Come funziona un transistor e dove viene utilizzato?

Un elemento radioelettronico in materiale semiconduttore, utilizzando un segnale in ingresso, crea, amplifica, cambia impulsi nei circuiti integrati e nei sistemi per la memorizzazione, l'elaborazione e la trasmissione di informazioni. Un transistor è una resistenza le cui funzioni sono regolate dalla tensione tra emettitore e base o sorgente e gate, a seconda del tipo di modulo.

Tipi di transistor

I convertitori sono ampiamente utilizzati nella produzione di microcircuiti digitali e analogici per azzerare la corrente statica del consumatore e ottenere una migliore linearità. I tipi di transistor differiscono in quanto alcuni sono controllati da una variazione di tensione, questi ultimi sono regolati da una deviazione di corrente.

I moduli di campo funzionano con una maggiore resistenza CC, la trasformazione ad alta frequenza non aumenta i costi energetici.Se diciamo cos'è un transistor in termini semplici, allora questo è un modulo con un margine di guadagno elevato. Questa caratteristica è maggiore nelle specie di campo rispetto ai tipi bipolari. I primi non hanno il riassorbimento del vettore di carica, il che accelera il funzionamento.

I semiconduttori di campo vengono utilizzati più spesso a causa dei loro vantaggi rispetto ai tipi bipolari:

• potente resistenza in ingresso a corrente continua e alta frequenza, questo riduce la perdita di energia per il controllo;
• mancanza di accumulo di elettroni minori, che accelera il funzionamento del transistor;
• trasporto di particelle in movimento;
• stabilità con deviazioni di temperatura;
• piccolo rumore dovuto alla mancanza di iniezione;
• basso consumo energetico durante il funzionamento.

I tipi di transistor e le loro proprietà determinano lo scopo. Il riscaldamento del convertitore di tipo bipolare aumenta la corrente lungo il percorso dal collettore all'emettitore. Hanno un coefficiente di resistenza negativo e i vettori mobili fluiscono verso il dispositivo di raccolta dall'emettitore. La base sottile è separata da giunzioni p-n e la corrente si forma solo quando le particelle in movimento si accumulano e vengono iniettate nella base. Alcuni portatori di carica vengono catturati da una giunzione pn adiacente e accelerati, ecco come vengono calcolati i parametri dei transistor.

I FET hanno un altro tipo di vantaggio che deve essere menzionato per i manichini. Sono collegati in parallelo senza equalizzare la resistenza. I resistori non vengono utilizzati per questo scopo, poiché l'indicatore aumenta automaticamente al variare del carico. Per ottenere un valore elevato della corrente di commutazione, viene reclutato un complesso di moduli, che viene utilizzato in inverter o altri dispositivi.

È impossibile collegare un transistor bipolare in parallelo, la determinazione dei parametri funzionali porta al fatto che viene rilevata una rottura termica di natura irreversibile. Queste proprietà sono legate alle qualità tecniche dei semplici canali p-n. I moduli sono collegati in parallelo utilizzando resistori per equalizzare la corrente nei circuiti dell'emettitore. A seconda delle caratteristiche funzionali e delle specifiche individuali, nella classificazione dei transistor si distinguono i tipi bipolari e di campo.

Transistori bipolari

I modelli bipolari sono prodotti come dispositivi a semiconduttore con tre conduttori. Strati con conduttività p del foro o conduttività n di impurità sono forniti in ciascuno degli elettrodi. La scelta di un set completo di livelli determina il rilascio di tipi di dispositivi p-n-p o n-p-n. Nel momento in cui il dispositivo viene acceso, diversi tipi di cariche vengono trasferite contemporaneamente da lacune ed elettroni, sono coinvolti 2 tipi di particelle.

I vettori si muovono a causa del meccanismo di diffusione. Atomi e molecole di una sostanza penetrano nel reticolo intermolecolare di un materiale vicino, dopodiché la loro concentrazione si stabilizza in tutto il volume. Il trasporto avviene da aree ad alta compattazione ad aree a basso contenuto.

Gli elettroni si propagano anche sotto l'azione di un campo di forza attorno alle particelle con un'inclusione irregolare di additivi leganti nella massa di base. Per accelerare il funzionamento del dispositivo, l'elettrodo collegato allo strato intermedio viene assottigliato. I conduttori più esterni sono chiamati emettitore e collettore. La caratteristica di tensione inversa della transizione non è importante.

FET

Il transistor ad effetto di campo controlla la resistenza utilizzando un campo elettrico trasversale derivante dalla tensione applicata. Il luogo da cui gli elettroni si spostano nel canale è chiamato sorgente e lo scarico sembra il punto finale di ingresso delle cariche. La tensione di controllo passa attraverso un conduttore chiamato gate. I dispositivi sono divisi in 2 tipi:

• con controllo p-n-giunzione;
• Transistori MIS con gate isolato.

I dispositivi del primo tipo contengono un wafer semiconduttore nel progetto, che è collegato al circuito controllato mediante elettrodi su lati opposti (drain e source). Un luogo con un diverso tipo di conducibilità si verifica dopo che la piastra è stata collegata al cancello. Una sorgente di polarizzazione costante inserita nel circuito di ingresso produce una tensione di blocco alla giunzione.

La sorgente dell'impulso amplificato si trova anche nel circuito di ingresso. Dopo aver modificato la tensione all'ingresso, l'indicatore corrispondente alla giunzione p-n viene trasformato. Lo spessore dello strato e l'area della sezione trasversale della giunzione del canale nel cristallo, che trasmette il flusso di elettroni carichi, viene modificato. La larghezza del canale dipende dallo spazio tra la regione di svuotamento (sotto il gate) e il substrato. La corrente di controllo nei punti iniziale e finale viene controllata modificando la larghezza della regione di svuotamento.

Il transistor MIS è caratterizzato dal fatto che il suo gate è separato dall'isolamento dallo strato di canale. In un cristallo semiconduttore, chiamato substrato, vengono creati siti drogati con segno opposto. Su di essi sono installati conduttori: uno scarico e una sorgente, tra i quali si trova un dielettrico a una distanza inferiore a un micron. Sull'isolante c'è un elettrodo di metallo: un otturatore.A causa della struttura risultante contenente un metallo, uno strato dielettrico e un semiconduttore, ai transistor viene assegnata l'abbreviazione MIS.

Dispositivo e principio di funzionamento per principianti

Le tecnologie funzionano non solo con una carica di elettricità, ma anche con un campo magnetico, quanti di luce e fotoni. Il principio di funzionamento del transistor risiede negli stati tra i quali il dispositivo passa. Segnale opposto piccolo e grande, stato aperto e chiuso: questo è il doppio lavoro dei dispositivi.

Insieme al materiale semiconduttore nella composizione, utilizzato sotto forma di un singolo cristallo, drogato in alcuni punti, il transistor ha nel suo design:

• conclusioni dal metallo;
• isolanti dielettrici;
• cassa di transistor in vetro, metallo, plastica, cermet.

Prima dell'invenzione dei dispositivi bipolari o polari, i tubi elettronici a vuoto venivano utilizzati come elementi attivi. I circuiti sviluppati per loro, dopo la modifica, vengono utilizzati nella produzione di dispositivi a semiconduttore. Potrebbero essere collegati come un transistor e utilizzati, poiché molte delle caratteristiche funzionali delle lampade sono adatte a descrivere il funzionamento di specie di campo.

Vantaggi e svantaggi della sostituzione delle lampade con i transistor

L'invenzione dei transistor è un fattore stimolante per l'introduzione di tecnologie innovative nell'elettronica. La rete utilizza moderni elementi a semiconduttore, rispetto ai vecchi circuiti delle lampade, tali sviluppi presentano vantaggi:

• dimensioni ridotte e peso ridotto, importanti per l'elettronica in miniatura;
• la capacità di applicare processi automatizzati nella produzione di dispositivi e raggruppare le fasi, riducendo i costi;
• l'uso di sorgenti di corrente di piccole dimensioni per la necessità di bassa tensione;
• accensione istantanea, non è richiesto il riscaldamento del catodo;
• maggiore efficienza energetica grazie alla ridotta dissipazione di potenza;
• forza e affidabilità;
• interazione ben coordinata con elementi aggiuntivi nella rete;
• resistenza alle vibrazioni e agli urti.

Gli svantaggi si manifestano nelle seguenti disposizioni:

• i transistor al silicio non funzionano a tensioni superiori a 1 kW, le lampade sono efficaci a velocità superiori a 1-2 kW;
• quando si utilizzano transistor in reti di trasmissione ad alta potenza o trasmettitori a microonde, è richiesto l'abbinamento di amplificatori a bassa potenza collegati in parallelo;
• la vulnerabilità degli elementi semiconduttori agli effetti di un segnale elettromagnetico;
• una reazione sensibile ai raggi cosmici e alle radiazioni, che richiede lo sviluppo di microcircuiti di radiazione resistenti a questo proposito.

Cambio di schemi

Per funzionare in un unico circuito, il transistor richiede 2 uscite in ingresso e in uscita. Quasi tutti i tipi di dispositivi a semiconduttore hanno solo 3 punti di connessione. Per uscire da una situazione difficile, uno dei fini viene assegnato come comune. Questo porta a 3 schemi di connessione comuni:

• per transistor bipolare;
• dispositivo polare;
• con scarico aperto (collettore).

Il modulo bipolare è collegato con un emettitore comune sia per l'amplificazione di tensione che di corrente (MA). In altri casi, abbina i pin di un chip digitale quando c'è una grande tensione tra il circuito esterno e il piano di cablaggio interno.Ecco come funziona la connessione del collettore comune e si osserva solo un aumento della corrente (OK). Se è necessario aumentare la tensione, l'elemento viene introdotto con una base comune (OB). L'opzione funziona bene nei circuiti a cascata composti, ma è raramente impostata nei progetti a transistor singolo.

Nel circuito sono inclusi dispositivi a semiconduttore da campo di varietà MIS e che utilizzano una giunzione p-n:

• con un emettitore comune (CI) - una connessione simile all'OE di un modulo di tipo bipolare
• con una singola uscita (OS) - un piano del tipo OK;
• con un otturatore comune (OZ) - una descrizione simile dell'OB.

Nei piani a scarico aperto, il transistor viene acceso con un emettitore comune come parte del microcircuito. L'uscita del collettore non è collegata ad altre parti del modulo e il carico va al connettore esterno. La scelta dell'intensità della tensione e dell'intensità della corrente del collettore viene effettuata dopo l'installazione del progetto. I dispositivi open-drain funzionano in circuiti con potenti stadi di uscita, driver bus, circuiti logici TTL.

A cosa servono i transistor?

L'ambito è delimitato a seconda del tipo di dispositivo: modulo bipolare o campo. Perché sono necessari i transistor? Se è necessaria una bassa corrente, ad esempio nei piani digitali, vengono utilizzate le viste del campo. I circuiti analogici raggiungono un'elevata linearità del guadagno in un'ampia gamma di tensioni di alimentazione e uscite.

Le aree di installazione per i transistor bipolari sono amplificatori, loro combinazioni, rivelatori, modulatori, circuiti logistici a transistor e inverter di tipo logico.

I luoghi di applicazione dei transistor dipendono dalle loro caratteristiche. Funzionano in 2 modalità:

• in modo amplificato, variando l'impulso di uscita con piccole deviazioni del segnale di controllo;
• nella regolazione della chiave, che controlla l'alimentazione dei carichi con una corrente di ingresso debole, il transistor è completamente chiuso o aperto.

Il tipo di modulo a semiconduttore non cambia le condizioni del suo funzionamento. La sorgente è collegata al carico, ad esempio un interruttore, un amplificatore, un dispositivo di illuminazione, può essere un sensore elettronico o un potente transistor adiacente. Con l'aiuto della corrente, inizia il funzionamento del dispositivo di carico e il transistor è collegato al circuito tra l'installazione e la sorgente. Il modulo a semiconduttore limita la forza dell'energia fornita all'unità.

La resistenza all'uscita del transistor viene trasformata in base alla tensione sul conduttore di controllo. L'intensità e la tensione della corrente all'inizio e al punto finale del circuito cambiano e aumentano o diminuiscono e dipendono dal tipo di transistor e da come è collegato. Il controllo di un'alimentazione controllata porta ad un aumento della corrente, un impulso di potenza o un aumento della tensione.

I transistor di entrambi i tipi vengono utilizzati nei seguenti casi:

1. Nella regolazione digitale. Sono stati sviluppati progetti sperimentali di circuiti di amplificazione digitali basati su convertitori da digitale ad analogico (DAC).
2. nei generatori di impulsi. A seconda del tipo di assemblaggio, il transistor opera in un ordine chiave o lineare per riprodurre rispettivamente segnali quadrati o arbitrari.
3. Nei dispositivi hardware elettronici. Per proteggere informazioni e programmi da furti, pirateria informatica e utilizzo illegali. L'operazione avviene nella modalità chiave, l'intensità della corrente è controllata in forma analogica e viene regolata utilizzando l'ampiezza dell'impulso.I transistor sono inseriti negli azionamenti di motori elettrici, stabilizzatori di tensione di commutazione.

I semiconduttori monocristallini e i moduli di apertura e chiusura aumentano la potenza, ma funzionano solo come interruttori. Nei dispositivi digitali, i transistor di tipo campo vengono utilizzati come moduli economici. Le tecnologie di produzione nel concetto di esperimenti integrati prevedono la produzione di transistor su un singolo chip di silicio.

La miniaturizzazione dei cristalli porta a computer più veloci, meno energia e meno calore.

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