Как работает транзистор — в режимах полевой и биполярный, в схеме, простым языком для начинающих и чайников

С изобретением электричества жизнь человечества в корне преобразилась. Электрические приборы окружают нас повсюду. Однако мало кто из людей задумываются о том, как именно функционируют все эти вещи.

На первый взгляд это может показаться очень сложным, но на самом деле понять принцип работы тех или иных приборов куда проще.

Содержание

Что называют транзистором?

Транзистором называют специальный полупроводниковый инструмент, который обеспечивает управление электротоком.

Применяются подобные приборы практически везде. Все электрические системы включают его в себя. Чаще всего их можно встретить в видео-аппаратурах, в элементах вычислительной техники и прочее.

Современные транзисторы очень маленькие, так как существует необходимость помещать их в системы небольшого размера. Тем не менее до сих пор сохранились и транзисторы более внушительных размеров. Их используют в различных областях промышленности и других масштабных сферах.

Какие виды транзисторов существуют?

Разумеется, транзисторы подразделяются на различные виды. Таким образом, среди них выделяют:

  • Биполярный транзистор.
  • Полярный транзистор.
  • Транзистор с прямой проводимостью.
  • Транзистор с обратной проводимостью.

По какому принципу функционируют транзисторы?

В качестве примера для объяснения работы транзистора будем использовать один из самых популярных и распространенных видов прибора — биполярный.

Данный элемент является кристаллом полупроводника в виде кремния или германия, который делится на три части. Каждая часть (зона) имеет разную электропроводимость. Участки имеют такие названия: коллектор, база и эмиттер. Как уже было упомянуто выше, транзисторы могут иметь прямую и обратную проводимость.

На каких режимах работают транзисторы?

Различают два режима функционирования прибора. Процесс работы транзисторов может напоминать чем-то вентиль или водопроводный кран. Только в транзисторе аналогом воды и воздуха является электричество. Транзистор может пребывать только в двух состояниях: открытом и закрытом. О чем это может говорить?

В случае, если транзистор пребывает в состоянии покоя, он не может пропускать через себя электрический ток. Когда же транзистор активно работает, в систему попадает электричество, которое затем перемещается на остальные элементы системы.

Каким образом функционирует транзистор биполярного типа?

Полупроводники и некоторые из их сочетаний — вот компоненты, которые составляют основу работы транзистора такого класса. Разобраться в сути функционирования триодов поможет рассмотрение того, как полупроводник ведет себя в электрических цепочках.

Как работает полупроводник?

Кремний, германий и подобные им кристаллы называют диэлектриками. Их особенность состоит в том, что при добавлении определенных примесей и дополнительных компонентов, их свойства меняются или преображаются. Например, некоторые типы добавок могут привести к тому, что наступит появление свободных электронов. Другие же добавки, напротив, могут образовать характерные «дырки».

В случае, когда мы добавляем такое вещество, как фосфор, то в итоге получаем некий полупроводник, в котором содержится избыток электронов.

Если добавить другое химическое вещество (к примеру, бор), то итогом станет возникновение полупроводника, в структуре которого будет преобладать какое-то количество положительно заряженных ионов.

Односторонний тип проводимости

Теперь нам следует провести небольшой мысленный эксперимент. Есть разнотипные проводники, которые следует подключить к их источнику питания. Затем подводим ток к необходимой конструкции. И тут происходит кое-что неожиданное.

Цепочка может замкнуться при условии, что кристалл вида N соединиться с проводом отрицательного значения. При этом, если изменить полярность, электрический ток исчезнет из цепи. По каким причинам такое может происходить?

При соединении кристаллов различных типов проводимости, то они начинают образовывать между собой область с переходом типа p-n. Некоторое количество носителей зарядов перетекают в кристалл, в котором преобладает дырочная проходимость. Тем самим они рекомбинируют «дырки» зоны контакта.

Когда присоединяют плюс к проводнику p, а минус к n, электрический заряд преодолевает преграду и его движение берет направление против электрического поля в переходе p-n. В таком варианте переход является открытым.

Но при замене полюсов (поменяем их местами) переход закроется. Итог выглядит так: с переходом типа p-n образуется односторонняя проводимость. Наиболее часто такое свойство можно заметить в конструкциях различных диодов.

Как работает транзистор?

Как мы можем видеть, принцип работы транзисторов достаточно прост. Транзистор работает, как переключатель, управляя электрическим током. Он может быть выключен — нулевое состояние. А может быть включен — единичное состояние. Однако в отличие от обычного переключателя, транзистор не обладает подвижными частями. И при этом не требует участия человека в своей работе.

Более того, включаться и выключаться транзистор может куда быстрее, чем привычный переключатель. А также, одна из самых значимых характеристик состоит в том, что транзисторы в большинстве своем имеют крохотный размер, позволяющий внедрять данный прибор даже в небольшие системы.

Кремний — это полупроводник, способный проводить электричество во много раз лучше, чем изоляторы, однако не так хорошо, как это делают металлы.

Чтобы исправить этот недостаток, в кремний или другой похожий материал добавляют допинг. Это вещество, которое в значительной степени улучшает проводимость. Допинги делятся на два типа: p-тип и n-тип. Об их действии мы уже говорили выше.

Транзисторы сделаны из обоих данных полупроводников. Распространенная конфигурация содержит n на концах с p посередине. Как и у переключателя, у транзистора есть электрические контакты на концах, которые носят название «сток» и «источник».

Но вместо металлического ключа здесь есть третий электрический элемент. Так называемый, затвор (управляющий электрод). Он изолирован от полупроводника оксидной пленкой.

В итоге, разобраться с функционированием транзисторов оказалось не так трудно, как ожидалось. Работа данного прибора имеет много общего с другими родными ему системами.

Люди, знакомые с электрическом, без труда сумеют быстро разобраться в теме. На самом деле принцип работы транзисторов напоминает чем-то работу включателя и выключателя. Аналогия с этой системой помогает разобраться в теме лучше.

Фото транзистора

 

Автор статьи:
Добавить комментарий