Применение транзисторов

Транзисторы

Автор: Терегулова Лия

Ученица: 10 «Б» класса

Транзистор -

• радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналом 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 большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике.

Дискретные транзисторы

История

• Первые патенты на принцип работы полевых транзисторов были зарегистрированы в Германии в 1928 году на имя австро-венгерского физика Юлия Эдгара Лилиенфельда. В 1934 году немецкий физик Оскар Хайл запатентовал полевой транзистор. Полевые транзисторы основаны на простом электростатическом эффекте поля, по физике они существенно проще биполярных транзисторов

Копия первого в мире работающего транзистора

• В 1947 году Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн в лабораториях впервые создали действующий биполярный транзистор, продемонстрированный 16 декабря. 23 декабря состоялось официальное представление изобретения и именно эта дата считается днём изобретения транзистора. По технологии изготовления он относился к классу точечных транзисторов.
• Позднее транзисторы заменили вакуумные лампы в большинстве электронных устройств, совершив революцию в создании интегральных схем и компьютеров.

Бардин, Шокли и Браттейн в лаборатории, 1948

Классификация транзисторов

• По основному полупроводниковому материалу

Помимо основного полупроводникового материала, транзистор содержит в своей конструкции легирующие добавки к основному материалу, части корпуса. Транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.

В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов — полупроводниковые полимеры.

• По структуре

• По мощности

• маломощные транзисторы до 100 мВт
• транзисторы средней мощности от 0,1 до 1 Вт
• мощные транзисторы (больше 1 Вт).

• По исполнению

• Дискретные транзисторы
• Корпусные
• Для свободного монтажа
• Для установки на радиатор
• Для автоматизированных систем пайки
• Бескорпусные
• Транзисторы в составе интегральных схем

• По материалу и конструкции корпуса

• Металлостеклянный
• Металлокерамический
• Пластмассовый

Применение транзисторов

Транзистор применяется в:

• Усилительных схемах. Работает, как правило, в усилительном режиме. Существуют экспериментальные разработки полностью цифровых усилителей, на основе ЦАП, состоящих из мощных транзисторов. Транзисторы в таких усилителях работают в ключевом режиме.
• Генераторах сигналов. В зависимости от типа генератора транзистор может использоваться либо в ключевом, либо в усилительном режиме.
• Электронных ключах. Транзисторы работают в ключевом режиме. Ключевые схемы можно условно назвать усилителями цифровых сигналов. Иногда электронные ключи применяют и для управления силой тока в аналоговой нагрузке. Это делается, когда нагрузка обладает достаточно большой инерционностью, а напряжение и сила тока в ней регулируются не амплитудой, а шириной импульсов. На подобном принципе основаны бытовые диммеры для ламп накаливания и нагревательных приборов, а также импульсные источники питания.

Преимущества

• малые размеры и небольшой вес
• высокая степень автоматизации производственных процессов(снижение удельной стоимости)
• низкие рабочие напряжения( небольшое питание от батарейки)
• не требуется дополнительного времени на разогрев катода
• уменьшение рассеиваемой мощности(повышение энергоэффективности)
• высокая надёжность и бо́льшая физическая прочность
• очень продолжительный срок службы
• возможность сочетания с дополнительными устройствами
• стойкость к механическим ударам и вибрации

Недостатки

• Кремниевые транзисторы обычно не работают при напряжениях выше 1 000 вольт
• 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
• чувствительность к радиации
• вакуумные лампы менее "шумны" и предполагают использование меньшего числа каскадов усиления