Транзисторы. Применение

Изобретен
У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бардин

Транзистор
от сочетания английских слов:
transfer – переносить,
resistor – сопротивление.
- полупроводниковый прибор, состоящий из трех полупроводников типов p,n,p или n,p,n.

Транзистор предназначен
для усиления электрического тока и управления им.
Для создания транзисторов используют германий и кремний

Пластинку транзистора называют базой (Б), одну из областей с противоположным типом проводимости – коллектором (К), а вторую – эмиттером (Э).

Необходимы условия для работы транзистора
Толщина базы
средней длины свободного пробега, попадающих в нее носителей (10 мкм)
<
Концентрация основных носителей в базе
концентрации основных носителей в эмиттере
<<
1
2

Германиевый транзистор p–n–p-типа
небольшая пластинка из германия с донорной примесью (индий), т. е. из полупроводника n-типа. В этой пластинке создаются две области с акцепторной примесью, т. е. области с дырочной проводимостью.

В транзисторе n–p–n-типа
основная германиевая пластинка обладает проводимостью p-типа, а созданные на ней две области – проводимостью n-типа.

Между полупроводниками образуются два р-n- перехода, прямые направления которых противоположны
Эмиттерный переход – переход между эмиттером и базой
Коллекторный переход - переход между базой и коллектром

Эмиттер
Коллектор
Прямой
переход
Обратный
переход
В кристалле образуются два р-n- перехода, прямые направления которых противоположны
База - управляющий электрод

Обозначение на схеме
Основа действия
Изменение сопротивления в цепи
«База-Коллектор»

На эмиттерный переход подают прямое напряжение U1,
то Е ↓,
переход работает в прямом направлении,
I велик
+
-

Под влиянием U2 поле коллекторного перехода Ек ↑
т.к.Rк велико, то
при отключенном Э Iк ? 0
+
-

При создании U между Э и Б основные носители полупроводника Р- типа – проникают в Б, где они уже неосновные носители заряда
Толщина Б мала, e мало. почти не объединятся с e и переходят в К за счет диффузии
Э
К
Б
P
P
n
Неосновные носители заряда
в К дырки увлекаются ЭП
5% дырок рекомбинируют с e базы
-
Основные носители заряда

Убыль e в Б компенсируется их поступлением с отрицательного полюса источника U1. В цепи Б возникает слабый I.
Убыль о в Э компенсируется уходом e на положительный полюс.
, поступающие в К, рекомбинируют с e, приходящими с отрицательного полюса источника U2

Под влиянием внешних U1, U2, в цепи Б и К возникают непрерывные токи
Iэ = IБ + Iк
IБ мал ? Iэ ≈ Iк

Чем больше U1, тем больше дырок достигает коллекторного перехода, тем I коллектора больше. Эмиттерный переход – прямое направление
Незначительное изменение Uэ вызывает большие изменения Iк
Происходит усиление сигнала по мощности
Pнагрузки > Pцепи Э

Если в цепь Э включить источник слабых эл. колебаний, то это вызовет колебания I в сопротивлении нагрузки R.
При большом R нагрузки колебания Uрезис >> Uэ ? ? усилительные свойства транзистора по U

Преимущества
Недостатки
Не потребляют большой мощности
Компактны по размерам и массе
Работают при более низких напряжениях
Высокой КПД (50%)
Малые размеры
Большая мех. прочность
Большая чувствительность к повышению температуры
Чувствительность к статическому электричеству
Транзисторы

Применение
Заменяют электронные лампы в электрических цепях
Портативная радиоаппаратура
Цифровая техника
Процессоры

Применение
Транзисторы в процессоре, на материнской плате, различных картах расширения и периферийных устройствах реагируют на цифровые сигналы, поступающие от других устройств.
Современный компьютер представляет собой набор электронных переключателей – транзисторов.

Применение
В зависимости от подаваемого напряжения, транзистор может быть либо открыт, либо закрыт.
При достаточно напряжении транзистор открывается, а мы получаем значение «включен» или "1" в двоичной системе.
Такое состояние, 0 или 1, назвали «битом».

Применение
Подключив всего два транзистора определенным образом, можно добиться выполнения сразу нескольких логических действий: «и», «или». Комбинация величины напряжения на каждом транзисторе и тип их подключения позволяет получить разные комбинации нулей и единиц.