Транзистор

Транзистор – це електронний компонент, який керує великим струмом за допомогою малого. Транзистор ще можна назвати напівпровідникових тріодом. Ця друга назва прийшла від його «попередника» – електровакуумного тріода, одного з різновидів так званих «ламп».

З чого складається транзистор?

Видима частина транзистора складається з корпусу і трьох «ніжок»-виводів (проте існують і різновиди транзисторів, у яких кількість виводів більше трьох). Корпус транзистора виготовляють з кераміки, металевих сплавів або пластмаси. Заглядаючи наперед, відзначимо, що існує два види транзисторів – біполярний та польовий.

Усередині корпусу біполярного транзистора розміщується три шари напівпровідника, два з яких розташовані по краях і мають однаковий тип провідності (p або n), це – колектор і емітер. Третій шар розташований між першими двома і відрізняється типом провідності від своїх сусідів. Це – база.

Розташування напівпровідників визначає тип транзистора: p-n-p або n-p-n. На кожен з напівпровідників нанесено металевий шар. З його допомогою та дротових зв’язків, напівпровідники з’єднані з виводами транзистора. Однак не варто забувати, що розташування виводів транзистора може змінюватися в залежності від моделі транзистора.

На зображенні – біполярний транзистор n-p-n типу.

Польовий транзистор також має в своєму арсеналі напівпровідники, але їх розташування, кількість і принцип роботи відрізняється від біполярних транзисторів і залежить від виду польового транзистора.

Де використовуються транзистори?

Транзистори використовуються в більшості електронних схем. Це може бути як простий генератор частоти, так і материнська плата комп’ютера. Заглянемо під кришку підсилювача – тут теж транзистори. Вони акуратно розміщені на схемі радіоприймача, щоб перетворити радіосигнал в аналоговий. Якщо потрібно зібрати електронний стабілізатор або ключ – теж не обійдетеся без транзисторів.

Існує ряд надпотужних транзисторів. Вони можуть працювати з навантаженням до 1.5 кВт і застосовують їх в промисловій сфері. Робоча температура таких транзисторів може досягати 200-300 градусів Цельсія. Для їх охолодження використовують радіатори тепловідведення.

Група транзисторів, в сукупності з додатковими елементами може здійснювати ряд логічних операцій і являє собою свого роду процесор. Власне, процесор на основі напівпровідника і є групою транзисторів. Вони укладені в загальний корпус і пов’язані там між собою аналогічно розташуванню на монтажній платі. У потужних процесорах, завдяки мініатюрності кристалів напівпровідника, може бути укладено до декількох десятків мільйонів транзисторів.

Принцип роботи транзистора

У біполярних транзисторах керування струмом колектора відбувається шляхом зміни керуючого струму бази. Струм, яким потрібно керувати, спрямований по ланцюгу «емітер-колектор». Однак, в стані спокою транзистора цей струм не може проходити між ними. Це викликано опором емітерного переходу, який виникає в результаті взаємодії шарів напівпровідника. Але варто подати на базу транзистора незначний струм, і опір між емітером і колектором впаде, тим самим дасть можливість проходити струму через емітер і колектор, посилюючи вихідний сигнал. Змінюючи струм бази, можна змінювати струм на виході транзистора.

У польових транзисторах таке управління здійснюється завдяки створенню поперечного електричного поля. Воно створюється напругою, прикладеною до затвору відносно витоку. Це значно зменшує енергоспоживання транзистора, так як опір затвору великий, і для створення поля не потрібно постійно підтримувати керуючий струм. Якби не польовий транзистор, ми б заміняли батарейки в пульті від телевізора в рази частіше, ніж зазвичай.

Таким чином, транзистори можна порівняти з водопровідних краном, де подача і злив води – це емітер (або витік) і колектор (або стік) транзистора, ручка вентиля – це його база (або затвор).

Різновиди, позначення транзисторів

На більшості схем транзистори можуть позначатися буквами «VT», «Q», «T», «ПТ», «ПП». До буквах може застосовуватися приписка в вигляді цифри, наприклад «VT 4», яка вказує номер деталі на схемі. Або модель транзистора цілком, наприклад «T KT-315Б».

Транзистори бувають двох видыв: біполярний та польовий.

Схематичне позначення біполярного транзистора:

Як видно на малюнку, позначення транзисторів різних типів відрізняється напрямком стрілки емітера. Транзистори n-p-n типу позначаються зі стрілкою емітера, спрямованої від бази. У разі p-n-p типу, стрілка буде направлена в сторону бази транзистора. На багатьох схемах емітер, колектор і база позначені буквами латинської мови: емітер – «E», база – «B» колектор – «C».

Типова схема підключення біполярних транзисторів:

У всіх схемах з біполярним транзистором рекомендуємо вносити додатковий опір до входів колектора і бази. Це продовжить термін служби транзистора та стабілізує його роботу.

Позначень польових транзисторів є більше, ніж біполярних. Основні представлені на зображеннях нижче.

Як ви бачите, виводи транзистора позначені буквами «З» – затвор, «С» – сток, «И» – істок. Функцію бази виконує затвор, а колектор і емітер, це – стік і джерело, відповідно. Як біполярні транзистори діляться на n-p-n і p-n-p, аналогічно польові поділяють на:

• <з керуючим p-n переходом з каналом n-типу;
• з ізольованим затвором з індукованим каналом n-типу;
• з ізольованим затвором з вбудованим каналом n-типу;
• з керуючим p-n переходом з каналом p-типу;
• з ізольованим затвором із індукованим каналом p-типу;
• з ізольованим затвором з вбудованим каналом p-типу.

Деякі транзистори з керуючим p-n-переходом надають доступ до каналу за допомогою четвертої «ніжки»-виводу або використовується сам корпус транзистора.

На зображеннях нижче – схеми включення польових транзисторів:

З керуючим p-n-переходом зі спільним витіком

З керуючим p-n-переходом з загальним стоком

З керуючим p-n-переходом зі спільним затвором

Маркування транзисторів

Маркування транзистора наноситься на корпус, іноді потрібно також звертати увагу на довжину виводів. Сучасне маркування транзисторів залежить від виробника. Тому, рекомендуємо вивчати специфікації від виробників, щоб коректно читати позначення.

Маркування буває кольорове, кодове та змішане. Є випадки нестандартного маркування, де можуть використовуватися різного роду символи.

Вольт амперная характеристика

На двох графіках представлені вольт-амперні характеристики окремо для біполярних та польових транзисторів.

Біполярні транзистори

Польові транзистори: