Elektronika mus supa visur. Tačiau beveik niekas negalvoja apie tai, kaip visa tai veikia. Iš tikrųjų tai gana paprasta. Būtent tai šiandien ir pabandysime parodyti. Pradėkime nuo tokio svarbaus elemento kaip tranzistorius. Mes jums pasakysime, kas tai yra, ką jis veikia ir kaip veikia tranzistorius.
Kas yra tranzistorius?
Tranzistorius– puslaidininkinis įtaisas, skirtas elektros srovei valdyti.
Kur naudojami tranzistoriai? Taip visur! Beveik jokia šiuolaikinė technologija neapsieina be tranzistorių. elektros schema. Jie plačiai naudojami kompiuterinės įrangos, garso ir vaizdo įrangos gamyboje.
Laikai, kai Sovietinės mikroschemos buvo didžiausios pasaulyje, praėjo, o šiuolaikinių tranzistorių dydis yra labai mažas. Taigi, mažiausi įrenginiai yra nanometro dydžio!
Konsolė nano- reiškia reikšmę nuo dešimties iki minus devintojo laipsnio.
Tačiau yra ir milžiniškų egzempliorių, kurie pirmiausia naudojami energetikos ir pramonės srityse.
Yra įvairių tranzistorių tipų: dvipolio ir polinio, tiesioginio ir atvirkštinio laidumo. Tačiau šių įrenginių veikimas grindžiamas tuo pačiu principu. Tranzistorius yra puslaidininkinis įtaisas. Kaip žinoma, puslaidininkyje krūvininkai yra elektronai arba skylės.
Sritis su elektronų pertekliumi pažymėta raide n(neigiamas), o sritis su skylės laidumu yra p(teigiamas).
Kaip veikia tranzistorius?
Kad viskas būtų labai aišku, pažiūrėkime į darbą bipolinis tranzistorius(populiariausias tipas).
(toliau – tiesiog tranzistorius) yra puslaidininkinis kristalas (dažniausiai naudojamas silicio arba germanis), padalintas į tris zonas su skirtingu elektros laidumu. Atitinkamai yra pavadintos zonos kolekcininkas, bazė Ir skleidėjas. Tranzistoriaus įtaisas ir jo schema parodyta paveikslėlyje žemiau
Atskirkite tiesioginio ir atvirkštinio laidumo tranzistorius. Pnp tranzistoriai vadinami tiesioginio laidumo tranzistoriais ir npn tranzistoriai– iš atvirkštinės pusės.
Dabar pakalbėkime apie du tranzistorių veikimo režimus. Paties tranzistoriaus veikimas panašus į vandens čiaupo ar vožtuvo veikimą. Tik vietoj vandens - elektros. Galimos dvi tranzistoriaus būsenos – darbinė (tranzistorius atidarytas) ir ramybės būsena (tranzistorius uždarytas).
Ką tai reiškia? Kai tranzistorius išjungtas, per jį neteka srovė. Atviroje būsenoje, kai į bazę tiekiama nedidelė valdymo srovė, tranzistorius atsidaro ir didelė srovė pradeda tekėti per emiterį-kolektorių.
Fizikiniai procesai tranzistoriuje
O dabar daugiau apie tai, kodėl viskas vyksta taip, tai yra, kodėl tranzistorius atsidaro ir užsidaro. Paimkime bipolinį tranzistorių. Tebūnie n-p-n tranzistorius.
Jei prijungsite maitinimo šaltinį tarp kolektoriaus ir emiterio, kolektoriaus elektronai pradės traukti į teigiamą pusę, tačiau tarp kolektoriaus ir emiterio nebus srovės. Tam trukdo pagrindinis sluoksnis ir pats emiterio sluoksnis.
Jei prijungsite papildomą šaltinį tarp pagrindo ir emiterio, elektronai iš emiterio n srities pradės skverbtis į bazinę sritį. Dėl to bazės sritis bus praturtinta laisvaisiais elektronais, kurių dalis rekombinuosis su skylutėmis, dalis tekės į pagrindo pliusą, o dalis ( dauguma) eis link kolektoriaus.
Taigi tranzistorius pasirodo esantis atviras, o jame teka emiterio-kolektoriaus srovė. Padidinus bazinę įtampą, padidės ir kolektoriaus-emiterio srovė. Be to, šiek tiek pasikeitus valdymo įtampai, pastebimas reikšmingas srovės padidėjimas per kolektorių-emiterį. Būtent šiuo efektu grindžiamas stiprintuvų tranzistorių veikimas.
Trumpai tariant, tai yra tranzistorių veikimo esmė. Turite apskaičiuoti galios stiprintuvą naudodami dvipolius tranzistorius per naktį arba atlikti laboratoriniai darbai tirti tranzistoriaus veikimą? Tai ne problema net pradedančiajam, jei pasitelkiate mūsų studentų aptarnavimo specialistų pagalbą.
Nedvejodami kreipkitės profesionalios pagalbos tokiais svarbiais klausimais kaip studijos! O dabar, kai jau turite idėją apie tranzistorius, siūlome atsipalaiduoti ir pažiūrėti Korn filmuką „Twisted transistor“! Pavyzdžiui, nusprendžiate susisiekti su studentu korespondentu.
Eksperimentui paimsime paprastą ir mėgstamą tranzistorių KT815B:
Sudarykime jums pažįstamą diagramą:
Kodėl prieš pagrindą įdėjau rezistorių?
„Bat1“ nustatiau įtampą iki 2,5 volto. Jei tiekiate didesnę nei 2,5 volto įtampą, lemputė nebedegs ryškiau. Tarkime, tai yra riba, po kurios tolesnis įtampos padidėjimas bazėje neturi jokios įtakos srovės stiprumui apkrovoje
„Bat2“ nustatiau jį į 6 voltus, nors mano lemputė yra 12 voltų. Esant 12 voltų, mano tranzistorius pastebimai įkaito, ir aš nenorėjau jo sudeginti. Čia matome, kiek srovės sunaudoja mūsų lemputė ir netgi galime apskaičiuoti jos suvartojamą galią padauginę šias dvi reikšmes.
Na, kaip matėte, lemputė dega ir grandinė veikia normaliai:
Bet kas atsitiks, jei sumaišysime kolektorių ir emiterį? Logiškai mąstant, srovė turėtų tekėti iš emiterio į kolektorių, nes mes nelietėme pagrindo, o kolektorius ir emiteris susideda iš N puslaidininkio.
Tačiau praktiškai šviesa nenori užsidegti.
Bat2 maitinimo šaltinio suvartojimas yra apie 10 miliamperų. Tai reiškia, kad srovė teka per lemputę, bet labai silpna.
Kodėl kada teisingas ryšys tranzistoriaus srovė teka normaliai, bet jei ji neteisinga, tai ne? Esmė ta, kad tranzistorius nėra simetriškas.
Tranzistoriuose kontaktinis plotas tarp kolektoriaus ir pagrindo yra daug didesnis nei tarp emiterio ir pagrindo. Todėl kai elektronai veržiasi iš emiterio į kolektorių, beveik visus juos "pagauna" kolektorius, o kai supainiojame gnybtus, tada ne visus elektronus iš kolektoriaus "pagauna" emiteris.
Beje, stebuklas, kad emiterio-bazės P-N jungtis nepralaužė, nes įtampa buvo tiekiama atvirkštiniu poliškumu. Parametras duomenų lape U EB maks. Šiam tranzistoriui kritinė įtampa laikoma 5 voltais, bet mums ji buvo net šiek tiek didesnė:
Taigi, mes sužinojome, kad kolektorius ir emiteris nelygus. Jei sumaišysime šiuos gnybtus grandinėje, gali įvykti emiterio jungties gedimas ir tranzistorius suges. Taigi, jokiu būdu nepainiokite bipolinio tranzistoriaus laidų!
Kaip nustatyti tranzistorių gnybtus
1 metodas
Manau, kad tai paprasčiausia. Atsisiųskite šio tranzistoriaus duomenų lapą. Kiekviename įprastame duomenų lape yra paveikslėlis su išsamiais užrašais apie tai, kur yra išvestis. Norėdami tai padaryti, įveskite „Google“ arba „Yandex“ didelius skaičius ir raides, parašytas ant tranzistoriaus, ir šalia jo pridėkite žodį „duomenų lapas“. Iki šiol dar nebuvo tokios situacijos, kad neieškočiau kokio nors radijo elemento duomenų lapo.
2 metodas
Manau, kad neturėtų kilti problemų ieškant bazinės išvesties, nes tranzistorius susideda iš dviejų diodų, sujungtų nuosekliai arba kaip katodai, arba kaip anodai:
Čia viskas paprasta, padėkite multimetrą ant tęstinumo piktogramos „)))“ ir pradėkite bandyti visus variantus, kol rasime šiuos du diodus. Išvada tokia, kur šie diodai yra sujungti anodais arba katodais - tai yra bazė. Norėdami rasti kolektorių ir emiterį, palyginame šių dviejų diodų įtampos kritimą. Tarp kolektoriaus ir pagrindo ohm tai turi būti mažiau nei tarp emiterio ir bazės. Patikrinkime, ar tai tiesa?
Pirmiausia pažvelkime į KT315B tranzistorių:
E – emiteris
K – kolekcininkas
B – bazė
Mes nustatėme multimetrą išbandyti ir rasti pagrindą be jokių problemų. Dabar išmatuojame įtampos kritimą abiejose sankryžose. Bazinio emiterio įtampos kritimas 794 milivoltai
Įtampos kritimas kolektoriaus bazėje yra 785 milivoltai. Mes patikrinome, ar įtampos kritimas tarp kolektoriaus ir pagrindo yra mažesnis nei tarp emiterio ir pagrindo. Todėl vidurinis mėlynas kaištis yra kolektorius, o raudonas kaištis kairėje yra emiteris.
Taip pat patikrinkime tranzistorių KT805AM. Štai jo smeigtukas (smeigtukų vieta):
Tai tranzistorius su NPN struktūra. Tarkime, kad bazė buvo rasta (raudona išvestis). Išsiaiškinkime, kur yra kolektorius, o kur emiteris.
Paimkime pirmąjį matavimą.
Paimkime antrąjį matavimą:
Todėl vidurinis mėlynas kaištis yra kolektorius, o geltonas kairėje yra emiteris.
Patikrinkime dar vieną tranzistorių – KT814B. Jis yra mūsų PNP struktūra. Jo pagrindas yra mėlyna išvestis. Matuojame įtampą tarp mėlynos ir raudonos gnybtų:
ir tada tarp mėlynos ir geltonos:
Oho! Ir čia, ir ten yra 720 milivoltų.
Šis metodas nepadėjo šiam tranzistoriui. Na, nesijaudinkite, yra ir trečias būdas...
3 būdas
Beveik kiekvienas modernus turi 6 mažas skylutes, o šalia jų yra keletas raidžių, tokių kaip NPN, PNP, E, C, B. Šios šešios mažytės skylutės yra būtent skirtos matuoti. Aš pavadinsiu šias skyles skylėmis. Jie nelabai atrodo kaip skylės))).
Multimetro rankenėlę uždėjome ant „h FE“ piktogramos.
Mes nustatome, koks tai laidumas, tai yra, NPN arba PNP, ir įstumiame jį į tokią sekciją. Laidumas nustatomas pagal diodų vietą tranzistoryje, jei nepamiršote. Mes paimame savo tranzistorių, kuris abiem kryptimis rodė tą patį įtampos kritimą abiem P-N sandūros, ir įdėkite pagrindą į skylę, kurioje yra raidė „B“.
Mes neliečiame pagrindo, o tiesiog sukeičiame du kaiščius. Oho, animacinis filmas parodė daug daugiau nei pirmą kartą. Todėl E skylėje šiuo metu yra emiteris, o skylėje C – kolektorius. Viskas elementaru ir paprasta ;-).
4 metodas
Manau, kad tai yra lengviausias ir tiksliausias būdas patikrinti tranzistoriaus kontaktą. Norėdami tai padaryti, tiesiog įsigykite universalųjį R/L/C/Transistor matuoklį ir įkiškite tranzistoriaus laidus į įrenginio gnybtus:
Jis iš karto parodys, ar jūsų tranzistorius gyvas. Ir jei jis gyvas, jis išduos savo pinuką.
Laba diena draugai!
Neseniai jūs ir aš pradėjome artimiau susipažinti su kompiuterio aparatinės įrangos veikimu. Ir mes susitikome su vienu iš jo „statybinių blokų“ - puslaidininkiniu diodu. yra sudėtinga sistema, susidedanti iš atskirų dalių. Suprasdami, kaip veikia šios atskiros dalys (didelės ir mažos), įgyjame žinių.
Įgydami žinių, gauname galimybę padėti savo geležiniam kompiuterio draugui, jei jis netikėtai susigautų.. Mes esame atsakingi už tuos, kuriuos prisijaukinome, ar ne?
Šiandien mes tęsime šį įdomų verslą ir bandysime išsiaiškinti, kaip veikia bene svarbiausias elektronikos „statybinis blokas“ - tranzistorius. Iš visų tranzistorių tipų (jų yra daug), dabar apsiribosime tik lauko tranzistorių veikimo svarstymu.
Kodėl yra lauko efekto tranzistorius?
Žodis „tranzistorius“ sudarytas iš dviejų Anglų kalbos žodžiai išversti ir rezistorius, tai yra, kitaip tariant, tai yra varžos keitiklis.
Tarp tranzistorių įvairovės yra ir lauko efektų, t.y. tie, kuriuos valdo elektrinis laukas.
Elektrinį lauką sukuria įtampa. Taigi lauko tranzistorius yra įtampa valdomas puslaidininkinis įtaisas.
Anglų literatūroje vartojamas terminas MOSFET (MOS Field Effect Transistor). Yra ir kitų tipų puslaidininkinių tranzistorių, ypač bipolinių tranzistorių, kuriuos valdo srovė. Šiuo atveju tam tikra galia taip pat sunaudojama valdymui, nes įvesties elektrodams turi būti tiekiama tam tikra įtampa.
Lauko efekto tranzistoriaus kanalą galima atidaryti tik esant įtampai, per įvesties elektrodus neteka srovė (išskyrus labai mažą nuotėkio srovę). Tie. valdymui nenaudojama galia. Tačiau praktikoje lauko tranzistoriai dažniausiai naudojami ne statiniu režimu, o perjungiami tam tikru dažniu.
Lauko tranzistoriaus konstrukcija lemia vidinės pereinamosios talpos buvimą, per kurią perjungiant teka tam tikra srovė, priklausomai nuo dažnio (kuo didesnis dažnis, tuo didesnė srovė). Taigi, griežtai kalbant, tam tikra galia vis tiek išleidžiama kontrolei.
Kur naudojami lauko efekto tranzistoriai?
Dabartinis technologijos lygis leidžia padaryti galingo lauko efekto tranzistoriaus (FET) atvirojo kanalo varžą gana mažą - kelios šimtosios ar tūkstantosios Ohmo dalys!
Ir tai yra didelis privalumas, nes tekant net dešimčių amperų srovei, PT išsklaidoma galia neviršys dešimtųjų ar šimtųjų vatų.
Taigi galite pašalinti didelių gabaritų radiatorius arba labai sumažinti jų dydį.
PT plačiai naudojami kompiuteriuose ir žemos įtampos pulso stabilizatoriai kompiuteryje.
Iš įvairių AET tipų šiems tikslams naudojami FET su indukuotu kanalu.
Kaip veikia lauko efekto tranzistorius?
Indukuoto kanalo FET yra trys elektrodai - šaltinis, nutekėjimas ir užtvaras.
PT veikimo principas yra pusiau suprantamas grafinis žymėjimas ir elektrodų pavadinimai.
PT kanalas yra „vandens vamzdis“, į kurį „šaltiniu“ (šaltiniu) teka „vanduo“ (įkrautų dalelių srautas, formuojantis elektros srovę).
„Vanduo“ išteka iš kito „vamzdžio“ galo per „dreną“ (dreną). Vožtuvas yra "čiaupas", kuris atidaro arba išjungia srautą. Kad „vanduo“ tekėtų „vamzdžiu“, jame reikia sukurti „slėgį“, t.y. taikyti įtampą tarp kanalizacijos ir šaltinio.
Jei neįjungta įtampa (sistemoje nėra slėgio), kanale nebus srovės.
Jei įjungta įtampa, galite „atidaryti čiaupą“, įjungdami įtampą prie vartų šaltinio atžvilgiu.
Kuo aukštesnė įtampa, tuo labiau atidarytas „kranas“, tuo didesnė srovė nutekėjimo šaltinio kanale ir mažesnė kanalo varža.
Maitinimo šaltiniuose PT naudojamas perjungimo režimu, t.y. kanalas yra visiškai atidarytas arba visiškai uždarytas.
Sąžiningai, PT veikimo principai yra daug sudėtingesni, jis gali veikti ne tik klavišo režimu. Jo kūryba apibūdinama daugybe abstrakčių formulių, tačiau viso to čia neaprašysime, o apsiribosime šiomis paprastomis analogijomis.
Tarkime, PT gali būti su n kanalu (šiuo atveju srovę kanale sukuria neigiamo krūvio dalelės) ir p kanalu (srovę sukuria teigiamai įkrautos dalelės). Grafiniame vaizde PT su n kanalu rodyklė nukreipta į vidų, o PT su p kanalu rodyklė nukreipta į išorę.
Tiesą sakant, „vamzdis“ yra puslaidininkio (dažniausiai silicio) gabalas su priemaišomis cheminiai elementaiįvairių tipų, o tai lemia teigiamų ar neigiamų krūvių buvimą kanale.
Dabar pereikime prie praktikos ir pakalbėkime apie tai
Kaip patikrinti lauko efekto tranzistorių?
Paprastai varža tarp bet kurių PT gnybtų yra be galo didelė.
Ir jei testeris rodo nedidelį pasipriešinimą, greičiausiai PT yra sugedęs ir turi būti pakeistas.
Daugelis FET turi įmontuotą diodą tarp kanalizacijos ir šaltinio, kad apsaugotų kanalą nuo atvirkštinės įtampos (atvirkštinio poliškumo įtampos).
Taigi, jei testerio „+“ (raudonas zondas prijungtas prie „raudonos“ testerio įvesties) įdedate į šaltinį, o „-“ (juodas zondas prijungtas prie juodos testerio įvesties) - į kanalizaciją, tada kanalas suskambės kaip įprastas diodasį priekį.
Tai pasakytina apie n kanalų FET. PT su p kanalu zondų poliškumas bus toks atvirkščiai.
Kaip patikrinti diodą naudojant skaitmeninį testerį, aprašyta atitinkamame skyriuje. Tie. nutekėjimo šaltinio skyriuje įtampa nukris 500-600 mV.
Jei pakeisite zondų poliškumą, diodui bus taikoma atvirkštinė įtampa, jis bus uždarytas ir testeris tai užfiksuos.
Tačiau apsauginio diodo tinkamumas naudoti nenurodo viso tranzistoriaus tinkamumo naudoti. Be to, jei „skambinate“ PT neišlitavus jo iš grandinės, tai dėl lygiagrečiai sujungtų grandinių ne visada galima padaryti vienareikšmišką išvadą net apie apsauginio diodo tinkamumą.
Tokiais atvejais galite pašalinti tranzistorių ir naudodami nedidelę bandymo grandinę, vienareikšmiškai atsakykite į klausimą– ar PT veikia, ar ne.
Pradinėje būsenoje mygtukas S1 yra atidarytas, įtampa prie vartų kanalizacijos atžvilgiu yra lygi nuliui. PT uždarytas, o HL1 šviesos diodas nedega.
Kai mygtukas uždaromas, tarp šaltinio ir užtvaro rezistoriuje R3 atsiranda įtampos kritimas (apie 4 V). PT atsidaro ir užsidega HL1 LED.
Šią grandinę galima surinkti kaip modulį su PT jungtimi. Tranzistoriai D2 pakuotėje (kuri yra skirta montuoti ant spausdintinė plokštė) negalite įkišti į jungtį, bet galite prijungti laidininkus prie jo elektrodų ir įkišti juos į jungtį. Norint išbandyti PT su p kanalu, maitinimo šaltinio ir šviesos diodo poliškumas turi būti pakeistas.
Kartais puslaidininkiniai įtaisai smarkiai sugenda, atsiranda pirotechnikos, dūmų ir šviesos efektai.
Tokiu atveju ant kūno susidaro skylės, jis įtrūksta arba subyra į gabalus. Ir jūs galite padaryti nedviprasmišką išvadą apie jų gedimą nesinaudodami instrumentais.
Apibendrinant, raidės MOS santrumpoje MOSFET reiškia metalą - oksidą - puslaidininkį (metalas - oksidas - puslaidininkis). Tokia yra PT struktūra - metaliniai vartai („kranas“) yra atskirti nuo puslaidininkinio kanalo dielektriko (silicio oksido) sluoksniu.
Tikiuosi, kad šiandien supratote „vamzdžius“, „čiaupus“ ir kitą „santechniką“.
Tačiau teorija, kaip žinome, miršta be praktikos! Būtinai reikia paeksperimentuoti su lauko darbininkais, pakišti, pamanyti juos tikrinant, paliesti, taip sakant.
Beje, pirkti galimi lauko efekto tranzistoriai.