Как работает транзистор: описание для чайников

Одним из важных достижений нашей эпохи считаются полупроводники. Без них невозможно создать компьютеры, телефоны, другую современную технику. Подробнее о том, что такое транзистор в схеме, и как устроен полупроводниковый прибор, будет рассказано в этой статье.

Особенности устройства

Полупроводниковые приборы – это группа элементов, которые имеют удельные сопротивления больше, нежели у проводников, но меньше, чем у диэлектриков. Их характерной особенностью является уменьшение этого параметра с увеличением температуры.


Полупроводник – это материал, из которого делают прибор. К нему присоединяются контакты из металла, похожие на ножки, которые присутствуют в корпусе устройства любого типа. Важно понять, из чего делают и как работает транзистор.

Простыми словами, транзистор – это уникальнейший радиоэлемент, с помощью которого можно усиливать, генерировать и преобразовывать электрические сигналы.

Транзистор на схеме выглядит как последовательное соединение элементов Н, П, Н типов. А чтобы полупроводниковое устройство пропускало через себя ток, на его базу постоянно должен подаваться сигнал.

Встречаются разные типы транзисторов – в зависимости от того, какое назначение они имеют:

  • Для усиления силы тока. Если между коллектором и эмиттером течет сильный ток, так называемый ток коллектора, то он будет меняться в зависимости от маленького тока базы.

  • В качестве электронного переключателя. Радиоприбор может включать и выключать ток. Если на входе он имеет маленькую величину, то на выходе эта величина увеличивается. В том случае, когда по проводникам течет ток большой величины, его можно плавно регулировать с помощью угла поворота рукоятки.

Подав управляющий сигнал на базу, можно включить полупроводниковый элемент, и через него потечет ток. Также его можно выключить. Работа транзистора в качестве электронного переключателя называется “ключевой режим”.

Транзистор имеет 3 вывода. Они называются по-разному, если виды транзисторов различаются. У биполярных электрических приборов существуют следующие слои:

  • эмиттер – область, в которую входят отрицательно заряженные частицы;
  • коллектор – выход электронов;
  • база, которая расположена по центру и управляет током в проводнике.

Полевые радиоэлектронные приборы имеют другие названия “ножек”:

  • затвор – это управляющий контакт;
  • сток;
  • исток.

Виды

Применение транзисторов позволяет классифицировать их в зависимости от принципа действия. А именно:

  • полевые;
  • биполярные;
  • комбинированные.

 Полевой

Полевым прибор именуется потому, что внутренний конденсатор создает электрическое поле. Оно позволяет электронам свободно перетекать через пластину, которая в обычном состоянии не является проводником тока. Главным является то, до какого напряжения зарядится конденсатор.

Чем сильнее  поле, тем легче электронам будет пройти по нему. Если же оно чрезвычайно слабое, то электроны не смогут пролетать через полупроводник.

В этом заключается минус полевого прибора. Необходимое напряжение для его открытия практически в 10 раз больше, чем у биполярного транзистора.

Плюс устройства состоит в том, что на пути электронов нет никакого перехода, поэтому отсутствует падение напряжения.

Таким образом, можно добиться очень маленького сопротивления внутри транзистора. Это позволяет оперировать с более высокими показаниями мощностей при тех же габаритах устройства.

Биполярный

Биполярные электроэлементы имеют простое устройство транзистора, представляющее собой 3 контакта:
  1. Коллектор. На него поступает высокий вольтаж, предназначенный для управления.
  2. База. Сюда подается ток, чтобы открыть кран.
  3. Эмиттер. Сквозь него протекает ток, выходящий из первых двух элементов.

Главной чертой биполярного радиоэлектронного преобразователя служит показатель усиления hfe.


Он говорит, во сколько раз пропускаемый через транзистор ток может быть больше, чем маленький ток, идущий через базу. Полупроводниковый элемент имеет максимально разрешенные напряжение и токи на контактах.


Превышение этих величин грозит чрезмерным нагревом и разрушением диэлетрического устройства. В схеме приборы с разной комбинацией слоев отличаются направлением стрелки.

Комбинированный

Комбинированный транзистор IGBT характеризуется комбинацией полевого и биполярного транзисторов. У него имеется эмиттер и коллектор. Управление происходит посредством сигнала, подаваемого на затвор. Он представляет собой биполярный полупроводниковый элемент с изолированным затвором.

Прибор вобрал в себя лучшие свойства биполярных и полевых устройств.

В области высоких напряжений у комбинированного транзистора будет достаточно низкое сопротивление в открытом состоянии.

Принцип действия транзистора и схемы подключения

Одной из повседневных задач полупроводникового элемента является включение и выключение определенного компонента схемы. К примеру, моторов высокой мощности или слишком ярких лампочек, потребляющих десятки ампер и выше.

Схема транзистора представляет собой включение узлов с большими нагрузками напрямую через слабомощную кнопку управления.

Вследствие этого она быстро выходит из строя от перегрузки. Но если использовать полупроводниковые компоненты, можно легко управлять любой нагрузкой.

Полевой

Управление полевым полупроводниковым устройством осуществляется напряжением на затворе, то есть – электрическим полем. Принцип работы транзистора состоит в том, что для удержания или открытия полевого транзистора достаточно подать импульс короткой длительности на затвор – исток прибора.

Чтобы транзистор открыть, нужен, как было сказано выше, только потенциал. Естественно, в момент открытия радиоэлектронного прибора будет затрачиваться ток, но он настолько мал, что и мощность, расходуемая на управление им, будет незначительной.

Биполярный

Основное отличие биполярных транзисторов в том, что для открытия и удержания их в открытом состоянии необходимо, чтобы через базу и эмиттер постоянно протекал ток. Поэтому данный полупроводниковый прибор называется токовым. На управление биполярным элементом затрачивается большое количество мощности.


Исключительное свойство биполярных полупроводниковых элементов заключается в том, что при высоких напряжениях сопротивление преобразователя в открытом состоянии будет гораздо меньше, чем у полевого.

Комбинированный

Существуют еще комбинированные HGPT транзисторы. Это скомпонованный в общем корпусе маломощный полевой и мощный биполярный полупроводник.

Данный элемент задействован в основном в промышленных зданиях для производства с достаточно большими нагрузками. Там полупроводниковые элементы подключают для управления мощными компонентами.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Как работает транзистор: описание для чайников
Мощные магниты
Adblock
detector