Un elemento radioelectrónico hecho de material semiconductor, utilizando una señal de entrada, crea, amplifica, cambia pulsos en circuitos integrados y sistemas para almacenar, procesar y transmitir información. Un transistor es una resistencia cuyas funciones están reguladas por la tensión entre emisor y base o fuente y puerta, según el tipo de módulo.
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tipos de transistores
Los convertidores se utilizan ampliamente en la producción de microcircuitos digitales y analógicos para poner a cero la corriente estática del consumidor y obtener una linealidad mejorada. Los tipos de transistores difieren en que algunos están controlados por un cambio de voltaje, los últimos están regulados por una desviación de corriente.
Los módulos de campo funcionan con mayor resistencia de CC, la transformación de alta frecuencia no aumenta los costos de energía.Si decimos qué es un transistor en términos simples, entonces este es un módulo con un alto margen de ganancia. Esta característica es mayor en las especies de campo que en los tipos bipolares. Los primeros no tienen reabsorción de portadores de carga, lo que agiliza el funcionamiento.
Los semiconductores de campo se usan con más frecuencia debido a sus ventajas sobre los tipos bipolares:
- potente resistencia en la entrada a corriente continua y alta frecuencia, esto reduce la pérdida de energía para el control;
- falta de acumulación de electrones menores, lo que acelera el funcionamiento del transistor;
- transporte de partículas en movimiento;
- estabilidad con desviaciones de temperatura;
- pequeño ruido por falta de inyección;
- Bajo consumo de energía durante el funcionamiento.
Los tipos de transistores y sus propiedades determinan el propósito. Calentar el convertidor de tipo bipolar aumenta la corriente a lo largo del camino desde el colector hasta el emisor. Tienen un coeficiente de resistencia negativo y los portadores móviles fluyen hacia el dispositivo colector desde el emisor. La base delgada está separada por uniones p-n, y la corriente surge solo cuando las partículas en movimiento se acumulan y se inyectan en la base. Algunos portadores de carga son capturados por una unión p-n adyacente y acelerados, así es como se calculan los parámetros de los transistores.
Los FET tienen otro tipo de ventaja que debe mencionarse para los tontos. Se conectan en paralelo sin igualar la resistencia. Las resistencias no se utilizan para este propósito, ya que el indicador aumenta automáticamente cuando cambia la carga. Para obtener un valor alto de la corriente de conmutación, se recluta un complejo de módulos, que se utiliza en inversores u otros dispositivos.
Es imposible conectar un transistor bipolar en paralelo, la determinación de los parámetros funcionales conduce al hecho de que se detecta una falla térmica de naturaleza irreversible. Estas propiedades están relacionadas con las cualidades técnicas de los canales p-n simples. Los módulos se conectan en paralelo mediante resistencias para igualar la corriente en los circuitos emisores. Según las características funcionales y las especificaciones individuales, los tipos bipolares y de campo se distinguen en la clasificación de los transistores.
transistores bipolares
Los diseños bipolares se producen como dispositivos semiconductores con tres conductores. En cada uno de los electrodos se proporcionan capas con conductividad p de hueco o conductividad n de impurezas. La elección de un conjunto completo de capas determina el lanzamiento de tipos de dispositivos p-n-p o n-p-n. En el momento en que se enciende el dispositivo, los huecos y los electrones transfieren simultáneamente diferentes tipos de cargas, están involucrados 2 tipos de partículas.
Los portadores se mueven debido al mecanismo de difusión. Los átomos y las moléculas de una sustancia penetran en la red intermolecular de un material vecino, después de lo cual su concentración se nivela en todo el volumen. El transporte ocurre desde áreas de alta compactación hacia áreas de bajo contenido.
Los electrones también se propagan bajo la acción de un campo de fuerza alrededor de partículas con una inclusión desigual de aditivos de aleación en la masa base. Para acelerar el funcionamiento del dispositivo, el electrodo conectado a la capa intermedia se adelgaza. Los conductores más externos se llaman emisor y colector. La característica de voltaje inverso de la transición no es importante.
FET
El transistor de efecto de campo controla la resistencia utilizando un campo eléctrico transversal que surge del voltaje aplicado. El lugar desde donde los electrones se mueven hacia el canal se llama fuente, y el drenaje parece el punto final de entrada de cargas. El voltaje de control pasa a través de un conductor llamado puerta. Los dispositivos se dividen en 2 tipos:
- con unión p-n de control;
- Transistores MIS con puerta aislada.
Los dispositivos del primer tipo contienen una oblea semiconductora en el diseño, que está conectada al circuito controlado mediante electrodos en lados opuestos (drenaje y fuente). Se produce un lugar con un tipo diferente de conductividad después de que la placa se conecta a la puerta. Una fuente de polarización constante insertada en el circuito de entrada produce un voltaje de bloqueo en la unión.
La fuente del pulso amplificado también se encuentra en el circuito de entrada. Después de cambiar el voltaje en la entrada, se transforma el indicador correspondiente en la unión p-n. Se modifica el grosor de la capa y el área de la sección transversal de la unión del canal en el cristal, que transmite el flujo de electrones cargados. El ancho del canal depende del espacio entre la región de agotamiento (debajo de la puerta) y el sustrato. La corriente de control en los puntos inicial y final se controla cambiando el ancho de la región de agotamiento.
El transistor MIS se caracteriza por el hecho de que su puerta está separada por aislamiento de la capa del canal. En un cristal semiconductor, llamado sustrato, se crean sitios dopados con el signo opuesto. Se instalan conductores en ellos: un drenaje y una fuente, entre los cuales se encuentra un dieléctrico a una distancia de menos de una micra. En el aislador hay un electrodo de metal: un obturador.Debido a que la estructura resultante contiene un metal, una capa dieléctrica y un semiconductor, los transistores reciben la abreviatura MIS.
Dispositivo y principio de funcionamiento para principiantes.
Las tecnologías operan no solo con una carga de electricidad, sino también con un campo magnético, cuantos de luz y fotones. El principio de funcionamiento del transistor radica en los estados entre los que cambia el dispositivo. Señal opuesta pequeña y grande, estado abierto y cerrado: este es el doble trabajo de los dispositivos.
Junto con el material semiconductor en la composición, utilizado en forma de monocristal, dopado en algunos lugares, el transistor tiene en su diseño:
- conclusiones del metal;
- aisladores dieléctricos;
- caja de transistores de vidrio, metal, plástico, cermet.
Antes de la invención de los dispositivos bipolares o polares, los tubos de vacío electrónicos se usaban como elementos activos. Los circuitos desarrollados para ellos, después de la modificación, se utilizan en la producción de dispositivos semiconductores. Podrían conectarse como un transistor y usarse, ya que muchas de las características funcionales de las lámparas son adecuadas para describir el funcionamiento de las especies de campo.
Ventajas y desventajas de reemplazar las lámparas con transistores.
La invención de los transistores es un factor estimulante para la introducción de tecnologías innovadoras en electrónica. La red utiliza elementos semiconductores modernos, en comparación con los circuitos de lámparas antiguos, tales desarrollos tienen ventajas:
- pequeñas dimensiones y bajo peso, lo cual es importante para la electrónica en miniatura;
- la capacidad de aplicar procesos automatizados en la producción de dispositivos y agrupar las etapas, lo que reduce el costo;
- el uso de fuentes de corriente de pequeño tamaño debido a la necesidad de bajo voltaje;
- encendido instantáneo, no se requiere calentamiento del cátodo;
- mayor eficiencia energética debido a la reducción de la disipación de energía;
- fuerza y confiabilidad;
- interacción bien coordinada con elementos adicionales en la red;
- resistencia a vibraciones y golpes.
Las desventajas aparecen en las siguientes disposiciones:
- los transistores de silicio no funcionan a voltajes superiores a 1 kW, las lámparas son efectivas a tasas superiores a 1-2 kW;
- cuando se utilizan transistores en redes de transmisión de alta potencia o transmisores de microondas, se requiere la adaptación de amplificadores de baja potencia conectados en paralelo;
- la vulnerabilidad de los elementos semiconductores a los efectos de una señal electromagnética;
- una reacción sensible a los rayos cósmicos y la radiación, lo que requiere el desarrollo de microcircuitos resistentes a la radiación en este sentido.
Esquemas de conmutación
Para trabajar en un solo circuito, el transistor requiere 2 salidas en la entrada y la salida. Casi todos los tipos de dispositivos semiconductores tienen solo 3 puntos de conexión. Para salir de una situación difícil, uno de los extremos se asigna como común. Esto conduce a 3 esquemas de conexión comunes:
- para transistor bipolar;
- dispositivo polar;
- con drenaje abierto (colector).
El módulo bipolar está conectado con un emisor común para la amplificación de voltaje y corriente (MA). En otros casos, coincide con los pines de un chip digital cuando hay un gran voltaje entre el circuito externo y el plan de cableado interno.Así funciona la conexión del colector común, y solo se observa un aumento de corriente (OK). Si necesita aumentar el voltaje, entonces el elemento se introduce con una base común (OB). La opción funciona bien en circuitos de cascada compuestos, pero rara vez se configura en proyectos de un solo transistor.
Los dispositivos semiconductores de campo de variedades MIS y que utilizan una unión p-n están incluidos en el circuito:
- con un emisor común (CI) - una conexión similar a la OE de un módulo de tipo bipolar
- con una sola salida (OS): un plan del tipo OK;
- con un obturador conjunto (OZ): una descripción similar del OB.
En los planes de drenaje abierto, el transistor se enciende con un emisor común como parte del microcircuito. La salida del colector no está conectada a otras partes del módulo y la carga va al conector externo. La elección de la intensidad de la tensión y la intensidad de la corriente del colector se realiza después de la instalación del proyecto. Los dispositivos de drenaje abierto funcionan en circuitos con potentes etapas de salida, controladores de bus, circuitos lógicos TTL.
¿Para qué sirven los transistores?
El alcance está delimitado según el tipo de dispositivo - módulo bipolar o campo. ¿Por qué se necesitan transistores? Si se necesita una corriente baja, por ejemplo, en planos digitales, se utilizan vistas de campo. Los circuitos analógicos logran una linealidad de alta ganancia en un rango de salidas y voltajes de suministro.
Las áreas de instalación de transistores bipolares son amplificadores, sus combinaciones, detectores, moduladores, circuitos logísticos de transistores e inversores de tipo lógico.
Los lugares de aplicación de los transistores dependen de sus características. Funcionan en 2 modos:
- de manera amplificadora, cambiando el pulso de salida con pequeñas desviaciones de la señal de control;
- en la regulación clave, que controla la fuente de alimentación de las cargas con una corriente de entrada débil, el transistor está completamente cerrado o abierto.
El tipo de módulo semiconductor no cambia las condiciones de su funcionamiento. La fuente está conectada a la carga, por ejemplo, un interruptor, un amplificador, un dispositivo de iluminación, puede ser un sensor electrónico o un potente transistor adyacente. Con la ayuda de la corriente, comienza el funcionamiento del dispositivo de carga y el transistor se conecta al circuito entre la instalación y la fuente. El módulo de semiconductores limita la fuerza de la energía suministrada a la unidad.
La resistencia a la salida del transistor se transforma en función de la tensión en el conductor de control. La intensidad de la corriente y el voltaje al principio y al final del circuito cambian y aumentan o disminuyen y dependen del tipo de transistor y de cómo esté conectado. El control de una fuente de alimentación controlada conduce a un aumento de corriente, un pulso de potencia o un aumento de voltaje.
Los transistores de ambos tipos se utilizan en los siguientes casos:
- En regulación digital. Se han desarrollado diseños experimentales de circuitos amplificadores digitales basados en convertidores de digital a analógico (DAC).
- en generadores de impulsos. Según el tipo de ensamblaje, el transistor opera en un orden clave o lineal para reproducir señales cuadradas o arbitrarias, respectivamente.
- En dispositivos de hardware electrónico. Para proteger la información y los programas del robo, la piratería y el uso ilegal. La operación se lleva a cabo en el modo clave, la intensidad de la corriente se controla de forma analógica y se regula mediante el ancho de pulso.Los transistores se colocan en los accionamientos de los motores eléctricos, cambiando los estabilizadores de voltaje.
Los semiconductores monocristalinos y los módulos abiertos y cerrados aumentan la potencia, pero funcionan solo como interruptores. En los dispositivos digitales, los transistores de tipo campo se utilizan como módulos económicos. Las tecnologías de fabricación en el concepto de experimentos integrados prevén la producción de transistores en un solo chip de silicio.
La miniaturización de los cristales conduce a computadoras más rápidas, con menos energía y menos calor.
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