Como funciona um transistor e onde é usado?

Um elemento radioeletrônico feito de material semicondutor, utilizando um sinal de entrada, cria, amplifica, altera pulsos em circuitos integrados e sistemas de armazenamento, processamento e transmissão de informações. Um transistor é uma resistência cujas funções são reguladas pela tensão entre emissor e base ou fonte e porta, dependendo do tipo de módulo.

Tipos de transistores

Os conversores são amplamente utilizados na produção de microcircuitos digitais e analógicos para zerar a corrente estática do consumidor e obter melhor linearidade. Os tipos de transistores diferem em que alguns são controlados por uma mudança de tensão, os últimos são regulados por um desvio de corrente.

Os módulos de campo operam com resistência CC aumentada, a transformação de alta frequência não aumenta os custos de energia.Se dissermos o que é um transistor em termos simples, este é um módulo com uma alta margem de ganho. Esta característica é maior nas espécies de campo do que nos tipos bipolares. Os primeiros não possuem reabsorção de portadores de carga, o que agiliza a operação.

Os semicondutores de campo são usados ​​com mais frequência devido às suas vantagens sobre os tipos bipolares:

• resistência poderosa na entrada em corrente contínua e alta frequência, isso reduz a perda de energia para controle;
• falta de acúmulo de elétrons menores, o que acelera a operação do transistor;
• transporte de partículas em movimento;
• estabilidade com desvios de temperatura;
• pequeno ruído devido à falta de injeção;
• baixo consumo de energia durante a operação.

Os tipos de transistores e suas propriedades determinam a finalidade. O aquecimento do conversor do tipo bipolar aumenta a corrente ao longo do caminho do coletor ao emissor. Eles têm um coeficiente de resistência negativo e os portadores móveis fluem para o dispositivo coletor do emissor. A base fina é separada por junções p-n, e a corrente surge apenas quando partículas em movimento se acumulam e são injetadas na base. Alguns portadores de carga são capturados por uma junção p-n adjacente e acelerados, é assim que os parâmetros dos transistores são calculados.

Os FETs têm outro tipo de vantagem que precisa ser mencionada para dummies. Eles são conectados em paralelo sem equalizar a resistência. Os resistores não são usados ​​para esse fim, pois o indicador aumenta automaticamente quando a carga muda. Para obter um alto valor da corrente de comutação, é recrutado um complexo de módulos, que é usado em inversores ou outros dispositivos.

É impossível conectar um transistor bipolar em paralelo, a determinação dos parâmetros funcionais leva ao fato de que uma ruptura térmica de natureza irreversível é detectada. Essas propriedades estão relacionadas às qualidades técnicas de canais p-n simples. Os módulos são conectados em paralelo usando resistores para equalizar a corrente nos circuitos do emissor. Dependendo das características funcionais e especificidades individuais, os tipos bipolares e de campo são distinguidos na classificação dos transistores.

Transistores bipolares

Projetos bipolares são produzidos como dispositivos semicondutores com três condutores. Camadas com condutividade p de furo ou condutividade n de impureza são fornecidas em cada um dos eletrodos. A escolha de um conjunto completo de camadas determina o lançamento de dispositivos do tipo p-n-p ou n-p-n. No momento em que o dispositivo é ligado, diferentes tipos de cargas são transferidos simultaneamente por buracos e elétrons, 2 tipos de partículas estão envolvidos.

Os portadores se movem devido ao mecanismo de difusão. Átomos e moléculas de uma substância penetram na rede intermolecular de um material vizinho, após o que sua concentração se estabiliza ao longo do volume. O transporte ocorre de áreas de alta compactação para áreas de baixo conteúdo.

Os elétrons também se propagam sob a ação de um campo de força em torno de partículas com uma inclusão desigual de aditivos de liga na massa de base. Para acelerar a operação do dispositivo, o eletrodo conectado à camada intermediária é fino. Os condutores mais externos são chamados de emissor e coletor. A característica de tensão reversa da transição não é importante.

FETs

O transistor de efeito de campo controla a resistência usando um campo elétrico transversal que surge da tensão aplicada. O local de onde os elétrons se movem para o canal é chamado de fonte, e o dreno parece o ponto final de entrada de cargas. A tensão de controle passa por um condutor chamado porta. Os dispositivos são divididos em 2 tipos:

• com controle p-n-junção;
• Transistores MIS com uma porta isolada.

Os dispositivos do primeiro tipo contêm uma pastilha semicondutora no design, que é conectada ao circuito controlado usando eletrodos em lados opostos (dreno e fonte). Um local com um tipo diferente de condutividade ocorre depois que a placa é conectada ao portão. Uma fonte de polarização constante inserida no circuito de entrada produz uma tensão de bloqueio na junção.

A fonte do pulso amplificado também está localizada no circuito de entrada. Após alterar a tensão na entrada, o indicador correspondente na junção p-n é transformado. A espessura da camada e a área da seção transversal da junção do canal no cristal, que transmite o fluxo de elétrons carregados, é modificada. A largura do canal depende do espaço entre a região de depleção (abaixo da comporta) e o substrato. A corrente de controle nos pontos inicial e final é controlada alterando a largura da região de depleção.

O transistor MIS é caracterizado pelo fato de sua porta ser separada por isolamento da camada de canal. Em um cristal semicondutor, chamado substrato, são criados sítios dopados com sinal oposto. Condutores são instalados neles - um dreno e uma fonte, entre os quais um dielétrico está localizado a uma distância inferior a um mícron. No isolador há um eletrodo de metal - um obturador.Devido à estrutura resultante contendo um metal, uma camada dielétrica e um semicondutor, os transistores recebem a abreviatura MIS.

Dispositivo e princípio de operação para iniciantes

As tecnologias operam não apenas com uma carga de eletricidade, mas também com um campo magnético, quanta de luz e fótons. O princípio de operação do transistor está nos estados entre os quais o dispositivo alterna. Sinal oposto pequeno e grande, estado aberto e fechado - este é o duplo trabalho dos dispositivos.

Juntamente com o material semicondutor da composição, utilizado na forma de um único cristal, dopado em alguns pontos, o transistor tem em seu design:

• conclusões do metal;
• isoladores dielétricos;
• caso de transistores de vidro, metal, plástico, cermet.

Antes da invenção dos dispositivos bipolares ou polares, os tubos de vácuo eletrônicos eram usados ​​como elementos ativos. Os circuitos desenvolvidos para eles, após modificação, são utilizados na produção de dispositivos semicondutores. Eles podem ser conectados como um transistor e usados, pois muitas das características funcionais das lâmpadas são adequadas para descrever o funcionamento das espécies de campo.

Vantagens e desvantagens de substituir lâmpadas por transistores

A invenção dos transistores é um fator estimulante para a introdução de tecnologias inovadoras na eletrônica. A rede usa elementos semicondutores modernos, em comparação com os antigos circuitos de lâmpadas, tais desenvolvimentos têm vantagens:

• dimensões pequenas e baixo peso, o que é importante para eletrônicos em miniatura;
• a capacidade de aplicar processos automatizados na produção de dispositivos e agrupar as etapas, o que reduz o custo;
• o uso de fontes de corrente de pequeno porte devido à necessidade de baixa tensão;
• ativação instantânea, não é necessário aquecimento do cátodo;
• maior eficiência energética devido à redução da dissipação de energia;
• força e confiabilidade;
• interação bem coordenada com elementos adicionais na rede;
• resistência à vibração e choque.

As desvantagens aparecem nas seguintes disposições:

• transistores de silício não funcionam em tensões superiores a 1 kW, as lâmpadas são eficazes em taxas acima de 1-2 kW;
• ao usar transistores em redes de transmissão de alta potência ou transmissores de microondas, é necessária a correspondência de amplificadores de baixa potência conectados em paralelo;
• a vulnerabilidade dos elementos semicondutores aos efeitos de um sinal eletromagnético;
• uma reação sensível aos raios cósmicos e à radiação, exigindo o desenvolvimento de microcircuitos de radiação resistentes a esse respeito.

Esquemas de comutação

Para funcionar em um único circuito, o transistor requer 2 saídas na entrada e na saída. Quase todos os tipos de dispositivos semicondutores possuem apenas 3 pontos de conexão. Para sair de uma situação difícil, uma das extremidades é atribuída como comum. Isso leva a 3 esquemas de conexão comuns:

• para transistor bipolar;
• dispositivo polar;
• com um dreno aberto (coletor).

O módulo bipolar é conectado a um emissor comum para amplificação de tensão e corrente (MA). Em outros casos, ele corresponde aos pinos de um chip digital quando há uma grande tensão entre o circuito externo e o plano de fiação interno.É assim que funciona a conexão do coletor comum, e apenas um aumento na corrente (OK) é observado. Se você precisar aumentar a tensão, o elemento será introduzido com uma base comum (OB). A opção funciona bem em circuitos em cascata compostos, mas raramente é definida em projetos de transistor único.

Dispositivos semicondutores de campo de variedades MIS e usando uma junção p-n estão incluídos no circuito:

• com um emissor comum (CI) - uma conexão semelhante ao OE de um módulo do tipo bipolar
• com uma única saída (OS) - um plano do tipo OK;
• com um obturador comum (OZ) - uma descrição semelhante do OB.

Nos planos de drenagem aberta, o transistor é ligado com um emissor comum como parte do microcircuito. A saída do coletor não está conectada a outras partes do módulo, e a carga vai para o conector externo. A escolha da intensidade da tensão e da intensidade da corrente do coletor é feita após a instalação do projeto. Dispositivos de drenagem aberta funcionam em circuitos com estágios de saída poderosos, drivers de barramento, circuitos lógicos TTL.

Para que servem os transistores?

O escopo é delimitado dependendo do tipo de dispositivo - módulo bipolar ou campo. Por que os transistores são necessários? Se for necessária uma corrente baixa, por exemplo, em plantas digitais, são usadas vistas de campo. Os circuitos analógicos alcançam linearidade de alto ganho em uma faixa de tensões e saídas de alimentação.

As áreas de instalação de transistores bipolares são amplificadores, suas combinações, detectores, moduladores, circuitos logísticos de transistores e inversores do tipo lógico.

Os locais de aplicação dos transistores dependem de suas características. Funcionam em 2 modos:

• de forma amplificada, alterando o pulso de saída com pequenos desvios do sinal de controle;
• na regulação chave, controlando a alimentação de cargas com uma corrente de entrada fraca, o transistor está completamente fechado ou aberto.

O tipo de módulo semicondutor não altera as condições de sua operação. A fonte é conectada à carga, por exemplo, um interruptor, um amplificador, um dispositivo de iluminação, pode ser um sensor eletrônico ou um poderoso transistor adjacente. Com a ajuda da corrente, a operação do dispositivo de carga começa e o transistor é conectado ao circuito entre a instalação e a fonte. O módulo semicondutor limita a força da energia fornecida à unidade.

A resistência na saída do transistor é transformada dependendo da tensão no condutor de controle. A intensidade da corrente e a tensão no ponto inicial e final do circuito mudam e aumentam ou diminuem e dependem do tipo de transistor e de como ele está conectado. O controle de uma fonte de alimentação controlada leva a um aumento na corrente, um pulso de potência ou um aumento na tensão.

Transistores de ambos os tipos são usados ​​nos seguintes casos:

1. Na regulação digital. Projetos experimentais de circuitos amplificadores digitais baseados em conversores digital-analógico (DAC) foram desenvolvidos.
2. em geradores de pulso. Dependendo do tipo de montagem, o transistor opera em ordem chave ou linear para reproduzir sinais quadrados ou arbitrários, respectivamente.
3. Em dispositivos de hardware eletrônico. Para proteger informações e programas contra roubo, hacking ilegal e uso. A operação ocorre no modo chave, a intensidade da corrente é controlada de forma analógica e é regulada usando a largura de pulso.Os transistores são colocados nos acionamentos dos motores elétricos, alternando os estabilizadores de tensão.

Semicondutores monocristalinos e módulos abertos e fechados aumentam a potência, mas funcionam apenas como interruptores. Em dispositivos digitais, transistores do tipo campo são usados ​​como módulos econômicos. As tecnologias de fabricação no conceito de experimentos integrados prevêem a produção de transistores em um único chip de silício.

A miniaturização dos cristais leva a computadores mais rápidos, menos energia e menos calor.

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