ТРАНЗИСТОРЫ

   В этой статье мы разберем, чем же примечателен этот маленький кусочек кремния, называемый транзистором. Транзисторы, как известно, делятся на 2 вида полевые и биполярные. Изготавливаются они из полупроводниковых материалов, в частности германия и кремния. И полевые и биполярные транзисторы имеют по 3 вывода. На приведенном ниже рисунке мы можем видеть устройство советского биполярного низкочастотного транзистора типа МП39-МП42. 

Транзистор в разрезе

   На следующем рисунке изображены транзисторы, также выпущенные в советское время, слева небольшой мощности, в центре и справа рассчитанные на среднюю и большую мощность: 

Внешний вид советских транзисторов

   Рассмотрим схематическое изображение биполярного транзистора:

Структура биполярных транзисторов

   Транзисторы по своей структуре делятся на два типа, n-p-n и p-n-p. Как нам известно из предыдущей статьи, диод представляет собой полупроводниковый прибор с p-n переходом способным пропускать ток в прямом включении и не пропускающий в обратном. Транзистор же представляет собой, условно говоря, два диода соединенных либо катодами, либо анодами, что мы и можем видеть на рисунке ниже.

Транзистор как два диода

   Кстати, многие отечественные транзисторы в советское время выпускали с некоторым содержанием золота, так что эту деталь можно назвать драгоценной в прямом смысле слова! Подробнее о содержании драгметаллов смотрите тут. Но для радиолюбителей ценность данного радиоэлемента заключается прежде всего в его функциях.

Золото в транзисторах СССР

   Приведу ещё несколько фотографий распространённых транзисторов:


Малой мощности


Средней мощности


Большой мощности


В металлическом корпусе

   На этих фото изображены выводные транзисторы, которые впаивают в отверстия в печатной плате. Но существуют транзисторы и для поверхностного или SMD монтажа, в таком случае отверстия не сверлятся и детали припаиваются со стороны печати, один из таких транзисторов в корпусе sot-23 изображен на фотографии ниже, рядом на рисунке можно видеть его сравнительные размеры:

 

Фото SMD транзистор

   Какие существуют схемы включения биполярных транзисторов? Прежде всего это схема (к слову сказать самая распространенная) включения с общим эмиттером. Такое включение обеспечивает большое усиление по напряжению и току:

Схема с общим эмиттером

   Схема включения с общим коллектором, это дает нам усиление только по току:

Схема с общим коллектором

   И схема включения с общей базой, усиление только по напряжению:

Схема с общей базой

   Далее приведен практический пример схемы усилителя на одном транзисторе собранного по схеме с общим эмиттером. Наушники для этого усилителя нужно брать высокоомные Тон–2 с сопротивлением обмотки приблизительно 2 кОм. 

Пример усилителя по схеме с общим эмиттером

   Биполярные транзисторы могут использоваться в ключевом и усилительном режимах. Выше на схеме пример работы транзистора в усилительном режиме. На приведенном ниже рисунке изображена схема включения транзистора в ключевом режиме:

Схема транзистора в ключевом режиме

   Существуют транзисторы, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, называются они фототранзисторы. Они могут быть в исполнении как с выводом от базы, так и без него. Его схематическое изображение на рисунке:

Схематическое изображение фототранзисторов

   А так выглядит один из фототранзисторов:

Фототранзистор - фотография

Полевые транзисторы

   Как ясно из названия, такие транзисторы управляются не током, а полем. Электрическим полем. В следствии чего они имеют высокое входное сопротивление и не нагружают предидущий каскад. На этом рисунке изображено строение полевого транзистора:

Строение полевого транзистора

   Привожу первый вариант схематического обозначения полевого транзистора:

Схематическое изображение полевого транзистора

   На следующем рисунке изображено современное схематическое изображение (второй вариант) полевых транзисторов с изолированным затвором, слева с каналом n–типа и справа с каналом p-типа. 

Изображение на схемах полевых транзисторов с изолированным затвором

   Определяют какого типа канал следующим образом, если стрелка направлена в сторону канала, то такой транзистор с каналом n–типа, если же стрелка направлена в обратную, то
p-типа
. Транзисторы MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor) - это английское название полевых транзисторов МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Дальше на рисунке приведено обозначение и изображен внешний вид мощного полевого Mosfet транзистора:

Схематическое изображение мощного полевого транзистора

   Полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление. Они находят все большее применение в современной технике, особенно приёмо-передатчиках. Полевые транзисторы широко применяются и в аналоговых, и в цифровых схемах. Выпускаются современные полевые транзисторы, как и биполярные, в SMD исполнении:

Фото SMD полевой транзистор

   Устройства, созданные на основе КМОП транзисторов (полевых транзисторов) очень экономичны и имеют незначительное потребление питания. Привожу схемы включения полевых транзисторов:


С общим истоком


С общим стоком


С общим затвором 

   Применяются полевые транзисторы и в усилителях мощности звука, чаще всего в выходных каскадах.

Однопереходные транзисторы

   Существуют так называемые Однопереходные транзисторы, второе, менее распространённое название - Двухбазовый диод. Ниже приведены схематическое изображение и фото однопереходных транзисторов.

Схематическое изображение однопереходных транзисторов

   Применяются однопереходные транзисторы, в устройствах автоматики и импульсной технике. А также находят применение в измерительных устройствах. Автор статьи -
AKV
.

   Форум по радиоэлементам

   Обсудить статью ТРАНЗИСТОРЫ

radioskot.ru

Условные обозначения полевых транзисторов

В электронике полевым транзистором называется электронный компонент, в котором ток проходящий через канал регулируется электрическим полем, образующимся в результате подачи напряжения между его истоком и затвором. Основным отличием полевого транзистора от транзистора биполярного является то, что выходное и входное сопротивление у него существенно выше.

Плевые транзисторы нередко именуют униполярными, поскольку основным принципом их действия является перемещение при помощи поля носителей зарядов одного и того же типа. Конструктивно эти приборы представляют собой изготовленные из полупроводниковых материалов пластинки одного типа проводимости, на противоположных сторонах которых способом диффузии создается область другого типа проводимости. На их границах образуется обладающий большим сопротивлением

p-n-переход.

В полевых транзисторах существуют области полупроводника которые называют каналами. Их поперечное сечение, а вместе с ним и ток носителей заряда изменяются под воздействием электрического поля.

Структура полевого транзистора
с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа

В случае, если между p-областью и n-областью приложить некоторое напряжение Uзи., как показано на рисунке выше, то p-n-переход окажется включенным в обратном направлении, следовательно его толщина увеличится, а толщины канала уменьшается. При этом принято p-область называть затвором полевого транзистора, или же его управляющим электродом. Если к этому каналу подключить еще один источник напряжения U., то через него начнёт протекать ток в направлении от нижнего к верхнему участку n-области. Часть этой области, от которой основные носители зарядов начинают свое движение, называется истоком, а та часть, по направлению к которой они перемещаются – стоком.

Что касается величины тока, который протекает через канал, то определяющим для нее является сопротивление. Оно, в свою очередь, напрямую зависит от толщины канала. Таким образом, если изменяется величина приложенного к каналу напряжения, то вслед за этим происходит изменение величины тока.

В тех случаях, когда для производства этого электронного компонента в качестве основы берут полупроводник p-типа, то получается полевой транзистор, имеющий канал р-типа и управляющий p-n-переход. Канал в нем образуется n-областью.

Структура и схема подключения МДП-транзистора
с индуцированным каналом

Полевые транзисторы с изолированным затвором

Помимо тех полевых транзисторов, которые имеют в своей конструкции управляющий затвор, имеются и такие, у которых он изолирован. В электронике для обозначения таких транзисторов используют аббревиатуры

МОП (металл-оксид-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Соответственно, такие приборы называют МОП-транзисторами или МДП-транзисторами.

Для МДП-транзистора характерно то, что в нем между истоком и стоком располагается n-область, представляющая собой подложку. Поэтому образуется два p-n-перехода, которые включены навстречу друг другу. При этом вне зависимости от того, какую именно полярность имеет питающее напряжение, один из этих переходов всегда закрыт, так что в в направлении «исток-сток» ток равен нулю.

Если на затвор подается отрицательное напряжение, то ток в цепи начинает течь. Дело в том, что на расположенные в подложке электроны действует электрическое поле, и они начинают передвигаться вглубь нее.

Существует некоторое пороговое значение напряжения, при котором количество дырок, расположенных у самой поверхности подложки, становится существенно больше, чем электронов. В результате этого происходит так называемая инверсия типа электроповодности: она обретает p-тип. В результате этого между стоком и истоком получается канал, связывающий их. Его толщина зависит от того, какое именно значение имеет приложенное напряжение. Если изменять его, то можно регулировать и толщину канала, поскольку сопротивление участка, располагающегося между истоком и стоком, также будет изменяться.

Обозначения полевых транзисторов на схеме

selectelement.ru

Радио для всех - Транзисторы

 

 

Слово Transistor является аббревиатурой и представляет собой комбинацию слов Transfer + Varistor, используемых для описания их режима работы еще в первые дни своего создания.

Три изобретателя транзистора: (слева направо) Уильям Шокли, Джон Бардин. И Уолтер Браттен.
Которые были награждены Нобелевской премией 1956 года по физике.

 

Первый транзистор

 

Добавьте дополнительный полупроводниковый слой к соединительному диоду, и вы получите BJT. BJT - трехслойный (легированный) полупроводниковый "сэндвич",который может быть либо PNP, либо NPN.

 

 

BJT - это регулятор тока, управляемый током. Основной ток протекает от эмиттера к коллектору (PNP) или от коллектора к эмиттеру (NPN). Вы управляете основным током, изменяя  базовый ток. Управляющий ток протекает от эмиттера до базы (PNP-прямая проводимость) или от базы к эмиттеру (NPN-обратная проводимость). Маленькая стрелка на эмиттере всегда указывает направлении тока/ Ток эмиттера = базовый ток + ток коллектора по KCL (международный калибровочный стандарт для измерения электропроводности).

 

 

BJT являются «биполярными», потому что они используют оба типа несущей (электроны + дырки). Когда базовый ток равен 0 (или меньше порогового тока), транзистор выключен (становится полностью непроводящим. Когда базовый ток максимален, транзистор насыщается (становится полностью проводящим). Поскольку подвижность электронов больше подвижности дырок, NPN является более распространенным. Управляемый ток протекает через 2 внешних слоя, а не в базовом.

 

BJT как переключатель

Примечание: BJTs фактически имеют 5 рабочих режимов (а не только обрезание или насыщение)/ Для наших целей мы будем иметь дело главным образом с областями отсечки и насыщения, что позволяет нам использовать BJT в качестве прогрессивного переключателя

 

 

Крошечный сигнал, взятый из микрофона (представьте себе хлопок), однажды выпрямленный, можно использовать для включения базы транзистора и включения лампы. Крошечный ток будеи управлять гораздо большим током (усилением). Аккумулятор обеспечивает больший ток, а не транзистор (без магии). Чем громче хлопок, тем ярче горит лампочка (активный режим) пока не достигнет насыщения.

BJT, как мы уяснили, это в основном управляемое током устройство.

 

На транзисторе NPN


·Высокий потенциал на коллекторе
·Низкий потенциал у эмиттера
·Протекает ток, когда базовому элементу придается высокий потенциал


На транзисторе NPN


·Высокий потенциал на эмиттере
·Низкий потенциал на коллекторе
·Протекает ток, когда база подключена к низкому потенциалу

 

Режимы BJT


-Область отсечки: VBE <VFB, iB = 0
-Транзистор действует как выключатель
-Активная линейная область: VBE = VFB, iB ≠ 0, iC = βiB
-Транзистор действует как усилитель тока
-Область насыщения: VBE = VFB, iB> iC, max / β
В этом режиме транзистор действует как переключатель включения

 

3 параметра, представляющие интерес


-Коэффициент усиления по току (β)
-Падение напряжения от базы к эмиттеру при VBE = VFB
-Минимальное падение напряжения на коллекторе и эмиттере при насыщении транзистора

 

Поскольку биполярный транзистор является трехконтактным устройством, существует три возможных способа его подключения в электронной схеме, причем один вывод является общим для входа и выхода. Каждый способ соединения по-разному реагирует на входной сигнал в цепи, поскольку статические характеристики транзистора изменяются в зависимости от схемы.

  • Общая конфигурация базы - имеет коэффициент усиления по напряжению , но не коэффициент усиления по току.
  • Общая конфигурация излучателя - имеет коэффициент усиления по току и напряжению .
  • Общая конфигурация коллектора - имеет коэффициент усиления по току, но без усиления напряжения .

 

Конфигурация с общей базой (ОБ)

Как следует из названия, в базовой конфигурации базовое соединение является общим как для входного сигнала, так и для выходного сигнала, при этом входной сигнал подается между базовым и эмиттерным терминалами. Соответствующий выходной сигнал берется между базовым и коллекторным терминалами, как показано на базовом терминале, заземленном или подключенном к фиксированной опорной точке напряжения.

Входной ток, протекающий в эмиттер, достаточно велик, так как сумма его как основного тока, так и тока коллектора соответственно, следовательно, токовый выход коллектора меньше входа тока эмиттера, что приводит к коэффициенту усиления по току для этого типа схемы «1», (Единицы) или меньше, другими словами, общая базовая конфигурация «ослабляет» входной сигнал.

Общая цепь базового транзистора

Эта конфигурация усилителя такого типа является схемой усилителя без инвертирующего напряжения, поскольку напряжения Vin и Vout сигнала являются « синфазными » . Этот тип структуры транзистора не очень распространен из-за его необычно высоких характеристик усиления напряжения. Его входные характеристики соответствуют характеристикам прямого смещенного диода, в то время как выходные характеристики соответствуют характеристикам освещенного фотодиода. Также этот тип биполярной конфигурации транзистора имеет высокое отношение выходного сигнала к входному сопротивлению или, что более важно, «нагрузочное» сопротивление ( RL ) к «входному» сопротивлению ( Rin ), что дает ему значение «Resistance Gain». Тогда коэффициент усиления напряжения ( Av ) для общей базовой конфигурации определяется как:

Общий базовый коэффициент усиления напряжения

Где: Ic / Ie - текущий коэффициент усиления, альфа ( α ) и RL / Rin - коэффициент усиления сопротивления. Схема общей базы обычно используется только в однокаскадных схемах усилителя, таких как микрофонный предусилитель или радиочастотный ( Rf ) усилители, благодаря своей очень хорошей частотной характеристике.

Конфигурация с общим эмиттером (ОЭ)

В конфигурации с общим эмиттером или заземленным эмиттером входной сигнал подается между базой и эмиттером, в то время как выходной сигнал берется между коллектором и эмиттером, как показано. Этот тип конфигурации является наиболее часто используемой схемой для транзисторных усилителей и представляет собой «нормальный» метод биполярного транзисторного соединения. Общая конфигурация усилителя эмиттера обеспечивает наибольший коэффициент усиления по току и мощности для всех трех конфигураций биполярных транзисторов. Это связано главным образом с тем, что входной импеданс НИЗКИЙ, поскольку он подключен к прямому смещенному PN-переходу, в то время как выходной импеданс ВЫСОКИЙ, как он взят из обратного смещенного PN-перехода.

Общая схема с эмиттером

В этом типе конфигурации ток, выходящий из транзистора, должен быть равен токам, втекающим в транзистор, когда ток эмиттера задан как Ie = Ic + Ib . Поскольку сопротивление нагрузки ( RL ) последовательно соединено с коллектором, коэффициент усиления тока общей конфигурации эмиттерного транзистора является довольно большим, поскольку он представляет собой отношение Ic / Ib . Текущий коэффициент усиления транзисторов задается греческим символом Beta , ( β ). Поскольку ток эмиттера для общей конфигурации эмиттера определяется как Ie = Ic + Ib , отношение Ic / Ie называется Alpha , учитывая греческий символ α . Обратите внимание: значение Alpha всегда будет меньше единицы. Поскольку электрическое соотношение между этими тремя токами Ib , Ic и Ie определяется физической конструкцией самого транзистора, любое небольшое изменение базового тока ( Ib ) приведет к значительно большему изменению тока коллектора ( Ic ) , Тогда небольшие изменения тока, текущего в базе, будут, таким образом, управлять током в схеме эмиттер-коллектор. Как правило, для большинства транзисторов общего назначения значение бета имеет значение от 20 до 200. Таким образом, если транзистор имеет значение бета, равное, например, 100, то один электрон будет течь от базового терминала на каждые 100 электронов, протекающих между клеммой эмиттер-коллектор. Объединяя выражения для Alpha , α и Beta , β математическое соотношение между этими параметрами и, следовательно, текущее усиление транзистора может быть задано как:

Где: « Ic » - ток, протекающий в коллекторную клемму, « Ib » - ток, протекающий в базовую клемму, а « Ie » - ток, текущий через клемму эмиттера. Затем подведем итог. Этот тип конфигурации биполярного транзистора имеет больший входной импеданс, силу тока и усиление мощности, чем у базовой конфигурации, но его коэффициент усиления намного ниже. Общая конфигурация излучателя представляет собой инвертирующую схему усилителя. Это означает, что результирующий выходной сигнал 180 ° « находится в противофазе » с сигналом входного напряжения.

Конфигурация с общим коллектором (ОК)

В общем коллекторе или конфигурации с заземленным коллектором коллектор теперь распространен через источник питания. Входной сигнал подключается непосредственно к базе, а выход берется из нагрузки эмиттера, как показано. Этот тип конфигурации обычно называют цепью следящего элемента напряжения или схемы следящего элемента эмиттера . Конфигурация общего коллектора или эмиттерного повторителя очень полезна для приложений согласования импеданса из-за очень высокого входного импеданса в области сотен тысяч Ом при относительно низком выходном импедансе.

Общая схема

Общая конфигурация эмиттера имеет коэффициент усиления по току, приблизительно равный β- значению самого транзистора. В конфигурации общего коллектора сопротивление нагрузки расположено последовательно с эмиттером, поэтому его ток равен току эмиттерного тока. Поскольку ток эмиттера представляет собой комбинацию коллектора и суммарного тока базы, сопротивление нагрузки в этом типе конфигурации транзистора также имеет как коллекторный ток, так и входной ток базы, протекающей через него. Тогда текущее усиление схемы задается как:

Текущий коэффициент коллектора

Этот тип конфигурации биполярного транзистора является неинвертирующей схемой, в которой напряжения сигнала Vin и Vout являются « синфазными » . Он имеет коэффициент усиления по напряжению, который всегда меньше «1» (единица). Сопротивление нагрузки общего транзистора коллектора принимает как базовый, так и коллекторный токи, дающие большой коэффициент усиления по току (как в случае с общей конфигурацией эмиттера), что обеспечивает хорошее усиление тока с очень небольшим коэффициентом усиления по напряжению. Теперь мы можем суммировать различные зависимости между отдельными токами постоянного тока транзисторов, протекающими через каждую ветвь, и коэффициентами усиления постоянного тока, приведенными выше в следующей таблице.

Связь между DC-токами

Конфигурации BJT

С обобщенными характеристиками различных конфигураций транзисторов, приведенными в следующей таблице:

Характеристика

Общая
база

Общий
эмиттер

Общий
коллектор

Входное сопротивление

Низкое

среднее

Высокое

Выходное сопротивление

Очень высоко

Высокое

Низкое

Угол фазы

0 o

180 o

0 o

Напряжение

Высокое

среднее

Низкое

Текущий прирост

Низкий

средний

Высокий

Усиление мощности

Низкий

Очень высокий

средний

 

Типичная схема подключения

 

 

Решим задачку

 

Дано:

VB - 5 В

R — 1 кОм

hfe = 50

Найти:

Ice-?

Решение:

 

IBE =  =  = 0,005A

ICE = IBE hfe = 0,005 x 50 = 0,25A

 

Вывод:

Если на базу подаётся 5 В через резистор в 1 кОм, транзистор откроется настолько, что будет способен пропустить до 250 мА. При этом управляющий ток составит всего 5 мА

 

Биполярный транзистор в качестве переключателя

Когда база NPN-транзистора заземлено (0 вольт) и ток базы отсутствует, Ib течет, ток не течет от эмиттера к коллектору, и поэтому транзистор отключается «OFF». Если база смещена вперед более чем на 0,7 вольт, ток будет протекать от эмиттера к коллектору, и транзистор считается включенным. При работе в этих двух режимах транзистор работает как переключатель. Проблема здесь заключается в том, что база транзисторов должна переключаться между нулем и некоторым большим положительным значением, чтобы транзистор стал насыщенным, в этот момент увеличенный базовый ток Ib поступает в устройство, в результате чего ток коллектора Ic становится большим, а Vce маленьким. Тогда мы можем видеть, что небольшой ток на базе может управлять гораздо большим током, протекающим между коллектором и эмиттером. Отношение тока коллектора к базовому току ( β ) известно как коэффициент усиления тока транзистора. Типичное значение β для стандартного биполярного транзистора может находиться в диапазоне от 50 до 200 и может варьироваться даже между транзисторами с одинаковой кодировкой цифрами но разными буквами.

 

Читаем далее по теме

 

Условные обозначения транзисторов

Транзистор IGBT

Транзистор JFET

Транзистор Дарлингтона

МОП- транзистор (MOSFET)

 

 

 

 

www.junradio.com

Что такое транзистор, их виды и применение

 

   Транзисторы — полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. Наиболее распространены так называемые биполярные транзисторы. Их основа — пластинка монокристаллического полупроводника (чаще всего кремния или германия), в которой с помощью особых технологических приемов созданы, как минимум, три области с разной электропроводностью: эмиттер, база и коллектор. Электропроводность эмиттера и коллектора всегда одинаковая (р или п), базы — противоположная (п или р). Иными словами, биполярный транзистор (далее просто транзистор) содержит два р-п перехода: один из них соединяет базу с эмиттером (эмиттерный переход), другой — с коллектором (коллекторный переход).

   На схемах транзисторы обозначают, как показано на рис. 129,а. Здесь короткая черточка с линией-выводом от середины символизирует базу, две наклонные линии, проведенные к ней под углом 60°, — эмиттер и коллектор. Об электропроводности базы судят по символу эмиттера: если его стрелка направлена к базе (рис.’ 129,а), то это означает, эмиттер имеет электропроводность типа р, а база — типа п; если же стрелка направлена в противоположную сторону (рис. 129,6), электропроводность эмиттера и базы — обратная (соответственно пир). Поскольку, как уже отмечалось, электропроводность коллектора та же, что и эмиттера, стрелку на символе коллектора не изображают.

 

 

 

 

 Рис. 129

   Знать электропроводность эмиттера, базы и коллектора необходимо для того, чтобы правильно подключить транзистор к источнику питания. В справочниках эту информацию приводят в виде структурной формулы. Транзистор, база которого имеет проводимость типа п, обозначают формулой р-п-р, а транзистор с базой, имеющей электропроводность типа р, — формулой п-р-п. В первом случае на базу и коллектор следует подавать отрицательное (по отношению к эмиттеру) напряжение, во втором — положительное.

   Для наглядности условное обозначение транзистора обычно помещают в кружок, символизирующий его корпус. Корпус нередко изготовляют из металла и соединяют с одним из выводов транзистора. На схемах это показывают точкой в месте пересечения лиши-вывода с символом корпуса (у транзистора, изображенного на рис. 129,в, с корпусом соединен вывод коллектора). Если же корпус снабжен отдельным выводом, линию-вывод допускается присоединять к кружку без точки (рис. 129,г). С целью повышения информативности схем рядом с позиционным обозначением транзистора обычно указывают его тип.

   Линии-выводы, идущие от символов эмиттера и коллектора, проводят в одном из двух направлений: перпендикулярно или параллельно линии-выводу базы (рис. 129,д). Излом этой линии допускается лишь на некотором расстоянии от символа корпуса (рис. 129,е).

   Транзистор может иметь несколько эмиттерных областей (эмиттеров). В этом случае символы эмиттеров обычно изображают с одной стороны символа базы, а кружок-корпус заменяют овалом (рис. 129,ж).

   В некоторых случаях ГОСТ 2.730—73 допускает изображать транзисторы и без символа корпуса, например при изображении бескорпуоных транзисторов ИЛ|Ц когда на схеме необходимо показать транзисторы, входящие в так называемые транзисторные сборки или матрицы (их выпускают в тех же корпусах, что и интегральные микросхемы). Поскольку буквенный код VT предусмотрен для обозначения транзисторов, выполненных в виде самостоятельных приборов, транзисторы сборок обозначают одним из следующих способов: либо используют код VT и присваивают им порядковые номера наряду с другими транзисторами (в этом случае на поле схемы помещают такую, например, запись: VT1—VT4 К1НТ251), либо берут код аналоговых микросхем DA и указывают принадлежность транзисторов к матрице в позиционном обозначении (рис. 130,а).

 

 

 Рис. 130

 

 

 Рис. 131

    У выводов таких транзисторов, как правило, приводят условные номера, присвоенные выводам корпуса, в котором выполнена сборка.

   Без символа корпуса изображают на схемах и транзисторы аналоговых и цифровых микросхем (для примера на рис. 130,6 показаны транзисторы структуры п-p-n с тремя и четырьмя эмиттерами).

   Условные графические обозначения некоторых разновидностей биполярных транзисторов получают введением в основной символ специальных знаков. Так, чтобы изобразить лавинный транзистор, между символами эмиттера и коллектора помещают знак эффекта лавинного пробоя (рис. 131,а). При повороте условного обозначения положение этого знака должно оставаться неизменным.

   Иначе построено обозначение так называемого однопереходного транзистора. У него один р-п переход, но два вывода базы. Символ эмиттера в обозначении этого транзистора проводят к середине символа базы (рис. 131,6). Об электропроводности базы судят по символу эмиттера (все сказанное ранее о транзисторах с двумя р-п переходами полностью применимо и к однрпереход-ному транзистору).

   На обозначение однопереходного транзистора похоже условное обозначение довольно большой группы транзисторов с р-п переходом, получивших название полевых. Основа такого транзистора — созданный в полупроводнике и снабженный двумя выводами (исток и сток) канал с электропроводностью п-или р-типа. Сопротивлением канала управляет третий электрод — затвор, соединенный с его средней частью р-п переходом. Канал полевого транзистора изображают так же, как и базу биполярного транзистора, но помещают в средней части кружка-корпуса , символы истока и стока присоединяют к нему с одной стороны, затвора — с другой. Чтобы не вводить каких-либо знаков для различения символов истока и стока, затвор изображают на продолжении линии истока. Электропроводность канала указывают стрелкой на символе затвора.

 

Рис. 133

 

 

Рис. 135

   В условном обозначении полевого транзистора с изолированным затворам (его изображают в виде черточки, параллельной символу канала, с выводом на продолжении линии истока) электропроводность канала показывают стрелкой, помещенной между символами истока и стока: если она направлена к символу канала, то это значит, что изображен транзистор с каналом п-типа, а если в противоположную сторону, — с каналом р-типа (рис. 133,а, б). Аналогично указывают тип электропроводности канала и при наличии вывода от кристалла-подложки (рис. 133,в), а также при изображении полевого транзистора с так называемым индуцированным каналом, символ которого — три короткие штриха (рис. 133,г, д). Если подложка соединена с одним из электродов (обычно с истоком), это соединение показывают внутри символа без точки (рис. 133, е).

   В палевом транзисторе может быть несколько затворов. Изображают их в этом случае короткими черточками, причем линию-вывод первого затвора обязательно помещают на продолжении линии истока (рис. 133,ж).

   Линии-выводы полевого транзистора допускается изгибать лишь на некотором расстоянии от символа корпуса (рис. 133,з), который может быть соединен с одним из электродов или иметь самостоятельный вывод (рис. 133,ы).

   Из транзисторов, управляемых внешними факторами, в настоящее время находят применение фототранзисторы. В качестве примера на рис. 134 показаны условные обозначения фототранзжггоров с выводом базы и без него.

   Наряду с другими полупроводниковыми приборами, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, фототранзисторы могут входить в состав оптронов. Обозначение фототранзистора в этом случае вместе с символом излучателя света (обычно светодиода) заключают в объединяющий их символ корпуса, а знак фотоэффекта заменяют знаком оптической связи — двумя параллельными стрелками. Для примера на рис. 135,а изображена одна из опто-

   пар сдвоенного оптрона К249КП1, о чем говорит позиционное обозначение U1.1. Аналогично строят условное графическое обозначение оптрона с составным транзистором (рис. 135,6).

 

Литература:
В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998

nauchebe.net

Что такое транзистор и для чего нужен транзистор

До сих пор мы изучали радиоэлектронные компоненты, которые имеют только два вывода, такие как резисторы, 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.

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.

Условное обозначение транзисторов и внешний вид транзисторов

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

Полевой транзистор (FET)

Внешний вид транзисторов

  

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.

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-92Корпус ТО-220
  

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.

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.

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:

  • 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

N-канальный

P-канальный
  
Транзистор открыт при подаче напряжения   на затвор

Транзистор заперт  при подаче напряжения на затвор

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/

fornk.ru

Транзисторы (полевые, биполярные) - обозначение, типы, применение

Транзистор был изобретен в 50-х годах прошлого века, его появление произвело настоящий фурор - достаточно сказать, что его изобретатели получили Нобелевскую премию.

Здесь будут рассмотрены основные типы транзисторов, принцип их работы в объеме, соответствующем основам схемотехники, поскольку начинающим тонкости работы транзистора на электронно - молекулярном уровне, на мой взгляд, ни к чему.

Технология изготовления транзисторов определяет основные их типы:

  • биполярные,
  • полевые.

Кроме того, каждый из перечисленных типов можно классифицировать по типу проводимости, определяемой материалами, комбинациями (сочетаниями) полупроводников, используемых при их производстве.

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Принцип действия, условные обозначения биполярного транзистора.

  1. Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника, называемых "база" (Б), "коллектор" (К), "эмиттер" (Э). Ток, протекающий через переход база - эмиттер (Iб) вызывает изменения сопротивления зоны эмиттер - коллектор, соответственно изменяется ток коллектора Iк, причем его значения больше нежели базового. Это основной принцип работы биполярного транзистора, его практические приложения рассмотрим позже.
  2. Поскольку материал транзистора полупроводник, то ток может протекать только в одном направлении, определяемом типом перехода. Соответственно этим определяется полярность подключения (тип проводимости) транзистора (прямая - p-n-p, обратная - n-p-n. Вот, собственно, вся теория, которая Вам первоначально необходима.

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Полевой транзистор имеет несколько иную конструкцию. Замечу - это достаточно простой вариант, но для понимания принципа действия полевого транзистора вполне подходит.

Принцип действия, условные обозначения полевого транзистора.

  1. Выводы здесь называются "затвор" (З), "сток" (С), "исток" (И). Сток - исток соединены между собой зоной полупроводника, называемой каналом. Сопротивление этого канала зависит от величины напряжения, приложенного к затвору, значит ток, протекающий от истока к стоку (Iс) зависит от напряжения между затвором и истоком.
  2. В зависимости от проводимости кристалла различают полевые приборы с p каналом и n каналом.

ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ

Область применения транзисторов определяется не только их типом, но также характеристиками конкретного прибора, однако можно выделить два основных режима работы:

  • динамический - при нем любое входного сигнала вызывает соответствующее изменение выходного. Иначе этот режим называют усилительным.
  • ключевой - при этом режиме транзистор или полностью открыт или полностью закрыт. В идеале, переходные процессы между этими состояниями должны отсутствовать. Ключевой режим позволяет применять транзистор для управления значительными нагрузками при сравнительно слабых управляющих сигналах.


© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


eltechbook.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *