Транзистор

Транзистор – полупроводниковый элемент электронной техники, который позволяет управлять током, протекающим через него, с помощью прилагаемой к дополнительному электроду напряжения.
Транзисторы являются основными элементами современной электроники. Обычно они применяются в усилителях и логических электронных схемах. В микросхемах в единый функциональный блок объединены тысячи и миллионы отдельных транзисторов.
По строению и принципу действия транзисторы делятся на два больших класса: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Для каждого из этих классов входят многочисленные типы транзисторов, отличающихся по строению и характеристикам.

Подробнее в статье Биполярный транзистор


В биполярном транзисторе носители заряда движутся от эмиттера через тонкую базу к коллектору. База отделена от емитора и коллектора pn переходами. Ток протекает через транзистор только тогда, когда носители заряда инжектируются из эмиттера в базу через pn переход. В базе они есть неосновными носителями заряда и легко проникают через другой pn переход между базой и коллектором, ускоряясь при этом. В самой базе носители заряда движутся за счет диффузионного механизма, поэтому база должна быть достаточно тонкой. Управление током между эмиттером и коллектором осуществляется изменением напряжения между базой и эмиттером, от которой зависят условия инжекции носителей заряда в базу.

Подробнее в статье полевой транзистор


В полевом транзисторе ток протекает от истока к стоку через канал под затвором. Приложенная к затвору напряжение увеличивает или уменьшает ширину области обеднения, а тем самым ширину канала, контролируя ток.
Первый патент на полевой транзистор получил в 1925 году в Канаде уроженец Львова Юлиус Эдгар Лилиенфельд, однако он не опубликовал никаких исследований, связанных со своим изобретением. В 1934 году немецкий физик Оскар Хайль запатентовал еще один полевой транзистор. В 1947 году Джон Бардин и Уолтер Браттейн с AT & T Bell Labs открыли эффект усиления в кристалле германия. Уильям Шокли побичив в этом явлении значительный потенциал. Благодаря своей работе над новым явлением он может считаться отцом транзистора. Термин «транзистор» предложил Джон Пирс.
в 1956 году Бардин, Шокли и Браттейн получили за изобретение транзистора Нобелевскую премию.
В 50-х и 60-х годах 20 в. транзисторы быстро вытеснили вакуумные лампы почти из всех областей применения, благодаря своей компактности, технологичности, долговечности и возможности интеграции в крупные и сверхкрупные электронные схемы.
Кроме разделения на биполярные и полевые транзисторы, существует много различных типов, специфичных по своему строению.
Биполярные транзисторы различаются по полярности: они бывают PNP и NPN типа. Средняя буква в этих обозначениях соответствует типу проводимости материала базы.
Полевые транзисторы различаются по типу проводимости в канале: на P-канальные (основной тип проводимости – дырочный) и N-канальные – основной тип проводимости электронный.
Среди полевых транзисторов наиболее распространенные транзисторы типа металл-оксид-полупроводник, которые могут использовать или область обогащения или область обеднения.
Своеобразным гибридом биполяреного и полевого транзистора является IGBT-транзистор (англ. Isolated Gate Bipolar Transistor – биполярный транзистор с изолированным переходом), что сейчас широко используется в силовой электронике.
Транзисторы различаются также по материалу, по максимальной мощностью, максимальной чаcтотою, по назначению, по типу корпуса.
Самый распространенный полупроводниковый материал для производства транзисторов – кремний. Используются также германий, арсенид галлия и другие бинарные полупроводники.
Семейство вольт-амперных характеристик для МОП-транзистора. Каждая кривая показывает зависимость тока между истоком и стоком, в зависимости от напряжения между двумя электродами, для разных значений напряжения между истоком и затвором Поскольку транзистор имеет три электрода, то для каждого из токов через два электрода транзистора, существует семейство вольт-амперных характеристик при различных значениях напряжения на третьем электроде, или тока, протекающего через него.
В многих приложениях важны частотные характеристики транзисторов – скорость переключения между различными состояниями.
Транзистор имеет два основных применения: в качестве усилителей качества переключателя.
Усилительные свойства транзистора связаны с его способностью контролировать большой ток между двумя электродами с помощью малого тока между двумя другими электродами. Таким образом малые изменения величины сигнала в одном электрической цепи могут воспроизводиться с большей амплитудой в другом кругу.
Использование транзистора в качестве переключателя связано с тем, что приложив соответствующее напряжение к одному из его выводов, можно уменьшить практически до нуля ток между двумя другими выводами, что называют запиранием транзистора. Это свойство используют для построения логических вентилей.
Корпуса транзисторов изготавливаются из металла, керамики или пластика, вы можете приобрести изделия из пластика на заказ на сайте legcer.ru. Для транзисторов большой мощности необходимо дополнительное охлаждение.
Транзисторы монтируются на печатных платах по технологии «через отверстие», или по технологии поверхностного монтажа. При технологии «через отверстие», выводы транзисторов вставляются в предварительно просверленным в плате отверстия. Корпуса транзисторов стандартизированы, но последовательность выводов нет, она зависит от производителя.