Простою мовою як працює транзистор

З кожним роком з'являється все більше і більше електронних засобів, а вони часто ламаються. На ремонт потрібно чимало коштів, часом, досягаючи до 50 відсотків від вартості апарату. І що прикро, деякі з цих поломок можна було усунути самому, маючи початкові знання про те, як працює транзистор. Чому він? Саме транзистори найчастіше виходять з ладу.

види транзистора

Щоб легше розібратися в роботі транзистора, необхідно мати уявлення про нього. Він є напівпровідником, що вказує на його здатність проводити струм в одному напрямку і не пропускати в іншому. Щоб досягти таких показників використовуються різні способи виготовлення. Всі ці прилади за своїм характером роботи діляться на дві групи:

Хоча і ті й інші належать до одного класу – транзистори, що відбуваються в них процеси сильно відрізняються.

біполярний

Рух електронів по замкнутому ланцюзі називається електричним струмом. Грубо кажучи, чим більше електронів, тим більше струм. Якщо атом віддає електрони, він стає позитивно зарядженим і, навпаки, притягаючи зайві електрони, він стає негативно зарядженим.

При додаванні в кремній і германій домішок вони стають необхідним матеріалом, з яких і виготовляються біполярні транзистори.

Біполярними називаються електронні прилади, що складаються з двох, що мають різні заряди шарів. Причому два крайніх мають однаковий заряд. Той шар, який має позитивний заряд, називається «p», а негативний – «n». У зв'язку з цим розрізняють такі типи:

Кордон між цими шарами називається перехід. Внутрішню область, розділену двома переходами, називають базою. Дві зовнішні області називають емітером і колектор. Монокристал виготовлений таким чином, що одна зовнішня область передає в базу носії енергії і називається емітером. Інша зовнішня область забирає ці носії і називається колектором.

На електричній схемі біполярний транзистор позначається у вигляді кола, всередині якого намальована риска, а до неї підходять три прямі. Одна підходить під кутом в 90 градусів і позначає базу, дві інші під нахилом. Та з них що має стрілку позначає емітер, інша – колектор. Сам прилад, як правило, має три висновки, які відповідають цим областям.

Інший вид називається польовий або уніполярний. На відміну від біполярного p-n перехід працює інакше. Його монокристал має однорідний склад. Канал, по якому рухаються енергоносії, може бути дірковим або електронним. У дірковому носієм є позитивно заряджені нерухомі іони, в електронному – негативно заряджені. Ці канали також позначаються буквами «p» і «n» відповідно.

Навколо і майже по всій довжині цього каналу впорскується, імплантуються іони протилежної полярності. Ця область називається затвором, вона-то і регулює провідність каналу. Той край каналу, через який заряджені частинки входять в кристал, називається витік, а через який виходять – стоком.

Для поліпшення електричних характеристик між металевим каналом і затвором стали додавати діелектрик. Якщо класифікувати транзистори за структурою, то можна виділити два сімейства:

• МДП (до них можна віднести і МОП – метал-оксид-провідник)
• JGBT

МДП розшифровується як метал-діелектрик-провідник. Це польовий. Новий JGBT транзистор поєднує в собі переваги біполярного, але має ізольований затвор.

Принцип дії

Один зі складних радіоелементів – транзистор. Принцип роботи його зводиться до наступного:

Біполярні володіють більшою потужністю і можуть працювати з великими частотами. Однак, якщо потрібен широкий спектр посилення, то без польового не обійтися.

Робота польового

Розглянемо, як працює транзистор. Для початківців радіоаматорів важко розібратися у всіх цих переходах. Щоб показати принцип роботи транзистора простою мовою, звернемо увагу на наступний приклад.

Водопровідний кран вентильного типу здатний дуже плавно міняти натиск води. Це досягається завдяки поступовому зміни пропускного отвору. На цьому ж принципі заснована робота і польового транзистора.

Затвор оточує пропускної канал. При подачі на нього замикаючої напруги, електричне поле як би здавлює прохід, тим самим зменшуючи потік заряджених частинок. Як і при закриванні крана необхідно докладати невелике зусилля, так і потужність затвора, в порівнянні з основним каналом, дуже мала. Подібність також і в тому, що при невеликих змінах напруги на затворі, перетин проходу також змінюється незначно.

Як працює біполярний

Робота біполярного приладу дещо відрізняється від роботи польового. В першу чергу відрізняється спосіб управління рухом заряджених частинок. У польовому використовується електричне поле, в біполярному – струм між базою і емітером.

Залежно від типу приладу стрілочка емітера на схемі буде або спрямована до бази, тоді це тип p-n-p, або від бази, тоді це n-p-n. При підключенні до цих затискачів однойменного напруги ( «p» підключається до «+», а «n» підключається до «-») в ланцюзі емітер – база виникає струм. У базі з'являється більше носіїв заряду і їх стає тим більше, чим більше струм в цьому ланцюгу.

До колектора підводиться зворотна напруга, т. Е. До «p» підключається «-», а до «n» – «+». Оскільки між емітером і колектором виникає різниця потенціалів, між цими висновками з'являється струм. Він буде тим більше, чим більше носіїв заряду є в базі.

Коли до емітера і бази підключають джерело живлення протилежного знаку, ток припиняється, транзистор закривається. Що допоможе краще зрозуміти роботу транзистора? Для чайників важливо зрозуміти одну істину. Якщо відкритий перехід емітер – база (подається пряма напруга), то відкритий і сам прилад, в іншому випадку він закритий.

Запобіжні заходи

Польові транзистори дуже чутливі до підвищеного напрузі. При роботі з ними необхідно запобігти можливості потрапляння на них статистичного напруги. Цього можна досягти надівши заземлений браслет. При підборі аналога важливо враховувати не тільки робоча напруга, але і допустимий струм. А якщо прилад працює в частотному режимі, то і його частоту.