Il transistor è la base della rivoluzione tecnologica.

L'umanità deve molto del suo potere tecnologico a un piccolo elemento microelettronico, il vero mattone, senza il quale una rivoluzione tecnica sarebbe impossibile. Questo è un transistor. Questo elemento di tutti i circuiti elettronici è diventato così piccolo che è impossibile vederlo senza dispositivi speciali.

termine

Adesso anche gli scolari sanno che un transistor è un piccolo dispositivo costituito da tre blocchi di materiali semiconduttori. Tuttavia, il nome stesso non lo ha colpito immediatamente. In precedenza, questo dispositivo era chiamato "semiconduttore triodo" ed era utilizzato nella tecnologia delle lampade. Non c'è ancora consenso su come sia apparsa esattamente la parola moderna "transistor". In particolare, alcuni ritengono che il termine consista di due componenti: "trasferimento" e "resistenza". Cioè, in questo caso, possiamo parlare del dispositivo che controlla la resistenza. In una certa misura lo è.

dispositivo

Un transistor moderno è una componente essenziale di qualsiasi circuito elettronico. Strutturalmente è costituito da tre materiali collegati con proprietà a semiconduttore. Ad esempio, silicio, germanio e così via. La loro peculiarità è che la corrente scorre attraverso la struttura solo in determinate condizioni e, al limite del loro contatto, il movimento degli elettroni generalmente obbedisce a leggi speciali. Esistono due tipi di conduttività: foro ed elettronica. Il primo è inerente a quei materiali in cui vi è una carenza di particelle caricate negativamente - i cosiddetti "buchi", cioè posti negli atomi dove ci sono "posti liberi" per gli elettroni nelle orbite. Il secondo, al contrario, esiste dove c'è un chiaro eccesso di portatori di carica negativa. Un transistor è un dispositivo in cui due blocchi di materiale con un tipo di conduttività e uno con l'altro sono combinati in un singolo caso (o un'area isolata, con litografia). Da ciascun elettrodo è derivato, permettendo di essere incluso nel circuito elettrico. Pertanto, il transistor è un dispositivo costituito da materiali PNP (un foro - un elettrone - un foro) o NPN.

Principio di funzionamento

Per capire come funziona il transistor nel circuito, il modo più semplice è usare l'analogia dell'acqua. Immagina un dispositivo costituito da tre tubi collegati in un punto da un condotto comune - in effetti, un tee. Da un lato, l'acqua scorre (tornando ai transistor, questo è un emettitore, cioè "dare"), dall'altro lato si riversa da qualche parte (collettore), mentre l'ugello centrale (base) serve per regolare l'intensità della pressione. Quindi, inviando un flusso aggiuntivo qui, puoi controllare l'acqua in uscita, rinforzandola o indebolendola. Naturalmente, l'esempio è semplificato il più possibile, ma per la comprensione generale è sufficiente. E poiché il transistor non è solo una resistenza con tre pin, ma un elemento semiconduttore, per controllare un impatto di corrente molto insignificante sull'elettrodo di base. La corrente di controllo applicata alla parte centrale del dispositivo funge da impulso che apre le transizioni per le particelle cariche, e un leggero cambiamento in esso porta a un aumento o una diminuzione del "flusso" generale diverse volte. Il transistor sul circuito non può sempre essere utilizzato in una soluzione schematica così semplice. Se è necessario aumentare la corrente di controllo fornita all'elettrodo di base, viene utilizzata un'intera cascata a transistor, in cui ogni elemento successivo amplifica il segnale dal precedente.

Caratteristiche del transistor

Ciascuno di tali dispositivi è caratterizzato, in particolare, dal valore minimo della corrente di base, che è necessario per aprire giunzioni PN. Senza un tale impatto, il dispositivo rimane "chiuso" e il movimento delle particelle cariche attraverso di esso non si verifica.

Il prossimo punto importante da considerare quando si utilizzano questi dispositivi è il valore di tensione al quale si verifica la rottura delle transizioni. Ovviamente, la resistenza interna può essere superata senza "aprire", ma questo metodo mette fuori uso il transistor. Pertanto, la tensione di guasto deve essere considerata limitata o massima consentita.

Non meno importante è la caratteristica che mostra la dipendenza della variazione della corrente del collettore sull'effetto sull'elettrodo di base. Ci sono grafici in cui sotto forma di curva viene designata questa dipendenza, chiamata rapporto di trasferimento.

In termini di design, ci sono modelli di campo e bipolari. Nel primo, la carica viene trasferita solo positivamente (buchi) o negativamente (elettroni) da particelle cariche, e nel secondo entrambi i tipi di portatori partecipano.

La prossima caratteristica è la resistenza di ingresso. Man mano che cresce, il guadagno aumenta e la corrente richiesta per il controllo diminuisce.

E infine, una caratteristica più importante è legata alla frequenza della corrente trasmessa. A seconda del tipo di materiali semiconduttori utilizzati, i transistor possono essere "ordinari" e ad alta frequenza. A causa delle peculiarità dei processi fisici (velocità di trasferimento della carica attraverso le regioni di confine, capacità, resistenza), il guadagno diminuisce con l'aumentare della frequenza, diminuendo fino a quasi zero. Il valore a cui ciò accade si chiama valore limite.

Parametri chiave

Oltre a quanto sopra, ci sono una serie di funzioni di questi dispositivi. Quando si selezionano tali dispositivi microelettronici, è importante considerare i seguenti parametri dei transistor:

1. La quantità di corrente che fluisce attraverso il collettore. Ovviamente, l'aumento infinito è impossibile e quando si tenta di superare il limite, il dispositivo non funziona.

2. Stress estremo, il cui eccesso distrugge la resistenza delle transizioni.

3. La grandezza della tensione a cui diventa impossibile un ulteriore controllo del transistor.

In effetti, ci sono molti parametri, tutti raccolti in directory speciali.