conductor anomenat porta. Els dispositius es divideixen en 2 tipus:
- amb control p-n-unió;
- Transistors MIS amb una porta aïllada.
Els dispositius del primer tipus contenen una hòstia de semiconductor en el disseny, que es connecta al circuit controlat mitjançant elèctrodes en costats oposats (drenatge i font). Un lloc amb un tipus de conductivitat diferent es produeix després que la placa estigui connectada a la porta. Una font de polarització constant inserida al circuit d'entrada produeix una tensió de bloqueig a la unió.
La font del pols amplificat també es troba al circuit d'entrada. Després de canviar la tensió a l'entrada, l'indicador corresponent a la unió p-n es transforma. Es modifica el gruix de la capa i l'àrea de la secció transversal de la unió del canal al cristall, que transmet el flux d'electrons carregats. L'amplada del canal depèn de l'espai entre la regió d'esgotament (a sota de la porta) i el substrat. El corrent de control als punts inicial i final es controla canviant l'amplada de la regió d'esgotament.
El transistor MIS es caracteritza pel fet que la seva porta està separada per aïllament de la capa de canal. En un cristall semiconductor, anomenat substrat, es creen llocs dopats de signe contrari. S'hi instal·len conductors: un drenatge i una font, entre els quals es troba un dielèctric a una distància inferior a una micra. A l'aïllant hi ha un elèctrode metàl·lic: un obturador.A causa de l'estructura resultant que conté un metall, una capa dielèctrica i un semiconductor, els transistors reben l'abreviatura MIS.
Dispositiu i principi de funcionament per a principiants
Les tecnologies funcionen no només amb una càrrega d'electricitat, sinó també amb un camp magnètic, quants de llum i fotons. El principi de funcionament del transistor rau en els estats entre els quals canvia el dispositiu. Enfront de senyal petit i gran, estat obert i tancat: aquest és el doble treball dels dispositius.
Juntament amb el material semiconductor de la composició, utilitzat en forma d'un sol cristall, dopat en alguns llocs, el transistor té en el seu disseny:
- conclusions del metall;
- aïllants dielèctrics;
- caixa de transistors de vidre, metall, plàstic, cermet.
Abans de la invenció dels dispositius bipolars o polars, els tubs electrònics de buit s'utilitzaven com a elements actius. Els circuits desenvolupats per a ells, després de la modificació, s'utilitzen en la producció de dispositius semiconductors. Es podrien connectar com a transistor i utilitzar-se, ja que moltes de les característiques funcionals de les làmpades són adequades per descriure el funcionament d'espècies de camp.
Avantatges i desavantatges de substituir les làmpades per transistors
La invenció dels transistors és un factor estimulant per a la introducció de tecnologies innovadores en electrònica. La xarxa utilitza elements semiconductors moderns, en comparació amb els antics circuits de làmpades, aquests desenvolupaments tenen avantatges:
- petites dimensions i baix pes, que és important per a l'electrònica en miniatura;
- la capacitat d'aplicar processos automatitzats en la producció de dispositius i agrupar les etapes, la qual cosa redueix el cost;
- l'ús de fonts de corrent de mida petita a causa de la necessitat de baixa tensió;
- encesa instantània, no cal escalfar el càtode;
- augment de l'eficiència energètica a causa de la reducció de la dissipació de potència;
- força i fiabilitat;
- interacció ben coordinada amb elements addicionals de la xarxa;
- resistència a vibracions i cops.
Els inconvenients apareixen a les disposicions següents:
- els transistors de silici no funcionen a tensions superiors a 1 kW, els llums són efectius a velocitats superiors a 1-2 kW;
- quan s'utilitzen transistors en xarxes de difusió d'alta potència o transmissors de microones, es requereix la concordança d'amplificadors de baixa potència connectats en paral·lel;
- la vulnerabilitat dels elements semiconductors als efectes d'un senyal electromagnètic;
- una reacció sensible als raigs còsmics i a la radiació, que requereix el desenvolupament de microcircuits de radiació resistents en aquest sentit.
Esquemes de canvi
Per funcionar en un únic circuit, el transistor requereix 2 sortides a l'entrada i a la sortida. Gairebé tots els tipus de dispositius semiconductors només tenen 3 punts de connexió. Per sortir d'una situació difícil, s'assigna un dels extrems com un de comú. Això condueix a 3 esquemes de connexió comuns:
- per a transistor bipolar;
- dispositiu polar;
- amb un desguàs obert (col·lector).
El mòdul bipolar està connectat amb un emissor comú per a l'amplificació tant de tensió com de corrent (MA). En altres casos, coincideix amb els pins d'un xip digital quan hi ha una gran tensió entre el circuit exterior i el pla de cablejat interior.Així funciona la connexió del col·lector comú, i només s'observa un augment de corrent (OK). Si necessiteu augmentar la tensió, l'element s'introdueix amb una base comuna (OB). L'opció funciona bé en circuits en cascada composta, però rarament s'estableix en projectes d'un sol transistor.
Els dispositius semiconductors de camp de varietats MIS i que utilitzen una unió p-n s'inclouen al circuit:
- amb un emissor comú (CI): una connexió similar a l'OE d'un mòdul de tipus bipolar
- amb una única sortida (SO): un pla del tipus OK;
- amb una persiana conjunta (OZ): una descripció similar de l'OB.
En els plans de drenatge obert, el transistor s'encén amb un emissor comú com a part del microcircuit. La sortida del col·lector no està connectada a altres parts del mòdul i la càrrega va al connector extern. L'elecció de la intensitat de tensió i la intensitat del corrent del col·lector es fa després de la instal·lació del projecte. Els dispositius de drenatge obert funcionen en circuits amb potents etapes de sortida, controladors de bus, circuits lògics TTL.
Per a què serveixen els transistors?
L'abast es delimita en funció del tipus de dispositiu: mòdul o camp bipolar. Per què es necessiten transistors? Si es necessita un corrent baix, per exemple, en plànols digitals, s'utilitzen vistes de camp. Els circuits analògics aconsegueixen una alta linealitat de guany a través d'una gamma de tensions d'alimentació i sortides.
Les àrees d'instal·lació dels transistors bipolars són amplificadors, les seves combinacions, detectors, moduladors, circuits logístics de transistors i inversors de tipus lògic.
Els llocs d'aplicació dels transistors depenen de les seves característiques. Funcionen en 2 modes:
- de manera amplificadora, canviant el pols de sortida amb petites desviacions del senyal de control;
- a la regulació clau, controlant l'alimentació de càrregues amb un corrent d'entrada feble, el transistor està completament tancat o obert.
El tipus de mòdul semiconductor no modifica les condicions del seu funcionament. La font està connectada a la càrrega, per exemple, un interruptor, un amplificador, un dispositiu d'il·luminació, pot ser un sensor electrònic o un potent transistor adjacent. Amb l'ajuda del corrent, comença el funcionament del dispositiu de càrrega i el transistor es connecta al circuit entre la instal·lació i la font. El mòdul semiconductor limita la força de l'energia subministrada a la unitat.
La resistència a la sortida del transistor es transforma en funció de la tensió del conductor de control. La intensitat del corrent i la tensió al punt inicial i final del circuit canvien i augmenten o disminueixen i depenen del tipus de transistor i de com està connectat. El control d'una font d'alimentació controlada comporta un augment de corrent, un pols de potència o un augment de la tensió.
Els transistors d'ambdós tipus s'utilitzen en els casos següents:
- En la regulació digital. S'han desenvolupat dissenys experimentals de circuits amplificadors digitals basats en convertidors digital-analògic (DAC).
- en generadors d'impulsos. Segons el tipus de muntatge, el transistor funciona en un ordre clau o lineal per reproduir senyals quadrats o arbitraris, respectivament.
- En dispositius de maquinari electrònic. Per protegir la informació i els programes del robatori, la pirateria i l'ús il·legal. L'operació té lloc en el mode clau, la intensitat del corrent es controla en forma analògica i es regula mitjançant l'amplada del pols.Els transistors es col·loquen als accionaments dels motors elèctrics, estabilitzadors de tensió de commutació.
Els semiconductors monocristal·lins i els mòduls oberts i tancats augmenten la potència, però funcionen només com a interruptors. En dispositius digitals, els transistors de tipus camp s'utilitzen com a mòduls econòmics. Les tecnologies de fabricació en el concepte d'experiments integrats preveuen la producció de transistors en un sol xip de silici.
La miniaturització dels cristalls condueix a ordinadors més ràpids, menys energia i menys calor.
Articles semblants:
