Cos'è un transistor? Tipi e applicazione
Coloro che sono appassionati di ingegneria elettrica e studenti universitari tecnici sono spesso interessati alla domanda: "Che cos'è un transistor?" In generale, possono essere considerati tutti i dispositivi che hanno la proprietà di cambiare il segnale tra due stati quando il segno sull'elettrodo principale cambia.
Il transistor è un elemento semiconduttore, avente, di regola, tre conclusioni:
Collector. È alimentato da una corrente di grande forza.
Base. All'uscita è la corrente di controllo (di forza minore).
Emettitore. Viene fornito con corrente dal collettore. Allo stesso tempo, alla terza uscita, la sua forza supera leggermente quella alla prima uscita.
Per capire che cos'è un transistor, vale la pena ricordare che questo è il componente principale di ogni circuito elettrico. Senza tali dispositivi non si può fare nella produzione di praticamente qualsiasi dispositivo. Sono ampiamente utilizzati nella produzione di radio, apparecchiature televisive, strumenti musicali e persino semplici "luci lampeggianti"; in generatori di segnali e le chiavi elettroniche senza di loro, anche, non possono fare. Il compito principale dell'elemento è quello di migliorare l'energia debole del segnale a causa dell'ulteriore fonte di energia.
Senza esagerazione, si può affermare che tutte le conquiste della microelettronica e di altri segmenti industriali sarebbero state irraggiungibili senza l'invenzione di componenti a semiconduttore. Ora è impossibile immaginare almeno un dispositivo in cui non vengano utilizzati i transistor.
Forme e dimensioni
Continuando a parlare di "cos'è un transistor", è necessario prestare attenzione ai fattori di forma dei dispositivi. Il dispositivo può essere realizzato, come le dimensioni di un chip, invisibile all'occhio umano, e ha dimensioni inimmaginabili (su un edificio residenziale). I grandi elementi a semiconduttore possono avere una capacità di diverse centinaia di MW. Di solito vengono utilizzati nelle centrali elettriche o nella produzione. Per garantire un'alta conduttività, ai contatti viene applicato l'oro o un sottile strato di argento.
Simboli di dispositivi su schemi
Come qualsiasi dispositivo elettrico, l'amplificatore ha la propria immagine utilizzata nella preparazione di disegni e diagrammi. La designazione del transistor può essere rappresentata graficamente come nella figura. Già dalla molteplicità delle immagini si può capire che la funzionalità dei dettagli è diversa.
Inoltre, ogni designazione del transistor corrisponde a un tipo specifico di dispositivo (bipolare, campo, elementi con un canale indotto, ecc.).
Elementi di potenza a semiconduttore
Uno dei contatti del transistor è utilizzato come input. Pertanto, la scelta del circuito di potenza dell'amplificatore è considerata estremamente importante. Esistono diversi tipi di connessione dei transistor alle fonti. Vale la pena considerare i principali:
Con stabilizzazione del collettore. Adatto per il collegamento di un elemento a semiconduttore in un circuito con un collettore comune. Tale connessione è equivalente alla corrente diretta.
Con stabilizzazione dell'emettitore. Utilizzato per fornire alimentazione al tipo di transistor di cui sopra. Questo tipo di stabilizzazione implica l'uso di feedback di corrente negativo.
Con un emettitore comune. Il circuito OE ha un guadagno significativo. Considerata l'opzione di connessione più comune. Utilizzato per la fabbricazione di circuiti integrati.
L'alimentazione del transistor è preferibile per fornire lo schema di connessione con un emettitore comune.
Classificazione transistor
Esistono diverse varietà di elementi a semiconduttore. Tra questi ci sono i seguenti:
Bipolare. Possono essere multielettrodo, tipo pnp, tipo npn e alle eterogiunzioni.
Campo. A loro volta, sono divisi in parti con una transizione di controllo (Diodo Schottky, eterogiunzione) e con gate isolato (transistor Mosfet, MIS, IGBT).
Single junction Sono suddivisi in dispositivi con base numerica.
Transistor valanghe
Uno dei tipi più comuni sono i dispositivi MOS e MIS. In tali dispositivi, l'area del gate non è in contatto con il semiconduttore, dove il canale del flusso di corrente è situato direttamente. Oltre al tipo di gate, il transistor Mosfet si distingue per l'assenza di una struttura monolitica a semiconduttore che funge da canale per la corrente.
Esistono anche versioni industriali Mosfet con due valvole. Alla produzione vengono forniti uno o due canali collegati in modo coerente. Se ce ne sono due, allora per controllarli ognuno usa il proprio scatto.
Affidabilità del dispositivo
Nel segmento della produzione di smartphone, satelliti, attrezzature automobilistiche e industriali da transistor in attesa di un elevato livello di affidabilità. Nei sistemi di grandi dimensioni, ci sono circa un milione di componenti, tra cui elementi semiconduttori. In questo caso, ci sono problemi sotto forma di guasti del dispositivo. Se ciò accade non più di una volta ogni miliardo di ore di funzionamento, allora il layout del sistema è considerato affidabile.
Va ricordato che l'umidità è il nemico di qualsiasi sistema elettronico. L'acqua riduce significativamente il periodo di funzionamento dei transistor. Pertanto, i dispositivi necessitano di un guscio sigillato. L'umidità può portare all'emergere di nuovi canali elettrici conduttivi, in relazione ai quali è necessario alleviare periodicamente la tensione e asciugare il dispositivo.
Come controllare l'amplificatore di linea
Uno dei difetti più comuni: il transistor a linea in fiamme. Spesso è possibile riparare una TV o una radio sostituendo un singolo componente, ma spesso non è sufficiente.
Vale la pena eseguire diverse manipolazioni per identificare la causa del malfunzionamento:
controllare la tensione di linea;
considerare la possibilità di riscaldare l'elemento semiconduttore;
controllare le prestazioni della saldatura a freddo (molto spesso il driver del trasformatore non funziona).
Se non vuoi dissaldare il transistor in lettere minuscole, ma devi controllarlo, puoi farlo in un altro modo.
È sufficiente applicare un multimetro e rileva un cortocircuito.
Transistor futuri
I dispositivi stanno migliorando ogni anno, ci sono altre applicazioni, come l'impianto di ioni e altri. Per quanto riguarda i circuiti integrati, i dispositivi utilizzati in essi diventano più ergonomici, la loro velocità aumenta e il consumo di energia diminuisce.
Lo sviluppo della tecnologia sui transistor va in due direzioni:
aumento della capacità lavorativa;
aumento della tensione operativa in sistemi discreti.
Nel campo dei dispositivi a bassa potenza, molta attenzione è rivolta ai circuiti integrati. Un transistor standard, il cui prezzo ora è in media da 1 a 300 rubli, è ampiamente utilizzato nei sistemi di dispositivi logici. Tuttavia, il continuo miglioramento della produzione e della riduzione dei costi comporta l'integrazione in altre aree della tecnologia informatica.
È previsto l'uso di dispositivi nano e quantistici.
I transistori a singolo elettrone basati su grafene possono essere inferiori a 10 nm. Ma tutto questo è nel futuro, e ora basta sapere che cos'è un transistor.