Транзисторы виды: Страница не найдена — Практическая электроника

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.

Полевые и биполярные транзисторы отличия

Полевой транзистор с изолированным затвором — это транзистор, затвор которого электрически изолирован от проводящего канала полупроводника слоем диэлектрика. Благодаря этому, у транзистора очень высокое входное сопротивление у некоторых моделей оно достигает 10 17 Ом. Принцип работы этого типа полевого транзистора, как и полевого транзистора с управляющим PN-переходом , основан на влиянии внешнего электрического поля на проводимость прибора. МДП-транзисторы делятся на два типа — со встроенным каналом и с индуцированным каналом. В каждом из типов есть транзисторы с N—каналом и P-каналом. Все это покрывается тонким слоем диэлектрика, обычно диоксида кремния SiO 2.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работают диод, биполярный и полевой транзисторы

Когда лампа лучше, чем транзистор


А теперь давайте поговорим о полевых транзисторах. Что можно предположить уже по одному их названию? Во-первых, поскольку они транзисторы, то с их помощью можно как-то управлять выходным током. Во-вторых, у них предполагается наличие трех контактов. И в-третьих, в основе их работы лежит p-n переход. Что нам на это скажут официальные источники?

Полевыми транзисторами называют активные полупроводниковые приборы, обычно с тремя выводами, в которых выходным током управляют с помощью электрического поля. А вот у биполярных транзисторов, как мы помним, выходным током управляет входной ток базы. Еще один факт о полевых транзисторах можно узнать, обратив внимание на их другое название — униполярные.

Это значит, что в процессе протекания тока у них участвует только один вид носителей заряда или электроны, или дырки. Три контакта полевых транзисторов называются исток источник носителей тока , затвор управляющий электрод и сток электрод, куда стекают носители. Структура кажется простой и очень похожей на устройство биполярного транзистора. Но реализовать ее можно как минимум двумя способами. Поэтому различают полевые транзисторы с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором.

Вообще, идея последних появилась еще в х годах XX века, задолго до изобретения биполярных транзисторов. Но уровень технологии позволили реализовать ее лишь в году. В х же был сначала теоретически описан, а затем получил воплощение полевой транзистор с управляющим p-n переходом. Перед тем, как перейти к рассказу о физике работы униполярных транзисторов, хочу напомнить ссылки, по которым можно освежить свои знания о p-n переходе: раз и два.

Итак, как же устроен первый тип полевых транзисторов? В основе устройства лежит пластинка из полупроводника с проводимостью например p-типа. На противополжных концах она имеет электроды, подав напряжение на которые мы получим ток от истока к стоку.

Сверху на этой пластинке есть область с противоположным типом проводимости, к которой подключен третий электрод — затвор.

Естественно, что между затвором и p-областью под ним каналом возникает p-n переход. А поскольку n-слой значительно уже канала, то большая часть обедненной подвижными носителями заряда области перехода будет приходиться на p-слой. Соответственно, если мы подадим на переход напряжение обратного смещения, то, закрываясь, он значительно увеличит сопротивление канала и уменьшит ток между истоком и стоком. Таким образом, происходит регулирование выходного тока транзистора с помощью напряжения электрического поля затвора.

Можно провести следующую аналогию: p-n переход — это плотина, перекрывающая поток носителей заряда от истока к стоку. Итак, в рабочем режиме полевого транзистора с управляющим p-n переходом напряжение на затворе должно быть либо нулевым канал открыт полностью , либо обратным. Если величина обратного напряжения станет настолько большой, что запирающий слой закроет канал, то транзистор перейдет в режим отсечки.

Даже при нулевом напряжении на затворе, между затвором и стоком существует обратное напряжение, равное напряжению исток-сток. Вот почему p-n переход имеет такую неровную форму, расширяясь к области стока. Само собой разумеется, что можно сделать транзистор с каналом n-типа и затвором p-типа. Сущность его работы при этом не изменится.

Условные графические изображения полевых транзисторов приведены на рисунке а — с каналом p-типа, б — с каналом n-типа. Стрелка здесь указывает направление от p-слоя к n-слою. Поскольку в рабочем режиме ток затвора обычно невелик или вообще равен нулю, то графики входных характеристик полевых транзисторов мы рассматривать не будем. Перейдем сразу к выходным или стоковым. Кстати, статическими их называют потому, что на затвор подается постоянное напряжение.

Выходной стоковой называется зависимость тока стока от напряжения исток-сток при константном напряжении затвор-исток. На рисунке — график слева. На графике можно четко выделить три зоны. Первая из них — зона резкого возрастания тока стока.

Вторая зона — область насыщения. Она имеет почти линейный вид. Здесь происходит перекрытие канала в области стока, которое увеличивается при дальнейшем росте напряжения исток-сток. Соответственно, растет и сопротивление канала, а стоковый ток меняется очень слабо закон Ома, однако. Именно этот участок характеристики используют в усилительной технике, поскольку здесь наименьшие нелинейные искажения сигналов и оптимальные значения малосигнальных параметров, существенных для усиления.

К таким параметрам относятся крутизна характеристики, внутреннее сопротивление и коэффициент усиления. Значения всех этих непонятных словосочетаний будут раскрыты ниже. Третья зона графика — область пробоя, чье название говорит само за себя.

С правой стороны рисунка показан график еще одной важной зависимости — стоко-затворной характеристики. Она показывает то, как зависит ток стока от напряжения затвор-исток при постоянном напряжении между истоком и стоком. И именно ее крутизна является одним из основных параметров полевого транзистора. Такие транзисторы также часто называют МДП металл-диэлектрик-полупроводник — или МОП металл-оксид-полупроводник -транзисторами англ. У таких устройств затвор отделен от канала тонким слоем диэлектрика.

Физической основой их работы является эффект изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля. Устройство транзисторов такого вида следующее. Есть подложка из полупроводника с p-проводимостью, в которой сделаны две сильно легированные области с n-проводимостью исток и сток. Между ними пролегает узкая приповерхностнаяя перемычка, проводимость которой также n-типа.

Над ней на поверхности пластины имеется тонкий слой диэлектрика чаще всего из диоксида кремния — отсюда, кстати, аббревиатура МОП. А уже на этом слое и расположен затвор — тонкая металлическая пленка. Сам кристалл обычно соединен с истоком, хотя бывает, что его подключают и отдельно.

Если при нулевом напряжении на затворе подать напряжение исток-сток, то по каналу между ними потечет ток. Почему не через кристалл? Потому что один из p-n переходов будет закрыт. А теперь подадим на затвор отрицательное относительно истока напряжение. Соответственно, возрастет сопротивление канала и уменьшится текущий через него ток. Такой режим, при котором с возрастанием напряжения на затворе выходной ток падает, называют режимом обеднения.

При этом сопротивление канала будет падать, а ток через него расти. Рассмотренная выше конструкция транзистора с изолированным затвором похожа на конструкцию с управляющим p-n переходом тем, что даже при нулевом токе на затворе при ненулевом напряжении исток-сток между ними существует так называемый начальный ток стока.

В обоих случаях это происходит из-за того, что канал для этого тока встроен в конструкцию транзистора. Однако, есть еще одна разновидность полевых транзисторов с изолированным затвором — транзистор с индуцированным инверсным каналом. Из названия уже понятно его отличие от предыдущего — у него канал между сильнолегированными областями стока и истока появляется только при подаче на затвор напряжения определенной полярности.

Итак, мы подаем напряжение только на исток и сток. Ток между ними течь не будет, поскольку один из p-n переходов между ними и подложкой закрыт. Подадим на затвор прямое относительно истока напряжение. И по достижении напряжением на затворе определенного значения в приповерхностной зоне произойдет так называемая инверсия типа проводимости.

Транзистор начнет проводить ток, тем сильнее, чем выше напряжение на затворе. Из такой его конструкции понятно, что работать транзистор с индуцированным каналом может только находясь в режиме обогащения. Поэтому они часто встречаются в устройствах переключения.

Семейство стоковых и стоко-затворная характеристики транзистора с встроенным каналом предсталены на следующем рисунке: Те же характеристики для транзистора с идуцированным каналом:. Чтобы не запутывать изложение, хочу просто посоветовать ссылки, по которым о них можно почитать. А здесь теория и формулы: учебное пособие по твердотельной электронике, глава 6, подглавы 6. Почитайте, это интересно!

Как и биполярный, полевой транзистор можно рассматривать как четырехполюсник, у которого два из четырех контактов совпадают. Таким образом, можно выделить три вида схем включения: с общим истоком, с общим затвором и с общим стоком. По характеристикам они очень похожи на схемы с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором для биполярных транзисторов.

Чаще всего применяется схема с общим истоком а , как дающая большее усиление по току и мощности. Схема с общим затвором б усиления тока почти не дает и имеет маленькое входное сопротивление. Из-за этого такая схема включения имеет ограниченное практическое применение. Схему с общим стоком в также называют истоковым повторителем. Ее коэффициент усиления по напряжению близок к единице, входное сопротивление велико, а выходное мало.

Как уже было сказано выше, первое и главное отличие этих двух видов транзисторов в том, что вторые управляются с помощью изменения тока, а первые — напряжения. И из этого следуют прочие преимущества полевых транзисторов по сравнению с биполярными:.

Где применяются полевые транзисторы? Да практически везде. Цифровые и аналоговые интегральные схемы, следящие и логические устройства, энергосберегающие схемы, флеш-память… Да что там, даже кварцевые часы и пульт управления телевизором работают на полевых транзисторах.

Но теперь ты знаешь, как они работают! Список источников: ru.


Полевые транзисторы. Виды и устройство. Применение и особенности

Мощные транзисторы MOSFET хорошо известны своей исключительной скоростью переключения при весьма малой мощности управления, которую нужно прикладывать к затвору. Основная причина в том, что затвор изолирован, поэтому требуется мощность только на перезаряд емкости затвор-исток, и в статическом режиме цепь затвора практически не потребляет тока. Основные недостатки, которые не дают MOSFET стать «идеальным», это сопротивление открытого канала R DS on , и значительная величина положительного температурного коэффициента чем выше температура, тем выше сопротивление открытого канала. В этом апноуте обсуждаются эти и другие основные особенности высоковольтных N-канальных мощных MOSFET, и предоставляется полезная информация по выбору транзисторов и их применению перевод статьи [1]. Электроды у биполярного транзистора называются база, коллектор, эмиттер, а у полевого транзистора затвор, сток, исток.

Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля.

Виды транзисторов

Тема 7 Полевые транзисторы, разновидности и устройство. Биполярные транзисторы управляются током, вследствие чего они имеют малое входное сопротивление, что в ряде случаев является недостатком. Поэтому были разработаны специальные транзисторы с большим входным сопротивлением — полевые транзисторы. Полевой транзистор — это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал и управляемый электрическим полем. Работа полевых транзисторов основана на использовании только одного типа носителей — основных, поэтому их еще называют униполярными. Электрод, из которого в канал входят носители заряда, называют истоком И ; электрод, через который из канала уходят носители заряда, — стоком С ; электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, — затвором 3. Для того чтобы управлять током в полупроводнике с помощью электрического поля, нужно менять либо площадь проводящего полупроводникового слоя, либо его удельную проводимость.

Сравнение МДП- и биполярного транзистора

By kofa , November 25, in Начинающим. Скажите, в чем заключаются основные различия между полевыми и биполярными транзисторами. Я знаю, что биполярные управляются током, а полевые управляются напряжением, но поподробнее Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6.

Существуют десятки тысяч транзисторов.

Отличие полевого транзистора от биполярного. Сфера их применения.

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Полевые транзисторы являются полупроводниковыми приборами. Особенностью их является то, что ток выхода управляется электрическим полем и напряжением одной полярности. Регулирующий сигнал поступает на затвор и осуществляет регулировку проводимости перехода транзистора. Этим они отличаются от биполярных транзисторов, в которых сигнал возможен с разной полярностью.

MOSFET транзисторы

Транзистор — полупроводниковый прибор позволяющий с помощью слабого сигнала управлять более сильным сигналом. Из-за такого свойства часто говорят о способности транзистора усиливать сигнал. Хотя фактически, он ничего не усиливает, а просто позволяет включать и выключать большой ток гораздо более слабыми токами. Транзисторы весьма распространены в электронике, ведь вывод любого контроллера редко может выдавать ток более 40 мА, поэтому, даже маломощных светодиода уже не получится питать напрямую от микроконтроллера. Тут на помощь и приходят транзисторы. В статье рассматриваются основные типы транзисторов, отличия P-N-P от N-P-N биполярных транзисторов, P-channel от N-channel полевых транзисторов, рассматриваются основные тонкости подключения транзисторов и раскрываются сферы их применения. Не стоит путать транзистор с реле.

Поэтому различают полевые транзисторы с управляющим p-n переходом и с . Отличия полевых транзисторов от биполярных.

Полевой транзистор

Существует два основных типа транзисторов — биполярные и полевые. Транзистор имеет три вывода, известные как эмиттер Э , база Б и коллектор К. На рисунке, приведенном ниже, изображен NPN транзистор где, при основных режимах работы активном, насыщении, отсечки коллектор имеет положительный потенциал, эмиттер отрицательный, а база используется для управления состоянием транзистора. Сочленения между N и P областями аналогичны переходам в диодах , и они также могут быть с прямым и обратным смещением p-n перехода.

Что такое транзистор и как он работает?

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ЧТО ТАКОЕ IGBT ТРАНЗИСТОРЫ

Принцип полупроводникового управления электрическим током был известен ещё в начале ХХ века. Несмотря на то, что инженеры, работающие в областях радиоэлектроники, знали как работает транзистор, они продолжали конструировать устройства на основе вакуумных ламп. Причиной такого недоверия к полупроводниковым триодам было несовершенство первых точечных транзисторов. Семейство германиевых транзисторов не отличались стабильностью характеристик и сильно зависели от температурных режимов. Серьёзную конкуренцию электронным лампам составили монолитные кремниевые транзисторы лишь в конце х годов. С этого времени электронная промышленность начала бурно развиваться, а компактные полупроводниковые триоды активно вытесняли энергоёмкие лампы со схем электронных приборов.

За всю историю создания усилителей мощности звуковой частоты разработано огромное количество схемотехнических решений.

В чем разница между NPN и PNP транзисторами?

Трехногий полупроводник с замечательным качеством — способность усиливать ток. Значит это следующее: к транзистору прикладывается два тока — большой и малый. Оба эти тока имеют свои источники питания и это не транзистор. Для полевого транзистора будет наоборот — усиление малого тока уменьшает пропускную способность транзистором большого тока. Бывают транзисторы полевые и биполярные. У биполярных выводы называются базой, эмиттером и коллектором. У полевых — затвором, стоком и истоком.

Существуют два основных вида транзисторов: полевые и биполярные. В этом материале я вам расскажу об устройстве биполярных транзисторов и мы поговорим о принципе работы и в чем их основное различие. Итак, поехали.


Какой транзистор. Виды транзисторов и их применение. Для чего используются транзисторы

До сих пор мы изучали радиоэлектронные компоненты, которые имеют только два вывода, такие как , конденсаторы, аккумуляторы, светодиоды и переключатели и так далее.

Транзисторы же имеют в своем составе три вывода. Транзисторы бывают разных типов, форм и размеров. По большей части, все они работают одинаково, лишь с небольшими отличиями в зависимости от типа.

Чтобы обеспечить надлежащий ток между эмиттером и коллектором, необходимо, чтобы напряжение коллектора было положительным и также превышало напряжение эмиттера транзистора. Поэтому базовое напряжение должно быть больше, чем падение напряжения на 7 В, в противном случае транзистор не будет работать. Уравнение для напряжения питания коллектора задается как.

Это отношение обычно представлено β и максимальное значение β составляет это отношение. Это отношение представлено α, и это значение обычно равно единице. Теперь рассмотрим соотношение между двумя параметрами отношения α и β. Эта величина усиления тока очень близка к единице, но меньше единицы. Мы знаем, что ток эмиттера представляет собой сумму малого базового тока и большого тока коллектора.

Большую же часть всех транзисторов составляют биполярные и полевые транзисторы. В данной статье, для объяснения, того что такое транзистор и для чего нужен транзистор, в качестве примера мы будет использовать полевой (FET) транзистор, поскольку его работа более понятна и это знание более полезно. Почти все, что вы узнаете здесь, так же с успехом можно применить к биполярным транзисторам.

Из уравнения 2, коллектор. Здесь выходной ток представляет собой ток коллектора, а входной ток — базовый ток. Из приведенных выше соотношений зависимость между α и β может быть выражена как. Но в целом это значение β может иметь значения между диапазоном 50.

Теперь мы увидим связь между α, β и γ факторами. Этот коэффициент усиления тока равен γ. Следовательно, отношения между α, β и γ приведены ниже. Теперь подставим эти значения в приведенное выше уравнение. Эти общие схемы конфигурации эмиттера используются в качестве усилителей напряжения. Поэтому мы используем один из трех терминалов как общий терминал для обоих входных и выходных действий. В этой конфигурации мы используем терминал эмиттера как общий терминал, поэтому он называется конфигурацией с общим эмиттером.

Условное обозначение транзисторов и внешний вид транзисторов

Ниже приведено условное обозначение транзистора на схеме, и несколько примеров того, как выглядит транзистор:

Обратите внимание, что три вывода на схеме обозначены как G (Gate) — Затвор, S (Source) – Исток и D (Drain) — Сток.

Корпус транзисторов

На рисунке выше, изображены три разных типа корпуса транзисторов. Тип корпуса слева обозначается как ТО-92 , корпус посередине ТО-220 , и корпус справа именуется как транзистор в металлическом корпусе.

История появления транзисторов

Эта конфигурация используется как одноступенчатая схема общего эмиттерного усилителя. В этой конфигурации база действует как входной терминал, коллектор действует как выходной терминал и эмиттер в качестве общего терминала. Работа этой схемы начинается с смещения базовой клеммы таким образом, что прямое смещение соединения базового эмиттера. Небольшой ток в базе управляет потоком тока в транзисторе. Эта конфигурация всегда работает в линейной области для усиления сигналов со стороны выхода.

Этот общий эмиттерный усилитель дает инвертированный выход и может иметь очень высокий коэффициент усиления. На это значение усиления влияет температура и ток смещения. Ток усиления для этой конфигурации всегда больше единицы, обычно это типичное значение. Эти усилители конфигурации в основном используются в приложениях, где требуются низкочастотный усилитель и радиочастотные схемы. Ниже приведена принципиальная схема конфигурации усилителя общего эмиттера.

Что касается металлического корпуса, то он практически больше не применяется. Транзисторы малой и средней мощности выпускаются в корпусе ТО-92, в то время как мощные изготавливаются в ТО-220.

Ниже представлено наиболее распространенные сопоставления выводов полевого транзистора в корпусах ТО-92 и ТО-220.

Корпус ТО-92

Транзистор в качестве переключателя

Транзисторы можно рассматривать как электронные коммутаторы. Транзистор используется для включения различных устройств, таких как двигатели, фонари и так далее. Так же, как и выключатель света в комнате, транзистор может включать и выключать лампочку накаливания.

Питание полупроводниковых элементов

Ниже приведено семейство кривых выходных характеристик биполярного транзистора. Кривые показывают зависимость между током коллектора и напряжением коллектора-эмиттера при изменении основного тока. Уже известно, что ток эмиттера представляет собой сумму базовых и коллекторных токов. то есть ток, протекающий через резистивную нагрузку, равен току коллектора транзистора. Уравнение для тока коллектора дается выражением.

Транзистор в качестве переключателя

Область вдоль этой линии нагрузки представляет собой «активную область» транзистора. Кривые общих характеристик эмиттера используются для расчета тока коллектора при заданном напряжении коллектора и базовом токе. Транзисторы можно найти в различных электрических устройствах и в настоящее время незаменимы. Вы всегда задавались вопросом, как работает транзистор и как он используется в мире компьютеров? Проще говоря, транзистор отвечает за управление низкими напряжениями. Таким образом, транзисторы могут регулировать ток в цепях и искать из-за этого практического применения в различных областях.

Это достаточно удобно, так как небольшой источник напряжения может быть использован для коммутации большого источника напряжения. Давайте рассмотрим это на простом примере с использованием обычной лампочкой.

Термин транзистор является сокращением для английского термина «передающий резистор», который описывает транзистор как резистор, который может контролироваться током. Его функциональность делает транзистор незаменимым для широкого спектра применений. Используются ли компьютерные системы, силовая электроника или коммуникационные технологии — везде используемые транзисторы.

Вот как работает транзистор

Уже один.

  • Из-за их сопротивления транзисторы предотвращают течение тока.
  • Теперь, когда напряжение подается, ток можно регулировать.
  • Таким образом, в качестве переключателей используются транзисторы.
  • Нижние, затвор и источник — это части, составляющие транзистор.
  • Когда ворота заряжаются положительно, ток может течь.
Полупроводниковые углеродные нанотрубки на основе транзисторов составляют лишь половину размеров кремниевых транзисторов.

На рисунке выше мы имеем транзистор, подключенный к лампочке и к двум различным источникам питания. Давайте сперва посмотрим на левую половину схемы:

  • Минус низковольтной батареи подсоединен к истоку транзистора.
  • Плюс низковольтной батареи подсоединен к затвору транзистора.

В этой конфигурации транзистор открыт. Вы можете видеть, как небольшой ток протекает через транзистор от затвора к истоку. Теперь давайте посмотрим на правую половину схемы:

У полупроводниковой промышленности есть проблема: история успеха непрерывной миниатюризации интегральных схем, которая продолжается уже более пяти десятилетий, описанная законом Мура, угрожает подойти к концу. По крайней мере, что касается материала основы кремния, миниатюризация транзисторов, похоже, сталкивается с очень жесткими физическими пределами. Возможной альтернативой являются транзисторы на основе полупроводниковых углеродных нанотрубок.

Несмотря на предсказуемые проблемы с кремнием, «Международная технологическая дорожная карта для полупроводников», прогноз о будущем развитии полупроводниковой технологии, который считается общей нитью для производителей микросхем и устройств, имеет амбициозные цели: в течение следующего десятилетия размер транзисторов, включая все компоненты, должен увеличиться от чуть менее 100 до 40 нанометров. Как сообщают исследователи, наиболее важными предпосылками для этого успеха были специальные методы контактирования, производство высокочистых углеродных труб и их самоорганизованная компоновка.

  • Минус высоковольтной батареи подсоединен к истоку транзистора.
  • Плюс высоковольтной батареи подключен к одному из выводов лампочки.

Другой вывод лампочки подключен к стоку транзистора.

Поскольку транзистор открыт, то больший ток протекает через лампочку, далее через транзистор от стока к истоку. Если вы отключите низковольтную батарею от транзистора, то транзистор закроется, а лампочка погаснет.

Хотя в последние годы были введены различные транзисторы из углеродных нанотрубок, характерные размеры которых отличаются от текущих кремниевых транзисторов, но все они имеют общие размеры, которые были значительно выше, чем у их аналогов из кремния. Основная проблема заключалась в контактировании трубок: для того, чтобы уменьшить электрическое сопротивление достаточно далеко, необходимы контакты для источника и стока длиной от 100 до 200 нанометров. Используя сплав кобальта и молибдена для контактов, исследователи смогли снизить температуру обработки при контакте на 200 градусов.

Обратите внимание, что транзистор здесь работает в качестве ключа, включая и выключая лампочку под действием низковольтного напряжения.

Данная схема не особо полезна на практике. Однако, когда мы заменим низковольтную батарею другим источником напряжения, то транзисторный ключ становится намного интереснее.

Разновидности транзисторов и сфера применения

С одной стороны, удалось уменьшить длину контактов до десяти нанометров с достаточной проводимостью, а с другой — сохранить структуру ширины зазора между источником и дренажем на двадцать нанометров. Сердцем нового транзистора является одностенная углеродная трубка диаметром около одного нанометра, которая обладает полупроводниковыми свойствами благодаря своей особой структуре и образует канал транзистора. После осаждения трубки на кремниевую подложку длина всего устройства ограничивается сотнями нанометров через оксид кремния, нормальный к трубе.

Вместо того чтобы переключать транзистор с помощью низковольтной батареи, мы можем включать его и выключать с помощью других источников напряжения. В качестве примера приведем несколько источников сигнала, способных влиять на переключения транзистора:

  • Микрофон, создающий переменный электрический сигнал в зависимости от уровня звука.
  • Солнечная батарея, вырабатывающая постоянное напряжение при освещении ее поверхности.
  • Датчик влажности.

Обратите внимание, что все перечисленные выше датчики реагирует на различные источники сигнала. Используя их слабое выходное напряжение можно управлять гораздо более мощным устройством.

Между этими возвышениями контакты источника и стока затем помещаются на трубку, и все покрывается тонким слоем оксида алюминия, образуя затвор длиной около десяти нанометров. Наконец, металлические затворы заполняют зазор, и транзистор выполнен. Эта установка служила исследователям в первую очередь для оценки производительности отдельных трубок. Однако для практических технических применений необходимы каналы из нескольких параллельных трубок. Только тогда могут быть достигнуты требуемые токи. Для достижения такой конструкции исследователи покрыли подложку, на которой уже был нанесен большой затворный электрод, полностью с трубками, которые выровнены параллельно и покрывали всю поверхность.

Следующий пример применения транзистора

В данном примере мы имеем микрофон, соединенный с затвором полевого транзистора и лампу накаливания, подключенную к транзистору и повышенному источнику питания. Теперь при улавливании звука микрофоном, лампочка будет загораться. И чем громче будет звук, тем ярче будет светиться лампа.

Затем они вытравливают все, кроме последней области канала, и связывают и наносят нанотрубки по-прежнему — с той разницей, что ворота теперь были ниже канала. Кроме того, этот транзистор был ограничен общей длиной сорок нанометров, но поставлял токи, которые были выше, чем текущие компоненты кремния. Хотя это всего лишь демонстрация одного транзистора, остается неясным, будет ли интеграция миллиардов таких устройств технически осуществимой или экономически жизнеспособной, однако исследовательская группа в Стэнфордском университете несколько лет назад показала, что компьютеры на основе углеродных нанотрубок может работать.

Это происходит потому, что микрофон создает напряжение, поступающее на затвор полевого транзистора. При появлении сигнала на затворе происходит отпирание транзистора, в результате чего через транзистор начинает течь ток от стока к истоку.

Им удалось объединить 178 транзисторов в одну цепь и запустить на них рабочую операционную систему. В прошлом году другая американская исследовательская группа слушала несколько другую версию транзистора с углеродными нанотрубками. В качестве канала использовался двумерный полупроводниковый материал, в то время как трубка использовалась в качестве электрода затвора поперек его — и устанавливала ученого с диаметром одного нанометра рекорд для самых коротких ворот в мире.

Какой транзистор требуется?

В общем, транзистор является компонентом, который может использоваться для усиления токов. Вы можете переключить большой ток нагрузки с малым током управления. Существует много разных типов транзисторов. Вначале мы имеем дело только с так называемыми биполярными транзисторами. Они могут использоваться для самых разных задач.

Фактически, в этой схеме полевой транзистор играет роль усилителя сигнала. Для еще большего усиления можно использовать еще один транзистор.

Примечание: в этой схеме мы использовали громкоговоритель в качестве микрофона, так как динамик генерирует более сильное напряжение по сравнению с Электродинамическим микрофоном.

Ваши схемы выглядят так. На стрелке на эмиттере вы можете видеть, какой тип транзистора он есть. Схема может выглядеть так.

Резистор гарантирует, что, когда переключатель разомкнут, на основание транзистора подается напряжение 0 В, так что он полностью отключается.

Сопротивление ограничивает ток, текущий в базу транзистора. Когда переключатель разомкнут, ток не течет в базу транзистора. Когда мы закрываем переключатель, небольшой ток, ограниченный резистором, втекает в базу транзистора. Это усиливается транзистором и генерирует большой ток коллектора.

Данная схема аналогична предыдущей, только теперь вместо лампы подключен электродвигатель. Это позволяет управлять скоростью вращения электродвигателя силой звука поступающего в динамик.

Чем громче вы кричите в микрофон, тем быстрее двигатель будет вращаться.

Базовый ток течет на землю через эмиттер после завершения работы. Иногда это необходимо, но часто приводит к неправильным предположениям относительно функции, особенно для новичков.

Сначала эта схема не выглядит неправильной: когда мы включаем переключатель, небольшой ток протекает через резистор в базу транзистора и контролирует его.

Это можно объяснить следующим образом: теперь он течет через 5 В через нагрузочный резистор и базовый резистор в базе транзистора, поэтому это все еще работает. Один из способов решения этой проблемы — использовать его как управляющее напряжение 12В.

Здесь эффект усиления тока поддерживается, но управляющее напряжение и напряжение нагрузки должны быть одинаковыми.

Транзистор в режиме инвертора

До сих пор все наши примеры были основаны на включении нагрузки при подаче напряжения на затвор транзистора. Транзистор так же может работать и в инверсном режиме, это когда он проводит ток при отсутствии входного напряжения на затворе.

Рассмотрим данный режим работы транзистора на примере простой охранной сигнализации, издающей звук при обрыве тонкого провода охранного шлейфа.

Сперва, мы должны с типами полевых транзисторов. Все транзисторы бывают двух разных типов проводимости: P-канальный и N-канальный.

Единственная разница в символьном обозначении является направление стрелки затвора.

До сих пор все наши примеры были связаны с полевым транзистором N-канальным. Транзисторы данного типа доминируют в радиоэлектронных схемах, поскольку они дешевле в производстве. Тем не менее, в следующем примере мы используем Р-канальный полевой транзистор.

Помните, что Р-канальный полевой транзистор находится в закрытом состоянии в тот момент, когда на его затворе находится управляющее напряжение. Поэтому, как видно из вышеприведенной схемы, звуковой генератор (buzzer) будет в выключенном состоянии до тех пор, пока провод цел. Как только провод будет разорван, напряжение на затворе пропадет, и транзистор начнет пропускать ток, и активирует звуковой генератор.

Пока охранный шлейф не оборван, основная аккумуляторная батарея бездействует и тем самым сохраняет свой заряд. В тоже время, для обеспечения напряжения на затворе транзистора необходимо ничтожно малый ток малой батареи, и ее хватит на очень длительный срок.

Мы так же можем оптимизировать данную схему и использовать всего один источник питания. Все, что мы должны сделать, это подключить охранный шлейф к затвору и плюсу большой батареи и исключить малую батарею.

перевод: http://efundies.com/

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 10 9 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.

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.

что такое транзисторы? зачем это нужно в электрических конструкциях.

Что такое транзисторы?

Транзистор представляет собой электронный компонент, который используется для переключения и для усиления электрических сигналов. Транзисторы произвели коренную революцию в мире еще до того, как стали использоваться электронные лампы. Эти лампы были не только громоздкими, но и потребляли много энергии, что приводило к менее эффективной системе в целом.

С другой стороны, транзисторы намного компактны по размеру, и потребляют на меньше энергии, чем электровакуумная лампа.Современные транзисторы имеют размеры в нанометрах, а на сигнальном чипе их миллиарды. Транзисторы могут действовать как переключатель без движущихся частей; кроме того, они могут усиливать слабый сигнал. Давайте теперь обсудим основы транзисторов.

Легирование транзисторов

Современные транзисторы состоят из полупроводников, таких как кремний. В случае кремния каждый из атомов связан с четырьмя соседними атомами кремния. Во внешней оболочке нет свободных атомов для проведения электричества.Таким образом, атом фосфора вводится между этими атомами кремния, что создает свободный электрон в системе, и этот процесс известен как легирование N-типа . Другим типом легирования является легирование Р-типа , при котором для движения электронов создается/вводится свободная дырка. Легирование увеличивает проводимость полупроводника.

 Три вывода транзистора

  • База: База транзистора расположена в середине транзистора.База очень тонкая и всегда слегка легированная . Он образует две диодные цепи с эмиттером и коллектором. Управляя величиной тока в базе-эмиттере, вы можете контролировать ток на конце коллектора. Это основной принцип использования транзисторов в качестве переключателя.
  • Эмиттер: Эмиттер действует как отрицательный конец транзистора. Это высоколегированная секция с умеренной шириной . Этот раздел всегда устанавливается как прямое смещение.
  • Коллектор: Коллектор служит положительным концом транзистора. Этот участок умеренно легирован и имеет наибольшую ширину среди всех трех участков. Большая длина этой секции позволяет собрать большую часть носителей заряда, поступающих от эмиттера транзистора.

Типы транзисторов

В основном существует два типа транзисторов

  • Биполярный транзистор (BJT)
  • Полевой транзистор (FET)

Оба они имеют свои собственные функции с определенными плюсами и минусами.В BJT небольшое количество база ток отвечает за контроль большого тока на конце коллектора. В полевых транзисторах также есть три вывода, а именно затвор, исток и сток. Для этих типов транзисторов напряжение затвора управляет протеканием тока через исток и сток.

Теперь давайте подробно обсудим работу обоих этих транзисторов.

  • Транзистор с биполярным переходом: Биполярные транзисторы являются наиболее распространенным типом транзисторов и присутствуют почти в каждом электронном устройстве.Он состоит из трех легированных областей , названных базой, эмиттером и коллектором. Эти транзисторы далее делятся на две части 
  • Транзисторы N-P-N
  • Транзисторы P-N-P

В транзисторе N-P-N легированный полупроводник P-типа помещается между двумя легированными полупроводниками N-типа и наоборот. В N-P-N транзисторах электронов являются основными носителями заряда , где еще в P-N-P транзисторах отверстий являются основными носителями заряда .В транзисторах PNP направление тока от эмиттера к коллектору и противоположно для транзистора NPN. Биполярные транзисторы представляют собой транзисторы управления током с низким входным сопротивлением , которые обеспечивают большой ток через транзистор. Эти транзисторы работают в трех режимах/областях

  • Область отсечки
  • Активная область
  • Область насыщения

В области отсечки транзистор остается в состоянии «ВЫКЛ.».Для использования транзистора в качестве усилителя мы используем его в активной области. А в области насыщения транзистор работает как переключатель .

На рисунке выше представлены транзисторы NPN и PNP. Стрелка показывает направление условного тока через транзистор.

Смещение в BJT

Одним из наиболее распространенных применений BJT является использование его в качестве усилителя. Где, если вы подаете изменяющийся во времени сигнал в качестве входа, то он производит усиленный сигнал на выходе.Это усиление осуществляется с использованием энергии, подаваемой источником постоянного тока. Этот процесс подачи источника постоянного напряжения , который помогает транзистору работать, известен как смещение .

Это обычно используемые методы смещения в BJTS

  • Основное смещение резистора или смещение тока
  • Смещение обратной связи
  • Разделение напряжения. имеют три основных терминала, называемых воротами , стоком , и источником .В отличие от биполярных транзисторов, эти транзисторы являются управляемыми напряжением устройствами с очень высоким входным импедансом . Сопротивление колеблется от нескольких мегаом до гораздо больших значений, что позволяет проходить через них минимальному количеству тока. Эти транзисторы используют электрическое поле для управления потоком тока от истока к стоку.

    На рисунке выше показан полевой транзистор N-типа. Если стрелка направлена ​​наружу, это означает полевой транзистор P-типа.Напряжение , подаваемое на клемму затвора , управляет потоком тока от истока к стоку . Благодаря высокому значению импеданса эти транзисторы потребляют очень малую величину тока из цепи, что идеально, поскольку не влияет на мощность цепи. Полевые транзисторы делятся на две основные категории, а именно JFET и IG-FET. MOSFET, также известный как Metal Oxide Semiconductor FET, является наиболее распространенным типом IG-FET.

    Полевые транзисторы идеально подходят для таких приложений, как токовые ограничители для ограничения чрезмерного тока от достижения нагрузочного устройства. Помимо этого, полевые транзисторы также используются в качестве мультиплексоров , прерывателей, и фазовых сдвиговых генераторов . Для усиления больше подходят целевые биполярные транзисторы, но для малошумящих усилителей более желательны полевые транзисторы . Вдобавок ко всему, полевые транзисторы занимают на меньше места, чем биполярные транзисторы, поэтому большинство электрических компонентов используют полевые транзисторы в ИС.Еще одно важное различие между BJT и FET заключается в том, что BJT являются биполярными , и FET однополярными устройствами . Это означает, что полевые транзисторы полагаются либо на дырки, либо на электроны для своей работы, тогда как в других случаях биполярные транзисторы полагаются на оба.

    Транзисторы с биполярным соединением: что они из себя представляют и что делают

    Сказать, что многие легкие и недорогие электронные устройства, которыми мы ежедневно пользуемся, воспринимаются как должное, значит не сказать ничего. Однако многое из того, что мы используем и чем наслаждаемся, было бы невозможно без разработки и внедрения транзистора с биполярным переходом (BJT).Изобретенные в 1947 году Уильямом Шокли, BJT были неотъемлемыми компонентами современных вычислительных технологий, от компьютерной памяти до микропроцессоров и многого другого.

    Давайте углубимся в то, что такое BJT, для чего они используются и как они изменили мир электроники.

    Что такое биполярный транзистор?

    В отличие от униполярных транзисторов, которые используют только один тип носителей заряда, транзистор BJT использует как электроны, так и отсутствие электронов, известное как электронная дырка, для переноса заряда.Дыры в проводящем материале остаются, когда электрон переходит из своего текущего состояния в более высокое. Эти дырки могут двигаться сквозь материал подобно электронам и вести себя как положительно заряженные частицы. Когда небольшой ток подается на один из выводов биполярного транзистора, это позволяет транзистору эффективно управлять гораздо большим током между эмиттером и коллектором, что, в свою очередь, позволяет усилить или переключить ток. Проще говоря, подумайте о биполярном транзисторе как о регуляторе тока.

    Несмотря на то, что биполярные транзисторы содержат три вывода (база, эмиттер и коллектор), для описания этого типа транзистора используется термин «биполярный», поскольку в нем используются два разных типа полупроводникового материала (один положительно заряженный, а другой конечно, то есть отрицательно заряженный, но об этом позже). В то время как биполярные транзисторы обычно содержат кремний (который заменил германий в качестве предпочтительного материала транзистора в 1960-х годах из-за его превосходной термической стабильности) в качестве основного материала, примеси могут быть добавлены с помощью процесса, известного как «легирование», чтобы получить различные слои транзистора. вести себя как требуется.

    Основные области применения BJT

    Хотя оригинальной технологии уже почти 70 лет, биполярные транзисторы по-прежнему широко используются для усиления и коммутации сигналов. В цифровых схемах они используются для усиления радиочастот и переключения больших токов.

    При работе с высокоскоростной цифровой логикой биполярные транзисторы часто сочетаются с полевыми транзисторами на основе металл-оксид-полупроводник (известными как MOSFET-транзисторы). Эти транзисторы жизненно важны для использования радиочастот и являются неотъемлемыми компонентами микросхем высокого класса.

    Возможно, для тех, кто имеет склонность к теоретической физике и исследованию космоса, более интересным будет то, что биполярные транзисторы в сочетании с полевыми МОП-транзисторами позволяют использовать транзисторы Шокли в ускорителях частиц. Эти ускорители открывают тайны Вселенной в относительно чистом производстве энергии, обеспечиваемой ядерными реакторами, и через множество спутников на орбите вокруг Земли и за ее пределами.

    Вернувшись на Землю, транзисторы с биполярным переходом составляют основу многих имеющихся в продаже электронных усилителей и термометров, используемых во многих отраслях.Эти типы транзисторов также используются для сжатия сигналов, чтобы их могли обрабатывать схемы без биполярных транзисторов.

    Кроме того, BJT являются наиболее часто используемым типом транзисторов, используемых в следующих схемах:

    Логические схемы

    Логические схемы используются для выполнения логических операций в вычислениях. Существует два основных типа логических схем: комбинационные схемы и схемы состояния.

    Схемы усилителя

    Как следует из названия, схемы усилителя используются для усиления сигнала таким образом, чтобы выходной сигнал превышал входной сигнал, наряду с аналогичной формой волны

    Колебательные цепи

    Схема этого типа создает период или колебательный сигнал, который используется для преобразования постоянного тока в переменный.

    Цепи мультивибратора

    Этот тип схемы используется в устройствах с двумя состояниями, таких как таймеры. Они генерируют импульсные сигналы и используют пассивные элементы, такие как резисторы и конденсаторы, для определения состояния выхода.

    Цепи формирования волны

    Этот тип схемы используется для изменения формы сигнала, чтобы гарантировать, что напряжение не превышает заданного значения. Это не влияет на остальную часть сигнала.

    Цепи обнаружения и демодуляции

    Эти типы схем используются для извлечения исходного сигнала из модулированного сигнала.Они восстанавливают информацию или сообщение, которое было оставлено на несущей радиоволне в передатчике. Выходной сигнал может быть в виде аналогового звука, изображений или двоичных данных.

    Типы биполярных транзисторов

    Биполярные переходные транзисторы сконструированы с использованием «слоев». Эти уровни могут быть в конфигурации NPN или PNP. В слое NPN (отрицательный-положительный-отрицательный) транзистор «включается», когда ток протекает через базовый вывод.В качестве альтернативы, если BJT состоит из слоев PNP (положительный-отрицательный-положительный), транзистор будет включаться только тогда, когда через базу не протекает ток.

    Как упоминалось выше, биполярные транзисторы также могут усиливать ток. В многоуровневой конфигурации NPN вы можете усилить ток, подав небольшой ток на положительно заряженную клемму (в данном случае на базовую клемму). Электроны, притянутые к полярности базовой клеммы, будут перемещаться от эмиттера к коллектору, который усиливает ток между двумя слоями N-типа.

    BJT: тогда и сейчас

    Понимание того, как работают эти транзисторы, необходимо, если вы интересуетесь современной электроникой и хотите сделать карьеру в этой области. Во многих отношениях мир технологий постоянно развивается. Когда все меняется с молниеносной скоростью, приятно осознавать, что компоненты, которые 70 лет назад предвещали век вычислительной техники и компьютеров, остаются жизненно важными компонентами и по сей день.

    Если вы хотите узнать больше о транзисторах с биполярным переходом, вы можете рассмотреть возможность получения сертификата об обучении техника-электромеханика.Эта онлайн-программа может подготовить вас к захватывающей карьере в области электромеханических систем.

     

    типов транзисторов | Electrical4U

    Классификация на основе структуры транзистора

    Транзисторы с точечным контактом

    Это были самые первые германиевые транзисторы, которые работали на основе сложного и ненадежного электрического процесса формовки, из-за чего они довольно часто выходили из строя. Кроме того, они имели коэффициент усиления по току с общей базой α больше 1 и демонстрировали отрицательное сопротивление.

    Транзистор с биполярным переходом (BJT)

    BJT представляют собой транзисторы с тремя выводами (эмиттер, база и коллектор) и, следовательно, имеют два перехода, а именно переход база-эмиттер и переход коллектор-база. Это управляемые током устройства, ток проводимости которых зависит как от основных, так и от неосновных носителей заряда (следовательно, биполярных). Кроме того, это может быть либо (i) npn-транзистор с основными носителями заряда в виде электронов, либо (ii) pnp-транзистор с основными носителями заряда в виде дырок, в зависимости от их природы легирования.Помимо этого, многие другие типы биполярных транзисторов:

    • Биполярный транзистор с гетеропереходом:

      Они подходят для высокочастотных приложений и имеют области эмиттера и базы, изготовленные из различных полупроводниковых материалов.

    • Транзистор Шоттки или транзисторы с зажимом Шоттки:

      Эти устройства используют барьер Шоттки, чтобы избежать насыщения транзистора.

    • Лавинные транзисторы:

      Это специально разработанные транзисторы, работающие в области лавинного пробоя (где рабочее напряжение будет больше напряжения пробоя) и обладающие очень высокими скоростями переключения.

    • Транзисторы Дарлингтона:

      Это транзисторы, в которых два отдельных транзистора соединены каскадом таким образом, что результирующее устройство обладает очень высоким коэффициентом усиления по току.

    • Транзистор с несколькими эмиттерами:

      Транзистор типа специально разработан для реализации логической операции И-НЕ.

    • Транзистор с несколькими базами:

      Используется для усиления сигналов очень низкого уровня, присутствующих в шумной среде, путем конструктивного добавления сигнала, но стохастического добавления случайного шума.

    • Диффузионный транзистор:

      Они образуются путем диффузии полупроводникового материала с необходимыми добавками.

    Полевой транзистор (FET)

    Это управляемые напряжением транзисторы с тремя выводами, в которых вывод затвора управляет потоком тока между выводами источника и стока. Их также называют униполярными устройствами, так как их ток проводимости обусловлен только основными носителями заряда, в соответствии с которыми они могут быть либо n-канальными (основными носителями заряда являются электроны) полевыми транзисторами, либо p-канальными (основными носителями заряда являются дырки) полевыми транзисторами. .Кроме того, полевые транзисторы можно классифицировать как

    • Полевые транзисторы с переходом (JFET):

      JFET могут быть либо pn JFET, либо Metal Semiconductor FET (MESFET) в зависимости от того, имеют ли они pn переход или барьерный переход Шоттки.

    • Металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) или полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET):

      Эти устройства имеют изолирующий слой под выводом затвора, что обеспечивает очень высокое входное сопротивление. Они могут быть либо в режиме истощения, либо в режиме улучшения в зависимости от того, имеют ли они ранее существовавший канал или нет, что, в свою очередь, влияет на их поведение при наличии и отсутствии напряжения на затворе.

    • МОП-транзистор с двумя затворами (DGMOSFET):

      Они особенно полезны в радиочастотных приложениях и имеют два последовательных элемента управления затвором.

    • Транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT) или гетероструктурный полевой транзистор (HFET):

      Они характеризуются наличием гетероперехода, который состоит из различных материалов по обе стороны от перехода и используется в очень высоких микроволновых частотах. Приложения. Другие варианты этих устройств включают метаморфный HEMT, псевдоморфный HEMT (PHEMT), индуцированный HEMT, гетероструктурный полевой транзистор с изолированным затвором (HIGFET) и полевой транзистор с модулированным легированием (MODFET).

    • FinFET:

      Это транзисторы с двойным затвором, эффективная ширина канала которых определяется тонким кремниевым «плавником», образующим корпус устройства.

    • Вертикальный МОП-транзистор (VMOS):

      Это устройство конструктивно похоже на МОП-устройство, за исключением того, что они имеют V-образную канавку, что увеличивает их сложность и стоимость.

    • UMOS FET:

      Это полевые транзисторы с траншейной структурой, почти аналогичные VMOS, за исключением того факта, что они имеют U-образную канавку вместо V-образной канавки.

    • TrenchMOS:

      Полевые транзисторы, основанные на этой технологии, имеют вертикальную структуру с выводами истока и стока вверху и внизу соответственно.

    • Металл-нитрид-оксид-полупроводник (MNOS):

      Этот тип транзистора является дополнением к МОП-технологии и использует нитрид-оксид в качестве изолирующего слоя.

    • Полевые транзисторы с эпитаксиальным диодом с быстрым обратным или быстрым восстановлением (FREDFET):

      Это сверхбыстрые полевые транзисторы с возможностью быстрого отключения внутреннего диода.

    • Полевые транзисторы с истощением (DEPFET):

      Эти полевые транзисторы формируются на полностью обедненных подложках.

    • Туннельный полевой транзистор (TFET):

      Они работают по принципу квантового туннелирования и широко используются в электронике с низким энергопотреблением, включая цифровые схемы.

    • Ионочувствительный полевой транзистор (ISFET):

      Этот полевой транзистор использует концентрацию ионов в растворе для регулирования величины тока, протекающего через него. Эти устройства широко используются в области биомедицины и мониторинга окружающей среды.

    • Биологически чувствительный полевой транзистор (BioFET):

      В этих полевых транзисторах биологические молекулы, которые связываются с выводом затвора, изменяют его распределение заряда и изменяют проводимость канала. Среди этих устройств существует множество вариаций, таких как EnFET, ImmunoFET, GenFET, DNAFET, CPFET, BeetleFET и т. д. в области искусственного интеллекта.

    • Органические полевые транзисторы (OFET):

      Эти полевые транзисторы имеют структуру, основанную на концепции тонкопленочных транзисторов, и используют органические полупроводники в качестве каналов. Они широко используются в области биоразлагаемой электроники.

    • МОП ПТ:

      Это полевые транзисторы с областью кристалла, состоящей из основных ячеек шестиугольной формы, которые, в свою очередь, уменьшают размер кристалла при одновременном увеличении плотности каналов.

    • Полевой транзистор на углеродных нанотрубках (CNTFET):

      Этот полевой транзистор содержит канал, изготовленный из углеродных нанотрубок (одиночных или массивных) вместо объемного кремния.

    • Графеновый наноленточный полевой транзистор (GNRFET):

      Эти полевые транзисторы используют графеновые наноленты в качестве материала для канала.

    • Полевой транзистор с вертикальной щелью (VeSFET):

      Это двухзатворные полевые транзисторы с вертикальной кремниевой щелью, не что иное, как узкий проход кремния между двумя большими областями кремния.

    • Квантовые полевые транзисторы (QFET):

      Эти транзисторы отличаются очень высокой скоростью работы и работают по принципу квантового туннелирования.

    • Т-образный полевой транзистор (ITFET):

      У них есть часть устройства, выступающая вертикально из горизонтальной плоскости.

    • Тонкопленочный переходник (TFT):

      Тонкие пленки активного полупроводника, изолятора и металла нанесены на непроводящую подложку, такую ​​как стекло.

    • Баллистические транзисторы:

      Используются в высокоскоростных интегральных схемах и работают за счет электромагнитных сил.

    • Электролит-оксид-полупроводник FET (EOSFET):

      В них металлическая часть стандартных MOSFET заменена раствором электролита, и они используются для обнаружения активности нейронов.

    Классификация на основе их функции

    1. Транзисторы для малых сигналов:

      Транзисторы этого типа в основном используются для усиления сигналов низкого уровня (редко для переключения) и могут быть npn или pnp по своей природе.

    2. Небольшие переключающие транзисторы:

      Они широко используются для целей переключения, хотя их можно использовать и для процесса усиления. Эти транзисторы доступны как в npn, так и в pnp формах.

    3. Силовые транзисторы:

      Используются в качестве усилителей мощности в приложениях большой мощности и могут быть транзисторами npn, pnp или Дарлингтона.

    4. Высокочастотные транзисторы:

      Они также известны как ВЧ-транзисторы и используются в высокоскоростных переключающих устройствах, в которых слабые сигналы работают на высоких частотах.

    5. Фототранзистор:

      Это двухконтактные светочувствительные устройства, представляющие собой не что иное, как стандартные транзисторы, которые имеют светочувствительную область вместо базовой области.

    6. Однопереходные транзисторы:

      Эти транзисторы используются исключительно в качестве переключателей и не подходят для усиления.

    7. Биомедицинские и экологические транзисторы:

      Они используются в области биомедицины и экологического зондирования.

    В дополнение к ним также существует биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), который сочетает в себе характеристики как биполярных транзисторов, так и полевых транзисторов, поскольку в нем используется изолированный затвор для управления биполярным силовым транзистором, действующим как переключатель.Существуют также устройства, состоящие из двух туннельных переходов, окружающих управляемый затвором остров, называемые одноэлектронными транзисторами (SET).

    Некоторые транзисторы, такие как беспереходные нанопроводные транзисторы (JNT), даже не имеют затворного перехода, что приводит к более плотным и дешевым микросхемам. Наконец, следует отметить, что это лишь несчетное количество типов транзисторов среди множества типов, представленных на рынке.

    ТРАНЗИСТОРЫ

     

    ТРАНЗИСТОРЫ ТРАНЗИСТОРЫ
    Транзистор представляет собой электронное устройство, способное выполнения большинства функций вакуумных ламп.Это очень мало, легкий вес и не требует обогревателя. Он также механически прочный и не улавливает паразитные сигналы. Транзисторы получили широкое распространение. уже более десяти лет, но по сравнению с некоторыми компонентами они на замену они относительно новые. По мере продвижения исследований новые открытия часто приводят к модификации некоторых элементов теории транзисторов.

    Транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из материалов двух типов. каждый из которых проявляет электрические свойства.Полупроводники – это материалы чьи резистивные характеристики находятся примерно посередине между этими хороших проводников и изоляторов. Интерфейс между частями называется перекресток. Селеновые и германиевые диоды (выпрямители) являются примерами такие устройства и называются переходными диодами. Большинство транзисторов изготовлено германия, к которому добавляют определенные примеси для придания определенных свойств. Используемые примеси обычно представляют собой мышьяк или индий.

    Тип транзистора, который может использоваться в некоторых приложениях на месте триодной лампы является «переходным» транзистором, который на самом деле имеет два соединения.Он имеет эмиттер, базу и коллектор, соответствующие катод, сетка и пластина соответственно в триодной лампе. Переходные транзисторы бывают двух типов: тип NPN и тип PNP (см. рис. 8-224).

    Теория работы транзистора

    Перед объяснением работы транзистора и значения «N» и «P», необходимо рассмотреть теорию действия транзистора.

    Электрон — отрицательно заряженная частица. В любом материале есть это электроны, удаленные друг от друга на какое-то незначительное расстояние. Всякий раз, когда есть электрон, есть отрицательный заряд. Атом полупроводника материал имеет определенное количество электронов, в зависимости от типа материал. Если один из электронов удалить, дырка, из которой электроны перемещенный электрон более положителен, чем удаленный электрон.

    Считается, что дырка имеет положительный заряд.Если электрон из соседний атом движется в дырку, дырка, по-видимому, движется к место, откуда пришел электрон. Отверстие на самом деле не движется; это заполняется в одном месте и формируется в другом. В А на рис. 8-225 электроны представлены черными точками, а отверстия — пунктирными кружками.

    В B на рис. 8-225 электроны переместились на одну позицию влево. их положения, занятого в A на рис. 8-225. По сути, отверстия имеют, поэтому переместил на один пробел вправо.

    Движение электронов является текущим. В этом же смысле движение отверстий также является текущим. Электронный ток движется в одном направлении; отверстие ток течет в обратном направлении. Движение заряда равно ток. В транзисторах как электроны, так и дырки действуют как носители тока.

    В транзисторах материалы, называемые N-материалами и P-материалами используются. N-материалы богаты электронами и, следовательно, электроны выступают в роли носителей.В P-материале отсутствуют электроны, поэтому имеет отверстия в качестве носителей.

    Транзистор NPN не взаимозаменяем с транзистором PNP и наоборот наоборот Однако, если все источники питания перепутаны местами, их можно поменять местами.

    Поскольку для транзисторной схемы критична температура, должно быть достаточное охлаждение для транзисторов. Еще одна предосторожность наблюдать, что применимо к любой цепи: мощность никогда не должна сознательно применяться к разомкнутой цепи.

    Диоды

    На рис. 8-226 показан германиевый диод, состоящий из двух разных виды полупроводниковых материалов. С батареей, подключенной, как показано, положительные дырки и электроны отталкиваются батареей к переходу, вызывая взаимодействие между дырками и электронами. Это приводит к электроны, протекающие через переход к дыркам и к положительному клемма аккумулятора. Отверстия перемещаются к отрицательной клемме батарея.Это называется прямым направлением и представляет собой «высокий» ток.

    При подключении аккумулятора, как показано на рис. 8-227, отверстия и электроны должны быть оттянуты от соединения, и небольшое взаимодействие между дырки и электроны происходит на стыке. Это приводит к очень малому ток, называемый обратным током.

    Потенциал на электродах транзисторных диодов подается с батарея называется смещением.Это может быть как прямое, так и обратное смещение, т. то есть в направлении сильного тока или слабого тока.

    N-германий производится с добавлением примеси, такой как мышьяк дать ему избыток электронов. Мышьяк легко отдает свои электроны и может использоваться как носитель. P-германий имеет примесь, такую ​​как добавлен индий. Это забирает электроны у германия и оставляет дырки, или положительные носители.

    Стабилитроны

    Зенеровские диоды (иногда называемые «пробивными диодами») используются в основном для регулирования напряжения.Они разработаны так, что они сломаются (пропустить ток), когда потенциал цепи равен или превышает желаемого напряжения. Ниже желаемого напряжения стабилитрон блокирует схема, как и любой другой диод, смещенный в обратном направлении. Поскольку стабилитрон обеспечивает свободный поток в одном направлении, когда он используется в сети переменного тока. цепи необходимо использовать два диода, включенных в противоположных направлениях. Этот заботится об обоих чередованиях тока.

    Стабилитрон может использоваться во многих местах, где используется вакуумная трубка, заполненная газом. нельзя использовать, потому что он меньше по размеру и может использоваться в низком напряжении схемы.Газонаполненная трубка используется в цепях выше 75 вольт, но Стабилитрон можно использовать для регулирования напряжения до 3,5 вольт.

    Транзистор PNP

    На рис. 8-228 показана схема транзистора с питанием по батареям. Цепь эмиттера смещена от батареи Ee в прямом направлении. или сильноточное направление потока. Коллекторная цепь смещена от батареи E, в обратном или слаботочном направлении. Если переключатель в эмиттере цепь была замкнута (переключатель коллектора разомкнут), большой ток эмиттера мог бы поток, так как он смещен в прямом направлении.Если коллекторный переключатель были замкнуты (переключатель эмиттера разомкнут), протекал бы слабый ток, так как смещены в обратном направлении.

    При этом дырочный ток течет в обратном направлении в той же схеме, как показано на рисунке 8-229. Дырочный ток течет от положительной клеммы батареи, тогда как электрон ток возникает на отрицательной клемме. Работа с обоими переключателями закрытый такой же, как и у PNP-транзистора, за исключением того, что теперь эмиттер выбрасывает электроны вместо дырок в базу и коллектор, будучи положительный, соберет электроны.Вновь наблюдается значительный рост ток коллектора при замкнутом эмиттерном ключе. С эмиттерным переключателем открыт, ток коллектора будет мал, так как он смещен на обратный поток.

    На первый взгляд может показаться, что транзистор не может усиливать, т.к. в коллекторной цепи ток меньше, чем в эмиттерной. Помните, однако, что эмиттер смещен в прямом направлении и небольшой напряжение вызывает большой ток, который эквивалентен низкому сопротивлению.Коллекторная цепь смещена в обратном направлении, и большое напряжение вызывает небольшой ток, который эквивалентен высокому сопротивлению.

    Когда оба переключателя замкнуты, возникает явление, известное как действие транзистора. происходит. Излучатель, смещенный в прямом направлении, имеет положительный отверстия, выбрасываемые через соединение в область «N» основания. ( плюсовая клемма аккумулятора отталкивает отверстия через переход.) Коллектор, будучи смещенным отрицательно, теперь будет притягивать эти отверстия через соединение от базы к коллектору.

    Сбор отверстий коллектором вызывает гораздо больший реверс ток, чем был бы, если бы эмиттерный ключ был разомкнут. Большой увеличение тока обратного коллектора вызвано так называемым транзистором действие, при котором дырки от эмиттера переходят к коллектору. Вместо отверстия, протекающие через базу и обратно к эмиттеру, они протекают через коллектор, Ec и Ee к эмиттеру; фактический базовый ток очень небольшой.

    Сумма тока коллектора и тока базы равна току эмиттера.В типичных транзисторах ток коллектора может составлять 80-99% ток эмиттера, а оставшаяся часть течет через базу.

    Транзистор NPN

    На рис. 8-230 подключен NPN-транзистор. в цепь. Обратите внимание, что полярность батареи обратная. для PNP-транзистора. Но поменяв местами типы материалов транзисторов, эмиттер по-прежнему смещен в прямом направлении, а коллектор по-прежнему смещается в обратном направлении.

    В этой схеме слабый сигнал, подаваемый на входную клемму, вызывает небольшое изменение токов как эмиттера, так и коллектора; однако коллекционер будучи высоким сопротивлением, требуется лишь небольшое изменение тока для получения большие изменения напряжения. Поэтому на выходе появляется усиленный сигнал терминалы.

    Схема на этом рисунке называется усилителем с заземленной базой. потому что база общая для входа и выхода (эмиттер и коллектор) схемы.

    На рис. 8-231 показан другой тип цепи связь. Это называется усилителем с заземленным эмиттером и аналогично на обычный триодный усилитель. Эмиттер подобен катоду, т. основание в виде сетки, а коллектор в виде пластины. Коллекционер необъективен для обратного течения.

    Если входной сигнал имеет положительное значение, как показано на рис. 8-231, это поможет смещению и увеличит ток базы и эмиттера. Это увеличивает ток коллектора, делая верхнюю выходную клемму более отрицательный.В следующем полупериоде сигнал будет противодействовать смещению и уменьшаться. ток эмиттера и коллектора. Следовательно, выход будет положительным. Он на 180° не совпадает по фазе с входным сигналом, как и в обычном ламповый усилитель на триоде.

    Поскольку ток базы составляет очень небольшую часть от общего тока эмиттера, требуется лишь очень небольшое изменение базового тока, чтобы вызвать большое изменение в токе коллектора. Поэтому он снова усиливает сигнал. Эта схема имеет самый высокий коэффициент усиления (выход/вход) среди различных транзисторных усилителей.Транзистор PNP также можно было бы использовать, если бы полярность батареи была обратной.

    Использование транзисторов

    Транзисторы могут использоваться во всех приложениях, где используются электронные лампы, в пределах определенных ограничений, налагаемых их физическими характеристиками. Основным недостатком транзисторов является их малая выходная мощность и ограниченный Диапазон частот. Однако, поскольку они составляют примерно одну тысячную физический размер вакуумной трубки, их можно использовать в компактном оборудовании.Их вес, составляющий примерно одну сотую веса вакуумной трубки, составляет оборудование намного легче. Их жизнь примерно в три раза больше, чем вакуумной лампы, а их потребляемая мощность составляет всего одну десятую от из вакуумной трубки.

    Транзисторы могут быть необратимо повреждены из-за перегрева или неправильной полярности источника питания. По этой причине необходимо соблюдать осторожность при установке их в цепь, чтобы предотвратить эти условия.

    Транзисторы можно устанавливать в миниатюрные ламповые патроны или впаивать непосредственно в цепи.Техническое обслуживание не требуется на них, кроме как удалить и заменить их по мере необходимости.

    При первом отслеживании транзисторных цепей могут возникнуть проблемы. опытный в понимании из схемы, является ли транзистор NPN или PNP. См. рис. 8-232, на котором показан схематический символ для двух типов транзисторов. Обратите внимание на стрелку в линии эмиттера. Когда эта стрелка указывает в сторону от основания, это NPN; если стрелка направленный к базе, это PNP-транзистор.

    Простое правило для определения типа транзистора PNP или NPN выглядит следующим образом: если это PNP, центральная буква «N» указывает на отрицательный база или, другими словами, что база будет проводить более свободно на отрицательном заряд. Если транзистор является NPN, «P» указывает на положительную базу. и транзистор будет проводить более свободно при положительном базовом заряде.


    Так как существуют разные типы транзисторов на основе метода используемых при их изготовлении, существует несколько способов идентификации транзистора в цепи как NPN или PNP.Один из методов, используемых для идентификации тип транзистора, называемый переходным транзистором, показан на рисунке 8-233. В этом случае метод, используемый для определения того, какой из трех проводов к транзистору подключен вывод базы, который является выводом коллектора, и какой вывод эмиттера зависит от физического расстояния между выводами. Обратите внимание, что два отведения расположены близко друг к другу, а одно отведение дальше друг от друга. Центральный лидер всегда является базой. Ближайший к основанию вывод вывод эмиттера, а вывод дальше — это вывод коллектора.Схема показанное на этом рисунке, справедливо для всех транзисторов с переходным типом. Для получения подробной информации о любом транзисторе обратитесь к соответствующему изготовителю. следует ознакомиться с публикациями.
      

    Новый finFET, перспективный для транзисторов меньшего размера и более мощных микросхем

    10 ноября 2009 г.

    Новый finFET, перспективный для транзисторов меньшего размера и более мощных чипов

    ЗАПАДНЫЙ ЛАФАЙЕТ, Индиана- Исследователи из Университета Пердью добились успехов в разработке транзистора нового типа, в котором используется ребристая структура вместо традиционной плоской конструкции, что, возможно, позволит инженерам создавать более быстрые и компактные схемы и компьютерные чипы.

    Ребра сделаны не из кремния, как у обычных транзисторов, а из материала под названием арсенид индия-галлия. Исследователи со всего мира, получившие название finFET (полевые транзисторы с ребрами), работают над совершенствованием устройств в качестве потенциальных замен обычных транзисторов.

    В работе под руководством Пейде Йе, адъюнкт-профессора электротехники и вычислительной техники, исследователи Purdue первыми создали finFET с использованием технологии, называемой осаждением атомного слоя. Поскольку осаждение атомных слоев широко используется в промышленности, новый метод finFET может представлять собой практическое решение для преодоления грядущих ограничений обычных кремниевых транзисторов.

    «Мы только что продемонстрировали доказательство концепции», сказал Е.

    Результаты подробно описаны в трех исследовательских работах, представленных на Международной конференции по электронным устройствам 12 декабря.7-9 в Балтиморе. Работу возглавляет докторант Яньцин Ву, который внес значительный вклад в две статьи.

    finFET могут позволить инженерам обойти проблему, угрожающую разрушить электронную промышленность. Промышленности потребуются новые технологии, чтобы идти в ногу с законом Мура, неофициальным правилом, утверждающим, что количество транзисторов на компьютерном чипе удваивается примерно каждые 18 месяцев, что приводит к быстрому прогрессу в компьютерах и телекоммуникациях. Удвоение количества устройств, которые могут поместиться на компьютерном чипе, приводит к аналогичному увеличению производительности.Однако становится все труднее продолжать уменьшать размеры электронных устройств, изготовленных из обычных полупроводников на основе кремния.

    Помимо того, что транзисторы finFET позволяют создавать транзисторы меньшего размера, они также могут проводить электроны как минимум в пять раз быстрее, чем обычные кремниевые транзисторы, называемые MOSFET, или полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник.

    «Потенциальное увеличение скорости очень важно», сказал Е. «FinFET могут позволить промышленности не только создавать устройства меньшего размера, но и гораздо более быстрые компьютерные процессоры.»

    Транзисторы содержат важные компоненты, называемые затворами, которые позволяют устройствам включаться и выключаться и направлять поток электрического тока. В современных чипах длина этих ворот составляет около 45 нанометров, или миллиардных долей метра.

    Полупроводниковая промышленность планирует уменьшить длину затвора до 22 нанометров к 2015 году. Однако дальнейшее уменьшение размера и повышение скорости с использованием кремния, скорее всего, невозможно, а это означает, что для продолжения прогресса потребуются новые конструкции и материалы.

    Арсенид индия-галлия входит в число нескольких многообещающих полупроводниковых сплавов, изучаемых для замены кремния. Такие сплавы называются материалами III-V, потому что они сочетают в себе элементы из третьей и пятой групп таблицы Менделеева.

    Создание транзисторов меньшего размера также потребует поиска нового типа изолирующего слоя, необходимого для отключения устройств. Поскольку длина затвора составляет менее 22 нанометров, изолятор из диоксида кремния, используемый в обычных транзисторах, не работает должным образом и, как говорят, «просачивает» электрический заряд.

    Одним из возможных решений этой проблемы с утечками является замена диоксида кремния материалами с более высокими изоляционными свойствами или «диэлектрической проницаемостью», такими как диоксид гафния или оксид алюминия.

    Исследовательская группа Purdue сделала это, создав finFET, которые включают ребро из арсенида индия-галлия с так называемым изолятором «high-k». Предыдущие попытки использовать finFET на основе арсенида индия-галлия для создания устройств не увенчались успехом, поскольку из схемы протекает слишком большой ток.

    Исследователи первыми «вырастили» диоксид гафния на finFET, изготовленных из материала III-V, с помощью осаждения атомных слоев. Этот подход может позволить создавать транзисторы с использованием самых тонких изолирующих слоев — толщиной всего в один атомный слой.

    Ребристая конструкция имеет решающее значение для предотвращения утечки тока, отчасти потому, что вертикальная конструкция может быть окружена изолятором, в то время как плоское устройство имеет изолятор только с одной стороны.

    Работа финансируется Национальным научным фондом и Консорциумом исследований полупроводников и базируется в Центре нанотехнологий Birck в Парке открытий Пердью.

    Писатель: Эмиль Венере, 765-494-4709, [email protected]

    Источник: Peide Ye, 765-494-7611, [email protected]

    Служба новостей Purdue: (765) 494-2096; [email protected]

    Примечание для журналистов: Электронную копию одной из газет можно получить у Эмиля Венера, 765-494-4709, [email protected]

    ПОДПИСЬ К ИЗОБРАЖЕНИЮ:

    Исследователи добились прогресса в разработке новых типов транзисторов, называемых finFET, которые используют ребристую структуру вместо традиционной плоской конструкции, что, возможно, позволит инженерам создавать более быстрые и компактные схемы и компьютерные чипы.Ребра сделаны не из кремния, а из материала под названием арсенид индия-галлия, как показано на этом рисунке. (Центр нанотехнологий Бирк, Университет Пердью)

    Изображение качества публикации доступно по адресу https://www.purdue.edu/uns/images/+2009/ye-finfets.jpg


    РЕЗЮМЕ

    Первая экспериментальная демонстрация 100-нм InGaAs FinFET с инверсионным режимом с помощью травления боковой стенки без повреждений

    Ю.К. Ву, Р.С. Ван, Т. Шен, Дж.Дж. Гу и П. Д. Е

    Школа электротехники и вычислительной техники, Центр нанотехнологий Birck
    Университет Пердью

    Продемонстрирован первый хорошо себя зарекомендовавший InGaAs FinFET инверторного типа с длиной затвора до 100 нм и ALD Al2O3 в качестве диэлектрика затвора. Используя метод травления боковой стенки без повреждений, изготавливаются и охарактеризовываются FinFET с Lch до 100 нм и WFin до 40 нм. В отличие от сильного эффекта короткого канала (SCE) планарных InGaAs MOSFET при аналогичной длине затвора, finFET имеют гораздо лучший электростатический контроль и показывают улучшенный S.S., DIBL и VT скатываются и меньше деградируют при повышенных температурах. SCE полевых МОП-транзисторов III-V значительно улучшен за счет трехмерной конструкции структуры. Также представлена ​​более точная оценка Dit из S.S.


    На домашнюю страницу службы новостей

    Основы транзисторов

    Основы транзисторов

    НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ИНДЕКСНУЮ СТРАНИЦУ

    ТРАНЗИСТОРЫ

    В.Райан 2002 — 09

    PDF-ФАЙЛ — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ВЕРСИИ ДЛЯ ПЕЧАТИ РАБОЧАЯ ТАБЛИЦА НА ОСНОВЕ УПРАЖНЕНИЯ НИЖЕ

    Транзисторы можно рассматривать как тип переключателя, т.к. может много электронных компонентов. Они используются в различных схемах и вы обнаружите, что схема, построенная в школе, редко Технологический отдел не содержит хотя бы одного транзистора.Они есть занимает центральное место в электронике, и есть два основных типа; НПН и ПНП. Большинство схемы, как правило, используют NPN. Есть сотни транзисторов, которые работают при разных напряжениях, но все они попадают в эти две категории.

         
       

    ДВА ПРИМЕРА РАЗЛИЧНЫЕ ФОРМЫ ТРАНЗИСТОРА

    Транзисторы изготавливаются различной формы, но у них три вывода (ножки).
    BASE — вывод, отвечающий за активацию транзистора.
    КОЛЛЕКТОР — положительный вывод.
    ЭМИТТЕР — отрицательный вывод.
    На приведенной ниже схеме показано условное обозначение транзистора NPN . Они не всегда располагайте, как показано на схемах слева и справа, хотя вкладка на типе, показанном слева, обычно находится рядом с эмиттер.

    ведет на транзистор не всегда может быть в таком расположении. При покупке транзистор, в инструкциях обычно четко указывается, какой вывод является БАЗА, ИЗЛУЧАТЕЛЬ или КОЛЛЕКТОР.

       

     

       

    ПРОСТОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА

       

    СХЕМА А

    СХЕМА «В»

       

    На схеме ‘A’ показан NPN-транзистор, часто используется как тип переключателя.Небольшой ток или напряжение на База позволяет большему напряжению проходить через два других провода (от коллектора к эмиттеру ).

    Схема, показанная на схеме B , основана на транзисторе NPN. При нажатии переключателя ток проходит через резистор в база транзистора. Затем транзистор позволяет току поток от +9 вольт к 0vs, и лампа загорается.

    Транзистор должен получать напряжение на своей базе и до такое бывает лампа не горит.

    Резистор присутствует для защиты транзистора, так как он может быть поврежден легко из-за слишком высокого напряжения/тока. Транзисторы — вещь необходимая. компонент во многих цепях и иногда используются для усиления сигнала.

       
     
       

    НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОДРОБНЕЕ О ТРАНЗИСТОРЫ (ПАРЫ ДАРЛИНГТОНА)

       

    НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ УКАЗАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ СТРАНИЦА

       
     
       
     

     

       
       
       

    Основы, типы и применение транзисторов ~ Techno Genius

    Введение в транзисторы:

    Первоначально транзистор был разработан в Bell Laboratories в 1948 году.Транзисторы являются своего рода переключателем и могут применяться во многих электронных устройствах. Транзисторы задействованы во многих схемах. Вы можете найти транзисторы почти во всех электронных устройствах, они являются обязательным элементом в электронной промышленности. Транзисторы в основном бывают двух типов — PNP и NPN. Максимальные схемы используются с транзисторами NPN. Существует несколько транзисторов, и все они работают при разных напряжениях, но все эти транзисторы относятся только к этим двум категориям.

    Транзисторы изготавливаются человеком различной формы, но у них есть 3 ножки: —

      BASE — это передняя ножка, отвечающая за активацию транзистора.

    НПН Транзистор:

    Под NPN мы подразумеваем отрицательный-положительный-отрицательный транзистор. Транзисторы NPN содержат положительный слой, расположенный между двумя отрицательными слоями. Где NPN является наиболее распространенным типом транзистора с биполярным переходом (BJT), который используется во многих схемах.

    На приведенной выше схеме транзистора NPN показано, что транзистор используется в качестве переключателя.Небольшое напряжение или ток в нижней части позволяет более высокому напряжению проходить через две другие ветви от коллектора к эмиттеру. На второй приведенной выше схеме транзистора NPN показано, что при нажатии переключателя ток проходит через резистор в нижней части транзистора. Затем транзистор позволяет току проходить от напряжения +9 до 0 вольт, и лампочка лампы загорается.

    Транзистор должен собрать напряжение на своем «дне», и пока этого не произойдет, лампа не светится.Резистор существует для защиты транзистора, так как он может быть быстро поврежден чрезвычайно высоким напряжением или током. Транзисторы являются жизненно важным компонентом во многих цепях и иногда используются для усиления сигнала.

    ПНП Транзистор:

    Противоположностью NPN-транзистора является PNP-транзистор. По сути, в конструкции этого типа транзистора 2 диода перевернуты по отношению к типу NPN, обеспечивающему схему «положительно-отрицательно-положительно», со стрелкой à, которая также описывает клемму эмиттера, которая в этот момент находится внутри эмблемы транзистора.

    Все поляризации для PNP-транзистора перевернуты, смысл этого в том, что он «сбрасывает» ток на свое дно, в отличие от NPN-транзистора, который «подает» ток через свое дно. Основное различие между двумя типами транзисторов заключается в том, что дырки являются более важными переносчиками для транзисторов PNP, в то время как электроны являются важными переносчиками для транзисторов NPN.

    Транзисторы PNP вносят в игру незначительный ток базы и отрицательное напряжение на дне, чтобы направлять гораздо больший ток коллектора эмиттера.Проще говоря, для транзистора PNP эмиттер является дополнительным плюсом по отношению к базе, а также по отношению к коллектору.

    Структура транзистора PNP включает 2 полупроводниковых вещества P-типа по обе стороны от вещества N-типа, как показано на рисунке ниже.

    Смещение транзистора:

    Для надлежащего функционирования схемы важно смещать транзистор с помощью резисторных систем. Рабочая точка — это точка характеристики производительности, которая показывает напряжение коллектор-эмиттер и ток коллектора при нулевом входном сигнале.Рабочая точка также называется точкой покоя (Q-Point) или точкой смещения.

    Смещение означает подачу конденсаторов, резисторов или напряжения питания и т. д. для обеспечения соответствующих рабочих характеристик транзисторов. Смещение постоянного тока используется для получения постоянного тока коллектора при точном напряжении коллектора. Значение этого напряжения и силы тока выражено в выражениях Q-Point. В схеме транзисторного усилителя IC (максимум) — это максимальный ток, который может протекать через транзистор, а VCE (максимум) — это максимальное напряжение, допустимое для всей машины.

    Режимы смещения транзистора:
    1. Смещение тока  – Как показано на рисунке 1 st ниже, для смещения базы используются 2 резистора RB и RC. Используемые в схеме резисторы создают начальную зону функционирования транзистора с постоянным током смещения. Транзистор смещается вперед с положительным напряжением смещения основания по всему RB. Следовательно, ток через RB равен IB = (Vcc – VBE) / IB.
    2. Смещение обратной связи — Как показано на рисунке 2 nd ниже, основное смещение достигается за счет напряжения коллектора.Обратная связь коллектора обеспечивает постоянное смещение транзистора в динамической области. Когда ток коллектора увеличивается, напряжение на коллекторе уменьшается. Это уменьшает нижний привод, который, в свою очередь, уменьшает ток коллектора. Эта схема обратной связи идеально подходит для транзисторных усилителей.
    3. Двойное смещение обратной связи  – Как показано на рисунке 3 rd ниже, использование двух резисторов RB1 и RB2 повышает стабильность с учетом отклонений бета за счет увеличения потока тока через нижние резисторы смещения.В этой схеме ток RB1 эквивалентен 10 % тока в коллекторе.
    4. Смещение с делением напряжения — Как показано на рисунке 4 th ниже, смещение с делением напряжения, в котором 2 резистора RB1 и RB2 подключены к нижней части транзисторов, создавая систему разделения (деления) напряжения. Транзистор получает смещения за счет падения напряжения на RB2. Такая схема смещения широко используется в схемах усилителей.
    5. Двойное смещение базы  – 5-й рисунок, показанный ниже, демонстрирует двойную обратную связь для устойчивости.Он использует обратную связь как коллектора, так и эмиттера, чтобы повысить устойчивость за счет управления током коллектора.

    Характеристики транзистора

    :

    Чтобы узнать характеристики транзистора, транзистор работает либо по обычной схеме эмиттера, либо по схеме общего основания. Давайте возьмем NPN-транзистор, работающий по схеме с общим эмиттером. Как и ранее, транзистор практически не работает, когда входная сторона смещена вперед, а выходная сторона смещена в обратном направлении.Амперметр объединен последовательно с коллектором и базой для расчета нижнего тока и тока коллектора соответственно. Вольтметры соединены параллельно для расчета входного напряжения (VBE) и выходного напряжения (VCE). Чтобы узнать характеристики, выходной коэффициент, в частности, VCE, поддерживается стабильным, и рассчитывается отклонение входного тока от входного напряжения, и аналогичное построение на графике (ниже) (VBE v/s IB). Единица кривых может быть разработана путем изменения VCE. График символизирует характеристики смещенного в прямом направлении PN-перехода.

    Наклон графика на указанном наконечнике обеспечивает входное сопротивление

    Теперь, чтобы узнать выходные характеристики, входной ток поддерживается постоянным, вычисляются переменные выходное напряжение и выходной ток, а также строится график (см. выше). Он символизирует характеристики диода с PN-переходом с обратным смещением.

    Выходное сопротивление можно рассчитать по графику. Выходное сопротивление — это отношение выходного напряжения к выходному току при стабильном входном токе.

    Если быть точным —

    Выходные характеристики показывают, что IC быстро меняется в начале, но через некоторое время IC становится саморегулирующимся VCE, выглядя как насыщенный. Частное – практически стабильно и называется текущим приростом.

    Транзистор Операция:

    Транзистор, включенный в цепь, должен находиться в одном из следующих трех состояний:

    1. Отключение (отсутствие тока в разъеме), полезно для работы переключателя.
    2. В активной области (количество тока коллектора, превышающее напряжение эмиттера более чем на несколько десятых долей), полезно для целей усилителя
    3. При насыщении (напряжение коллектора на несколько десятых от напряжения эмиттера) более высокий ток полезен для целей «включения».

    Типы транзисторов:

    Ряд типов транзисторов используются в основном для целей переключения. В то время как другие могут использоваться как для усиления, так и для переключения.Ниже приведен список различных типов транзисторов:

    1. Транзисторы с биполярным переходом – Транзисторы с биполярным переходом состоят из трех частей: базы, коллектора и эмиттера. Там транзисторы токоуправляемые. Биполярные транзисторы бывают двух типов: PNP и NPN.
    2. Полевые транзисторы – Полевые транзисторы состоят из трех частей: стока, затвора и истока. Это устройства, управляемые напряжением.Напряжение, подаваемое на затвор, управляет протеканием тока от истока к стоку транзистора. Полевые транзисторы бывают двух типов: JFET и MOSFET.
    Типы транзисторов по функциям:
    1. Транзисторы слабого сигнала: Транзисторы слабого сигнала — это транзисторы, которые используются в основном для усиления сигналов низкого уровня, но могут также хорошо работать в качестве переключателей.
    2. Малые переключающие транзисторы: Малые переключающие транзисторы — это транзисторы, которые используются в основном в качестве переключателей, но могут также использоваться в качестве усилителей.Они бывают в формах NPN и PNP.
    3. Силовые транзисторы: Силовые транзисторы подходят для целей, в которых потребляется большое количество энергии — напряжение и ток. Коллектор транзистора соединен с металлическим основанием, которое выполняет роль радиатора для отвода избыточной мощности.
    4. Высокочастотные транзисторы: ВЧ-транзисторы — это транзисторы, которые используются для мельчайших сигналов, протекающих на высокой частоте, для целей высокоскоростного переключения.Высокочастотные транзисторы используются в усилителях и генераторах VHF, HF, CATV, UHF и MATV.
    5. Фототранзисторы:  Эти транзисторы чувствительны к свету. Фототранзисторы напоминают биполярный транзистор, в котором базовая ножка удалена и заменена светочувствительной областью.
    6. Однопереходные транзисторы: Однопереходные транзисторы представляют собой транзисторы с тремя ножками, которые полностью работают как переключатели, управляемые электричеством; эти транзисторы не используются в качестве усилителей.
    BC547 Транзистор:

    BC547 представляет собой биполярный транзистор с NPN-переходом. Транзистор символизирует передачу сопротивления, обычно используется для усиления тока. Небольшое количество тока в его нижней части контролирует большее количество тока на концах эмиттера и контроллера. BC547 в основном используется для функций переключения и усиления. Его максимальное усиление по току составляет 800. Его соответствующие транзисторы, а именно BC549 и BC548.

    BC547 используется в обычных схемах эмиттера для усилителей.Разделитель напряжения является универсально используемым режимом смещения. В целях переключения транзистор смещен так, что он остается полностью открытым, если на его дне есть сигнал. При отсутствии сигнала дна он автоматически полностью выключается.

    МОП-транзистор:

    МОП-транзистор представляет собой инструмент основного носителя, в котором ток в проводящем канале между источником и стоком регулируется напряжением, зависящим от затвора.

    NMOS-транзистор:

    NMOS — это МОП-транзистор N-типа.

    1. Основной носитель – электроны
    2. Положительное напряжение на затворе с учетом подложки увеличивает количество электронов в канале и, следовательно, увеличивает проводимость канала.
    3. Если напряжение затвора низкое по сравнению с Vt (пороговое напряжение), канал останавливается (крайне короткий ток между истоком и стоком).
    Транзистор
    PMOS:

    PMOS — это МОП-транзистор P-типа.

    1. Основной держатель – отверстия
    2. Приложенное напряжение отрицательно по отношению к подложке.

    Применение транзисторов

    :

    Общие области применения транзисторов включают аналоговые и цифровые переключатели, регуляторы мощности, усилители сигналов и контроллеры оборудования. Транзисторы также являются составными частями встроенных схем и самой современной электроники. Микропроцессоры снова и снова содержат более миллиарда транзисторов в каждом чипе.Транзисторы используются практически во всем: от плит до компьютеров и задающих ритм в самолетах.

    Первичные транзисторы были созданы в 1940 году как полупроводниковые заменители электронных ламп. В первые годы применения транзисторов включали в себя радиоприемники, телефонное оборудование, слуховые аппараты и т. д. ПК размером с комнату были пересмотрены, чтобы использовать транзисторы, уменьшая их размер и устраняя проблемы с чрезмерным нагревом. В отличие от электронных ламп, транзисторы малогабаритны, недороги и менее громоздки — они также прочны и не чувствительны к дрожанию или ударам.В нем не требуется время на прогрев, малое рабочее напряжение и увеличенный срок службы; транзистор быстро заменил большую часть технологии электронных ламп.

    .

0 comments on “Транзисторы виды: Страница не найдена — Практическая электроника

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.