Краткое описания устройства транзисторов:
Транзисторы – это активные полупроводниковые приборы с несколькими электрическими переходами и тремя выводами, предназначенные для усиления сигнала и генерации колебаний. Транзисторы бывают разные, но можно выделить два основных класса: биполярные и полевые. Есть ещё туннельные транзисторы, которые состоят из трех слоев полупроводника с разным типом проводимости — эмиттера, базы и коллектора. Это современные транзисторы, в которых ток образуется потоком носителей заряда, которые проникают через потенциальный барьер по квантовому эффекту туннелирования. Кроме того, существуют и другие типы транзисторов, такие как биполярно-полевые транзисторы, лавинные транзисторы, транзисторы с эффектом полевого эмиссионного катода и т.д., они менее распространены.
Мы рассмотрим биполярные и полевые как более часто встречающие.
В биполярных транзисторах есть два p-n-перехода, через которые переносятся заряды двух полярностей – электроны (отрицательные) и дырки (положительные), поэтому их и называют «биполярные».
Рис.1. Структура npn и pnp транзистора
Условное графическое обозначение (УГО) биполярных транзисторов по ГОСТ 2.730-73 на схеме изображено на рисунке 2, но на схемах, изданных в разных странах, оно может несколько отличаться, например, обозначаться в окружности или могут немного отличаться стрелки. Но основной вид не изменяется — эмиттер всегда со стрелкой, коллектор без стрелки, база между ними.
Рис. 2. УГО биполярных транзисторов
Итак биполярный полупроводниковый прибор состоящий их трёх слоёв разной проводимости. При выборе материалов, из которых состоят слои, чаще всего применяют кристаллы кремния. Являясь диэлектриком, при добавлении различных примесей, они приобретает полупроводниковые свойства. С примесью фосфора, который служит донором отрицательно заряженных частиц, кремний становится полупроводником P-типа. А примесь бора – поглотителя отрицательно заряженных электронов, делает его N-типом (см. рис и рмс. 2).
Для проверки биполярного транзистора PNP-типа выполните следующие шаги:
-
Подключите щупы к мультиметру: чёрный щуп вставьте в разъём COM (отрицательный полюс), а красный — в разъём «VΩmA» (положительный полюс).
-
Выставьте регулятор на передней панели прибора в режим прозвонки или измерения сопротивления в пределах 2 кОм.
-
Поднесите чёрный щуп к выводу «Б», а красный — к ножке «Э» транзистора. Если транзистор исправен, сопротивление перехода будет находиться в пределах от 0,6 до 1,3 кОм.
-
Точно так же замерьте выводы «Б» (чёрный щуп) и «К» (красный щуп). Нормальный диапазон сопротивления перехода для этой пары тоже 0,6–1,3 кОм.
-
Если хотя бы в одном из этих двух замеров указанная величина будет меньше 0,6 кОм, транзистор неисправен.
-
Замените щупы местами: красный вставьте в разъём COM, а чёрный — в «VΩmA» и повторите замеры выводов транзистора. Если прибор исправен, сопротивление будет минимально.
В полевых транзисторах физические процессы обусловлены движением зарядов одной полярности, их также называют «униполярными». Полевой транзистор использует полупроводник только одного типа проводимости, расположенный в виде тонкого канала, на который воздействует электрическое поле изолированного от канала затвора. Управление осуществляется изменением напряжения между затвором и истоком. Полевой транзистор, в отличие от биполярного, управляется напряжением, а не током.
В настоящее время в радиоаппаратуре применяются ПТ двух основных типов – с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором. Полевым транзистором (ПТ) в схемах используют для усиления электрического сигнала. В цифровых устройствах схемы на основе ПТ выполняют функции ключей, управляющих переключениями логических элементов. В последнем случае использование полевых транзисторов оказывается крайне выгодным с точки зрения миниатюризации аппаратуры.
Для проверки униполярного (полевого) транзистора выполните следующие шаги:
-
Подключите щупы, вставив их в разъёмы мультиметра аналогично тому, как это описано для прозвона биполярного транзистора.
-
Выберите режим прозвонки, повернув колесо регулятора на передней панели мультиметра.
-
Чёрный провод поднесите к ножке «С», а красный — к выводу «И» на транзисторе. Следует зафиксировать полученное показание.
-
Затем красным щупом коснитесь вывода «З» (так вы частично откроете канал, по которому проходит ток), при этом в норме получается значение меньше, чем в первом случае.
-
Далее проход необходимо закрыть. Для этого чёрным щупом коснитесь ножки «З», а красным — вывода «И». Если транзистор исправен, мультиметр покажет исходное значение, зафиксированное после первого измерения.
Если транзистор не исправен, второе значение будет таким же, как первое, или больше (частичного открытия не вышло), или третье будет отличаться в ту или иную сторону от первого (канал не закрылся).
Коротко о туннельных транзисторах — это устройства, которые управляются с помощью квантового туннельного эффекта.
Квантовое туннелирование: это когда электрон преодолевает изолирующий барьер, который слишком тонкий по сравнению с длиной волны электрона де Бройля (Квантовая физика). Если электрон-волна, велика по сравнению с барьером, то существует вероятность того, что волна проявится по обе стороны барьера.
В классической физике электрону нужная достаточная энергия, чтобы преодолеть барьер. В противном случае он отскочит от преграды (рисунок выше). Квантовая механика допускает вероятность того, что электрон окажется по ту сторону барьера. Если рассматривать электрон как волну, он может выглядеть довольно большим по сравнению с толщиной барьера. Даже если рассматривать как волну, существует лишь небольшая вероятность того, что волна проявится по ту сторону толстого барьера (см. зелёную часть кривой на рисунке выше). Утончение барьера повышает вероятность того, что электрон окажется по другую сторону.
Благодаря своей высокой эффективности и низкому уровню потерь, они могут быть использованы для создания энергетических преобразователей, таких как солнечные батареи и другие устройства, преобразующие одну форму энергии в другую.
Это статья ещё не закончила (автор).
Вы можете оказать помощь автору сайта в виде вознаграждения (пожертвования), нажмите на кнопку и выберете любую сумму:
