Полупроводниковые транзисторы. Основные типы транзисторов их характеристики и область примыкания



Транзистор (англ. transistor), полупроводниковый триод – радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора – изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде. В полевых и биполярных транзисторах управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большому изменению выходного напряжения или тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике. В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника ( логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми. Первоначально название «транзистор» относилось к резисторам, управляемым напряжением. Транзистор можно представить как некое сопротивление, регулируемое напряжением на одном электроде ( в полевых транзисторах – напряжение между затвором и истоком, в биполярных транзисторах – напряжение между базой и эмиттером). – током базы. Основой полупроводникового материала, применяемого обычно в виде монокристалла , транзистор содержит в своей конструкции легирующие добавки к основному материалу, металлические выводы, изолирующие элементы, части корпуса (пластиковые или керамические). Иногда употребляются комбинированные наименования, частично описывающие материалы конкретной разновидности ( например, «кремний на сапфире» или «металл-окисел-полупроводник»). Основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия. Другие материалы для транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов – полупроводниковые полимеры. Также имеются отдельные сообщения о транзисторах на основе углеродных нанотрубок, о графеновых полевых транзисторах. Принцип действия и способы применения транзисторов существенно зависят от их типа и внутренней структуры, поэтому подробная информация об этом отнесена в соответствующие статьи. Биполярные n-p-n структуры, «обратной проводимости p-n-p структуры», «прямой проводимости». В биполярном транзисторе носители заряда движутся от эмиттера через тонкую базу к коллектору. База отделена от эмиттера и коллектора p-n переходами. Ток протекает через транзистор лишь тогда, когда носители заряда инжектируются из эмиттера в базу через p-n переход между базой и коллектором, ускоряясь при этом. В самой базе носители заряда движутся за счёт диффузионного механизма , поэтому база должна быть достаточно тонкой. Управления током между эмиттером и коллектором осуществляется изменением напряжения между базой и эмиттером, от которой зависят условия инжекции носителей заряда в базу.

· Полевые – это полупроводниковый прибор, через который протекает поток основных носителей зарядов, регулируемый поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением , приложенным к одному из электродов такого прибора, называемым затвором.

· с p-n переходом.

· С изолированным затворомМДП-транзистор.

В полевом транзисторе ток протекает от истока до стока через канал под затвором. Канал существует в легированном полупроводнике в промежутке между затвором и нелегированной подложкой, в которой нет носителей заряда, и она не может проводить ток. Преимущественно под затвором существует область обеднения, в которой тоже нет носителей заряда благодаря образованию между легированным полупроводником и металлическим затвором контакта Шоттки. Таким образом ширина канала ограничена пространством между подложкой и областью обеднения. Приложенное к затвору напряжение увеличивает или уменьшает ширину области обеднения и, тем самым, ширину канала, контролируя ток.

Биполярные – трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Вне зависимости от типа транзистора, принцип применения его един: источник питания питает электрической энергией нагрузку, которой может быть громкоговоритель, реле, лампа накаливания, вход другого, более мощного транзистора, электронной лампы и т.п. Именно источник питания даёт нужную мощность для «раскачки» нагрузки. Транзистор же используется для ограничения силы тока, поступающего в нагрузку, и включается в разрыв между источником питания и нагрузкой.

Недостатки:кремневые транзисторы обычно не работают при напряжении выше 1 000 вольт ( вакуумные лампы могут работать с напряжением на порядки больше одного киловольта ). При коммутации цепей с напряжением свыше 1 кВ как правило используются IGBT транзисторы; высокая мощность, высокая частота, требующиеся для эфирного телевизионного вещания, лучше достигаются в вакуумных лампах в связи с большей подвижностью электронов в вакууме. Кремниевые транзисторы гораздо более уязвимы, чем вакуумные лампы к действию электромагнитного импульса, в том числе и одного из поражающих факторов высотного ядерного взрыва; чувствительность к радиации и космическим лучам ( созданы специальные радиационно-стойкие микросхемы для электронных устройств космических аппаратов).


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 235;