Elektroniikan perusteet tutille: mikä on transistori ja miten se toimii. Mikä on kenttätransistori ja miten se testataan Mistä löytää transistorin

Elektroniikka ympäröi meitä kaikkialla. Mutta melkein kukaan ei ajattele, kuinka tämä koko asia toimii. Se on itse asiassa melko yksinkertaista. Juuri tätä yritämme näyttää tänään. Aloitetaan niin tärkeästä elementistä kuin transistori. Kerromme sinulle, mikä se on, mitä se tekee ja miten transistori toimii.

Mikä on transistori?

Transistori– puolijohdelaite, joka on suunniteltu ohjaamaan sähkövirtaa.

Missä transistoreita käytetään? Kyllä kaikkialla! Melkein mikään moderni tekniikka ei tule toimeen ilman transistoreita. sähkökaavio. Niitä käytetään laajalti tietokonelaitteiden, ääni- ja videolaitteiden tuotannossa.

Ajat kun Neuvostoliiton mikropiirit olivat maailman suurimmat, ovat kuluneet, ja nykyaikaisten transistorien koko on hyvin pieni. Pienimmät laitteet ovat siis nanometrin luokkaa!

Konsoli nano- tarkoittaa arvoa luokkaa 10 miinus yhdeksänteen potenssiin.

On kuitenkin myös jättimäisiä yksilöitä, joita käytetään pääasiassa energia- ja teollisuusaloilla.

Olla olemassa eri tyyppejä transistorit: bipolaarinen ja polaarinen, suora ja käänteinen johtuminen. Näiden laitteiden toiminta perustuu kuitenkin samaan periaatteeseen. Transistori on puolijohdelaite. Kuten tiedetään, puolijohteessa varauksen kantajat ovat elektroneja tai reikiä.

Ylimääräisiä elektroneja sisältävä alue on merkitty kirjaimella n(negatiivinen), ja reiän johtavuuden omaava alue on s(positiivinen).

Miten transistori toimii?

Jotta kaikki olisi hyvin selvää, katsotaanpa työtä bipolaarinen transistori (suosituin tyyppi).

(jäljempänä yksinkertaisesti transistori) on puolijohdekide (useimmiten käytetty). piitä tai germanium), jaettu kolmeen vyöhykkeeseen, joilla on erilainen sähkönjohtavuus. Alueet on nimetty vastaavasti keräilijä, pohja Ja säteilijä. Transistorin laite ja sen kaavamainen esitys on esitetty alla olevassa kuvassa

Erottele eteenpäin ja taaksepäin johtavat transistorit. Pnp-transistoreja kutsutaan eteenpäin johtavaksi transistoreiksi ja npn-transistorit– kääntöpuolelta.

Puhutaanpa nyt transistorien kahdesta toimintatilasta. Itse transistorin toiminta on samanlainen kuin vesihanan tai venttiilin toiminta. Vain veden sijasta on sähkövirtaa. Transistorilla on kaksi mahdollista tilaa - toiminta (transistori auki) ja lepotila (transistori kiinni).

Mitä se tarkoittaa? Kun transistori on kytketty pois päältä, sen läpi ei kulje virtaa. Avoimessa tilassa, kun pieni ohjausvirta johdetaan kantaan, transistori avautuu ja suuri virta alkaa virrata emitteri-kollektorin läpi.

Fyysiset prosessit transistorissa

Ja nyt lisää siitä, miksi kaikki tapahtuu tällä tavalla, eli miksi transistori avautuu ja sulkeutuu. Otetaan bipolaarinen transistori. Anna sen olla n-p-n transistori.

Jos liität virtalähteen kollektorin ja emitterin väliin, kollektorin elektronit alkavat vetää positiivista, mutta kollektorin ja emitterin välillä ei ole virtaa. Tätä haittaavat pohjakerros ja itse emitterikerros.

Jos liität lisälähteen kannan ja emitterin väliin, elektronit emitterin n-alueelta alkavat tunkeutua kanta-alueelle. Tämän seurauksena pohja-alue rikastuu vapailla elektroneilla, joista osa yhdistyy reikiin, osa virtaa pohjan plussaan ja osa (useimmat) menee keräilijälle.

Siten transistori osoittautuu avoimeksi ja emitteri-kollektorivirta kulkee siinä. Jos perusjännitettä nostetaan, myös kollektori-emitterivirta kasvaa. Lisäksi pienellä ohjausjännitteen muutoksella havaitaan merkittävä kasvu kollektori-emitterin läpi kulkevassa virrassa. Tähän vaikutukseen perustuu transistorien toiminta vahvistimissa.

Se on pähkinänkuoressa transistorien toiminnan ydin. Tarvitseeko tehovahvistimen laskea bipolaarisilla transistoreilla yön yli tai tehdä laboratoriotyötä transistorin toiminnan tutkimiseksi? Tämä ei ole ongelma edes aloittelijalle, jos käytät opiskelijapalvelumme asiantuntijoiden apua.

Älä epäröi hakea ammattiapua tärkeissä asioissa, kuten opiskelu! Ja nyt kun sinulla on jo käsitys transistoreista, suosittelemme rentoutumaan ja katsomaan Kornin videon "Twisted transistor"! Päätät esimerkiksi ottaa yhteyttä kirjeenvaihto-opiskelijaan.

Kokeilua varten otamme yksinkertaisen ja rakastetun transistorin KT815B:

Kootaanpa sinulle tuttu kaavio:

Miksi laitoin vastuksen alustan eteen?

Bat1:ssä asetin jännitteen 2,5 volttiin. Jos syötät yli 2,5 volttia, lamppu ei enää pala kirkkaammin. Sanotaanpa, että tämä on raja, jonka jälkeen jännitteen lisäntymisellä kannassa ei ole mitään vaikutusta kuorman virranvoimakkuuteen

Bat2:ssa asetin sen 6 volttiin, vaikka hehkulamppuni on 12 volttia. 12 voltin jännitteellä transistori kuumeni huomattavasti, enkä halunnut polttaa sitä. Tässä näemme kuinka paljon virtaa hehkulamppumme kuluttaa ja voimme jopa laskea sen kuluttaman tehon kertomalla nämä kaksi arvoa.

No, kuten näit, valo palaa ja piiri toimii normaalisti:

Mutta mitä tapahtuu, jos sekoitamme keräimen ja emitterin? Loogisesti virran pitäisi virrata emitteristä kollektoriin, koska emme koskettaneet kantaa, ja kollektori ja emitteri koostuvat N puolijohteesta.

Mutta käytännössä valo ei halua syttyä.

Bat2-virtalähteen kulutus on noin 10 milliampeeria. Tämä tarkoittaa, että virta kulkee edelleen hehkulampun läpi, mutta erittäin heikko.

Miksi milloin oikea yhteys transistorivirta kulkee normaalisti, mutta jos se on väärin, niin ei? Asia on siinä, että transistoria ei ole tehty symmetriseksi.

Transistoreissa kollektorin ja kannan välinen kosketuspinta on paljon suurempi kuin emitterin ja kannan välinen kosketuspinta. Siksi, kun elektronit ryntäävät emitteristä kollektoriin, kollektori "kiinni" ne melkein kaikki, ja kun sekoitamme liittimet, emitteri ei "jää kiinni" kaikkia kollektorin elektroneja.

Muuten, oli ihme, että emitteri-kannan P-N-liitos ei murtunut, koska jännite syötettiin käänteisessä polariteetissa. Parametri tietolomakkeessa U EB max. Tämän transistorin kriittisen jännitteen katsotaan olevan 5 volttia, mutta meille se oli jopa hieman korkeampi:

Joten opimme, että keräilijä ja emitteri epätasa-arvoinen. Jos sekoitamme nämä liittimet piirissä, emitteriliitoksen rikkoutuminen voi tapahtua ja transistori epäonnistuu. Älä siis sekoita bipolaaritransistorin johtoja missään olosuhteissa!

Kuinka määrittää transistorin liittimet

Menetelmä nro 1

Minusta se on yksinkertaisin. Lataa tämän transistorin datalehti. Jokaisessa normaalissa tietolomakkeessa on kuva, jossa on yksityiskohtaiset merkinnät siitä, missä tulos on. Voit tehdä tämän kirjoittamalla Googleen tai Yandexiin suuret numerot ja kirjaimet, jotka on kirjoitettu transistorille, ja lisäämällä sana "tietolehti" sen viereen. Toistaiseksi ei ole koskaan ollut tilannetta, jossa en olisi etsinyt datalehteä jollekin radioelementille.

Menetelmä nro 2

Mielestäni kantalähdön löytämisessä ei pitäisi olla ongelmia, koska transistori koostuu kahdesta diodista, jotka on kytketty sarjaan joko katodeina tai anodeina:

Kaikki on yksinkertaista täällä, aseta yleismittari jatkuvuuskuvakkeeseen ")))" ja aloita kokeilemaan kaikkia muunnelmia, kunnes löydämme nämä kaksi diodia. Johtopäätös on, missä nämä diodit on yhdistetty joko anodilla tai katodeilla - tämä on perusta. Kerääjän ja emitterin löytämiseksi vertaamme näiden kahden diodin jännitehäviötä. Keräimen ja alustan välissä ohm sen täytyy olla vähemmän kuin emitterin ja kannan välillä. Tarkastetaan onko tämä totta?

Katsotaanpa ensin KT315B-transistoria:

E – emitteri

K – keräilijä

B - pohja

Asetimme yleismittarin testaamaan ja löytämään alustan ilman ongelmia. Nyt mitataan jännitehäviö molemmissa liitoksissa. Kanta-emitterin jännitehäviö 794 millivolttia

Jännitehäviö kollektoripohjan yli on 785 millivolttia. Olemme varmistaneet, että kollektorin ja kannan välinen jännitehäviö on pienempi kuin emitterin ja kannan välinen. Siksi keskimmäinen sininen tappi on kollektori ja punainen vasemmalla on emitteri.

Tarkastetaan myös KT805AM-transistori. Tässä on sen pinout (tappien sijainti):

Tämä on transistori, jolla on NPN-rakenne. Oletetaan, että kanta on löydetty (punainen lähtö). Selvitetään missä on keräin ja missä emitteri.

Otetaan ensimmäinen mittaus.

Otetaan toinen mittaus:

Siksi keskimmäinen sininen tappi on keräin ja keltainen vasemmalla on emitteri.

Tarkastetaan vielä yksi transistori - KT814B. Hän on PNP-rakenteemme. Sen pohja on sininen tuloste. Mittaamme jännitteen sinisen ja punaisen liittimen välillä:

ja sitten sinisen ja keltaisen välillä:

Vau! Sekä täällä että siellä on 720 millivolttia.

Tämä menetelmä ei auttanut tätä transistoria. No, älä huoli, tähän on kolmas tapa...

Menetelmä nro 3

Lähes jokaisessa nykyaikaisessa on 6 pientä reikää, ja niiden vieressä on kirjaimia, kuten NPN, PNP, E, C, B. Nämä kuusi pientä reikää on tarkoitettu juuri mittaukseen. Kutsun näitä reikiä reikiksi. Ne eivät näytä juurikaan reikiltä))).

Laitoimme yleismittarin nupin "h FE" -kuvakkeeseen.

Määritämme, mikä johtavuus se on, eli NPN tai PNP, ja työnnämme sen tällaiseen osaan. Johtavuuden määrää transistorin diodien sijainti, jos et ole unohtanut. Otamme transistorin, joka osoitti molempiin suuntiin samaa jännitehäviötä molemmissa P-N liitokset, ja aseta pohja reikään, jossa on B-kirjain.

Emme kosketa pohjaan, vaan vaihdamme vain kaksi tappia. Vau, sarjakuva näytti paljon enemmän kuin ensimmäisellä kerralla. Siksi reiässä E on tällä hetkellä emitteri ja reiässä C on kollektori. Kaikki on alkeellista ja yksinkertaista ;-).

Menetelmä nro 4

Mielestäni tämä on helpoin ja tarkin tapa tarkistaa transistorin pinout. Voit tehdä tämän ostamalla universaalin R/L/C/Transistor-mittarin ja työntämällä transistorijohdot laitteen liittimiin:

Se näyttää välittömästi, onko transistori elossa. Ja jos hän on elossa, hän antaa pinoutensa.

Hyvää iltapäivää ystävät!

Äskettäin sinä ja minä aloimme tutustua lähemmin tietokonelaitteistojen toimintaan. Ja tapasimme yhden hänen "rakennuspalikoistaan" - puolijohdediodin. on monimutkainen järjestelmä, joka koostuu yksittäisistä osista. Ymmärtämällä kuinka nämä yksittäiset osat (isot ja pienet) toimivat, saamme tietoa.

Tietoa hankkimalla saamme mahdollisuuden auttaa rautaista tietokoneystäväämme, jos hän yhtäkkiä menee pieleen.. Olemme vastuussa niistä, jotka olemme kesyttäneet, eikö niin?

Tänään jatkamme tätä mielenkiintoista liiketoimintaa ja yritämme selvittää, kuinka elektroniikan ehkä tärkein "rakennuspalikka" - transistori - toimii. Kaikista transistoreista (niitä on monia) rajoitamme nyt tarkastelemaan kenttätransistorien toimintaa.

Miksi kenttätransistori on?

Sana "transistor" on johdettu kahdesta englanninkielisestä sanasta translate ja resistor, toisin sanoen se on vastusmuunnin.

Erilaisten transistorien joukossa on myös kenttävaikutteisia, ts. ne, joita ohjataan sähkökentällä.

Sähkökenttä syntyy jännitteen vaikutuksesta. Täten, kenttätransistori on jänniteohjattu puolijohdelaite.

Englanninkielisessä kirjallisuudessa käytetään termiä MOSFET (MOS Field Effect Transistor). On olemassa muun tyyppisiä puolijohdetransistoreja, erityisesti bipolaarisia transistoreja, joita ohjataan virralla. Tässä tapauksessa myös ohjaukseen kuluu jonkin verran tehoa, koska tuloelektrodeihin on syötettävä jännitettä.

Kenttätransistorikanava voidaan avata vain jännitteellä, tuloelektrodien läpi ei kulje virtaa (lukuun ottamatta erittäin pientä vuotovirtaa). Nuo. hallintaan ei kulu tehoa. Käytännössä kenttätransistoreja ei kuitenkaan käytetä enimmäkseen staattisessa tilassa, vaan niitä kytketään tietyllä taajuudella.

Kenttätransistorin suunnittelu määrittää sisäisen siirtymäkapasitanssin olemassaolon, jonka läpi kytkettäessä virtaa tietty virta taajuudesta riippuen (mitä suurempi taajuus, sitä suurempi virta). Tarkkaan ottaen valtaa kuluu edelleen valvontaan.

Missä kenttätransistoreja käytetään?

Nykyinen teknologian taso mahdollistaa tehokkaan kenttätransistorin (FET) avoimen kanavan resistanssin tekemisen melko pieneksi - muutama sadasosa tai tuhannesosa ohmia!

Ja tämä on suuri etu, koska kun jopa kymmenien ampeerien virta kulkee, PT:n hajoama teho ei ylitä watin kymmenesosia tai sadasosia.

Siten voit poistaa tilaa vieviä lämpöpatterit tai pienentää niiden kokoa huomattavasti.

PT:itä käytetään laajalti tietokoneissa ja pienjännitekytkimen stabilaattoreissa tietokoneissa.

Useista FET-tyypeistä näihin tarkoituksiin käytetään FET:itä, joissa on indusoitu kanava.

Miten kenttätransistori toimii?

Indusoidun kanavan FET sisältää kolme elektrodia - lähde, nielu ja portti.

PT:n toimintaperiaate on puoliksi selvää elektrodien graafisesta nimestä ja nimestä.

PT-kanava on "vesiputki", johon "vesi" (varautuneiden hiukkasten virta, joka muodostaa sähkövirran) virtaa "lähteen" (lähteen) läpi.

"Vesi" virtaa ulos "putken" toisesta päästä "viemärin" (viemärin) kautta. Venttiili on "hana", joka avaa tai sulkee virtauksen. Jotta "vesi" virtaisi "putken" läpi, siihen on luotava "painetta", ts. käytä jännitettä tyhjennyksen ja lähteen väliin.

Jos jännitettä ei käytetä ("ei painetta järjestelmässä"), kanavassa ei ole virtaa.

Jos jännite on kytketty, voit "avaa hanan" kohdistamalla jännitettä porttiin suhteessa lähteeseen.

Mitä korkeampi jännite on, sitä enemmän "hana" on auki, sitä suurempi virta on tyhjennyslähdekanavassa ja sitä pienempi kanavan vastus.

Teholähteissä PT:tä käytetään kytkentätilassa, ts. kanava on joko kokonaan auki tai kokonaan kiinni.

Rehellisesti sanottuna PT:n toimintaperiaatteet ovat paljon monimutkaisempia, se voi toimia ei vain avaintilassa. Hänen työtään kuvataan monilla järjettömillä kaavoilla, mutta emme kuvaile kaikkea tässä, vaan rajoitamme vain näihin yksinkertaisiin analogioihin.

Sanotaan vaikka, että PT:t voivat olla n-kanavalla (tässä tapauksessa kanavan virran muodostavat negatiivisesti varautuneet hiukkaset) ja p-kanavalla (virran synnyttävät positiivisesti varautuneet hiukkaset). Päällä graafinen esitys n-kanavalla varustetussa PT:ssä nuoli on suunnattu sisäänpäin, PT:ssä, jossa on p-kanava, nuoli on suunnattu ulospäin.

Itse asiassa "putki" on pala puolijohdetta (useimmiten piitä), jossa on kemiallisten alkuaineiden epäpuhtauksia erilaisia ​​tyyppejä, joka määrittää positiivisten tai negatiivisten varausten läsnäolon kanavassa.

Nyt siirrytään harjoittelemaan ja puhumaan

Kuinka testata kenttätransistoria?

Normaalisti PT-liittimien välinen vastus on äärettömän suuri.

Ja jos testeri osoittaa pientä vastusta, PT on todennäköisesti rikki ja se on vaihdettava.

Monissa FET:issä on sisäänrakennettu diodi nielun ja lähteen väliin kanavan suojaamiseksi käänteisjännitteeltä (käänteisen napaisuuden jännite).

Jos siis laitat testerin "+" (punainen anturi kytketty testaajan "punaiseen" tuloon) lähteeseen ja "-" (musta anturi kytketty testaajan mustaan ​​tuloon) viemäriin, silloin kanava "soi" kuin tavallinen diodi eteenpäin suunnassa.

Tämä koskee n-kanavaisia ​​FET-laitteita. PT:ssä, jossa on p-kanava, anturien napaisuus on käänteinen.

Diodin tarkistaminen digitaalisella testerillä on kuvattu vastaavassa osiossa. Nuo. viemärilähdeosassa jännite laskee 500-600 mV.

Jos vaihdat anturien napaisuutta, diodiin syötetään käänteinen jännite, se sulkeutuu ja testeri tallentaa tämän.

Suojadiodin käyttökelpoisuus ei kuitenkaan osoita transistorin käyttökelpoisuutta kokonaisuutena. Lisäksi, jos "soitat" PT: tä irrottamatta sitä piiristä, niin rinnakkaisten piirien vuoksi ei aina ole mahdollista tehdä yksiselitteistä johtopäätöstä edes suojadiodin käyttökelpoisuudesta.

Tällaisissa tapauksissa voit poistaa transistorin ja Käytä testaukseen pientä piiriä, vastaa kysymykseen yksiselitteisesti– toimiiko PT vai ei.

SISÄÄN alkuperäinen kunto painike S1 on auki, portin jännite suhteessa viemäriin on nolla. PT on kiinni ja HL1-LED ei pala.

Kun painike suljetaan, lähteen ja hilan välissä olevan vastuksen R3 yli näkyy jännitehäviö (noin 4 V). PT avautuu ja HL1-LED syttyy.

Tämä piiri voidaan koota moduuliksi PT-liittimellä. Transistorit D2-pakkauksessa (joka on suunniteltu asennettavaksi painettu piirilevy) et voi laittaa liittimeen, mutta voit liittää johtimet sen elektrodeihin ja laittaa ne sitten liittimeen. P-kanavalla varustetun PT:n testaamiseksi virtalähteen ja LEDin napaisuus on vaihdettava.

Joskus puolijohdelaitteet epäonnistuvat rajusti pyroteknisillä, savu- ja valotehosteilla.

Tässä tapauksessa runkoon muodostuu reikiä, se halkeilee tai putoaa paloiksi. Ja voit tehdä yksiselitteisen johtopäätöksen niiden toimintahäiriöistä turvautumatta välineisiin.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kirjaimet MOS lyhenteessä MOSFET tarkoittavat metalli - Oxide - Semiconductor (metalli - oksidi - puolijohde). Tämä on PT:n rakenne - metalliportti ("hana") erotetaan puolijohdekanavasta kerroksella dielektristä (piioksidia).

Toivottavasti olet selvittänyt "putket", "hanat" ja muut "putkistot" tänään.

Kuitenkin teoria, kuten tiedämme, on kuollut ilman käytäntöä! Sinun täytyy ehdottomasti kokeilla kenttätyöntekijöiden kanssa, tökertää ympäriinsä, puuhailla heidän tarkistamisellaan, koskettaa heitä niin sanotusti.

Muuten, ostaa kenttätransistorit ovat mahdollisia.