Тих, хто захоплюється електротехнікою, і студентів технічних ВНЗ досить часто цікавить питання: «Що таке транзистор?» У загальному випадку їм може вважатися будь-який пристрій, що володіє властивістю змінювати сигнал між двома станами при зміні знака на головному електроді.
Транзистор - це напівпровідниковий елемент, який має, як правило, три висновки:
Колектор. На нього подається струм великої сили.
База. На виведення знаходиться керуючий струм (меншої сили).
Емітер. На нього подається струм з колектора. При цьому на третьому виході його сила трохи перевищує ту, що на першому виведенні.
Щоб зрозуміти, що таке транзистор, слід згадати, що це головний компонент будь-електронних схем. Без таких пристроїв не обійтися при виробництві практично будь-яких приладів. Вони знаходять широке застосування у виготовленні радіотехніки, телевізійної апаратури, музичних інструментів і навіть простих «мигалок» - в генераторах сигналів і електронних ключах без них теж не обійтися. Основне завдання елемента - посилити слабку енергію сигналу за рахунок додаткового джерела живлення.
Без перебільшень можна сказати, що всі досягнення мікроелектроніки та інших сегментів промисловості були б недосяжні без винаходу напівпровідникових деталей. Зараз неможливо уявити хоча б один пристрій, де не використовуються транзистори.
Форми і розміри
Продовжуючи міркувати на тему «що таке транзистор», необхідно звернути увагу на форм-фактори приладів. Пристрій може проводитися, як розміром з чіп, невидимий для людського ока, так і мати неймовірні габарити (приблизно з житловий будинок). Великі напівпровідникові елементи можуть мати потужність в кілька сот МВт. Їх, як правило, застосовують на електростанціях або виробництві. Щоб забезпечити високу провідність, на контакти наноситься позолота або тонкий шар срібла.
Умовні позначення пристроїв на схемах
Як і будь-який електроприлад, підсилювач має своє зображення, яке використовується при складанні креслень і схем. Позначення транзистора може зображуватися графічно як на малюнку. Вже по множинності зображень можна зрозуміти, що і функціонал деталей різноманітний.
При цьому кожне позначення транзистора відповідає певному типу пристрою (біполярні, польові, елементи з індукованим каналом і т. Д.).
Харчування напівпровідникових елементів
Один з контактів транзистора використовується як вхідний. Тому питання вибору схеми живлення підсилювача вважається вкрай важливим. Існує кілька видів підключення транзисторів до джерел. Варто розглянути основні з них:
З колекторної стабілізацією. Підходить для приєднання напівпровідникового елемента в схемі із загальним колектором. Таке підключення еквівалентно по постійному струму.
З емітерний стабілізацією. Використовується для подачі живлення на вищезгаданий тип транзистора. Такий вид стабілізації має на увазі застосування негативного зворотного зв`язку по струму.
Із загальним емітером. Схема ОЕ має значний коефіцієнтом посилення. Вважається найбільш поширеним варіантом підключення. Використовується для виготовлення інтегральних мікросхем.
Харчування транзистора краще всього забезпечувати за схемою підключення з загальним емітером.
Класифікація транзисторів
Існує кілька різновидів напівпровідникових елементів. Серед них варто виділити наступні:
Біполярні. Вони можуть бути багатоелектродними, p-n-p типу, n-p-n виду і на гетероперехідах.
Польові. Вони, в свою чергу, діляться на деталі з керуючим переходом (Діод Шоттки, гетеропереход) і з ізольованим затвором (Mosfet транзистор, МДП, IGBT).
Одноперехідні. Вони розділені на пристрої з p і n базою.
Лавинні транзистори.
Одним з найбільш поширених видів вважаються МОП і МДП-пристрої. В таких приладах область затвора не контактує з напівпровідником, де безпосередньо знаходиться канал протікання струму. Крім виду затвора, Mosfet-транзистор відрізняється відсутністю монолітної структури напівпровідника, що виконує функцію каналу для струму.
Зустрічаються і промислові варіанти Mosfet з двома затворами. При виготовленні передбачається один або два послідовно з`єднаних каналу. Якщо їх два, то для управління кожним з них використовується свій затвор.
надійність пристроїв
У сегменті виробництва смартфонів, супутників, автомобілебудуванні та промисловому обладнанні від транзисторів чекають високого рівня надійності. У великих системах налічується приблизно мільйон компонентів, серед яких є і напівпровідникові елементи. При цьому трапляються неполадки у вигляді відмов пристроїв. Якщо це відбувається не частіше одного разу на мільярд годин напрацювання, то схема системи вважається надійною.
При цьому треба пам`ятати, що волога - ворог будь-якої електронної системи. Вода істотно скорочує період функціонування транзисторів. Тому пристрої потребують герметичній оболонці. Волога може призвести до появи нових проводять електрику каналів, в зв`язку з чим періодично необхідно скидати напругу і висушувати прилад.
Як перевірити рядковий підсилювач
Одна з найбільш часто зустрічаються несправностей - горіння рядкового транзистора. Часто вдається полагодити телевізор або радіо заміною єдиного компонента, однак нерідко цього буває недостатньо.
Варто провести кілька маніпуляцій для виявлення причини несправності:
перевірити напругу рядкової розгортки;
розглянути можливість нагріву напівпровідникового елемента;
перевірити на працездатність холодні пайки (найчастіше виходить з ладу трансформатор драйвера).
Якщо ж не хочеться випоювати рядковий транзистор, але його потрібно перевірити, можна зробити це іншим способом.
Достатньо лише застосувати мультиметр, і він визначить коротке замикання.
майбутнє транзисторів
Пристрої удосконалюються з кожним роком, знаходяться інші області застосування, наприклад, іонна імплантація і інші. Що стосується інтегральних схем, то використовувані в них прилади стають більш ергономічними, збільшується їх швидкодія, зменшується споживання електроенергії.
Розвиток техніки на транзисторах йде за двома напрямками:
збільшення робочої потужності;
збільшення робочої напруги в дискретних системах.
У сфері пристроїв з низькою потужністю велика увага приділяється інтегральних схем. Стандартний транзистор, ціна якого зараз становить в середньому від 1 до 300 рублів, знаходить широке застосування в системах логічних пристроїв. Однак постійне вдосконалення виробництв і зниження вартості тягне за собою інтеграцію і в інші області обчислювальної техніки.
Очікується застосування нано- та квантових приладів.
Одноелектронні транзистори, створені на основі графену, можуть бути менше 10 нм. Але все це в майбутньому, а зараз достатньо лише знати, що таке транзистор.
