Ulike typer transistorer og deres arbeid

Da hjernen vår består av 100 milliarder celler kalt nevroner som brukes til å tenke og huske ting. Som datamaskiner har også milliarder av små hjerneceller som heter Transistors. Den består av kjemisk elementekstrakt fra sand som kalles Silicon. Transistorer endrer teorien om elektronikk radikalt siden den ble designet over et halvt århundre før av John Bardeen, Walter Brattain og William Shockley.

Så vi vil fortelle deg hvordan de fungerer eller hva de egentlig er?

Hva er transistorer?

Disse enhetene består av halvledermateriale som ofte brukes til forsterkning eller bytteformål, det kan også brukes til å kontrollere strømmen av spenning og strøm. Den brukes også til å forsterke inngangssignalene til omfanget av utgangssignalet. En transistor er vanligvis en solid state elektronisk enhet som består av halvledende materialer. Den elektroniske strømmen kan endres ved tilsetning av elektroner. Denne prosessen bringer spenningsvariasjoner for å påvirke proporsjonalt mange variasjoner i utgangsstrømmen, og bringer forsterkning til eksistens. Ikke alle, men de fleste elektroniske enheter inneholder en eller flere typer transistorer. Noen av transistorene plasseres enkeltvis eller ellers i integrerte kretser som varierer i henhold til deres tilstandsapplikasjoner.

"Transistor er en komponent av trebenet insekt, som er plassert enkeltvis i noen enheter, men på datamaskiner er den pakket inn i millioner av tall i små mikrochips"

Hva består en transistor av?

Transistor består av tre lag halvleder, som har en evne til å holde strøm. Det elektrisitetsledende materialet som silisium og germanium har evnen til å bære strøm mellom ledere og isolator som ble lukket av plastledninger. Halvledende materialer behandles ved en eller annen kjemisk prosedyre som kalles doping av halvlederen. Hvis silisium er dopet med arsen, fosfor og antimon, vil det få ekstra ladningsbærere, dvs. elektroner, er kjent som N-type eller negativ halvleder, mens silisium er dopet med andre urenheter som bor, gallium, aluminium, vil det oppnå færre ladebærere, dvs. hull, er kjent som en P-type eller positiv halvleder.

Hvordan fungerer transistor?

Arbeidskonseptet er hoveddelen for å forstå hvordan man bruker en transistor eller hvordan den fungerer? Det er tre terminaler i transistoren:

• Base: Den gir base til transistorelektrodene.

• Emitter: Ladebærere som sendes ut av dette.

• Collector: Ladebærere samlet inn av dette.

Hvis transistoren er av typen NPN, må vi bruke en spenning på 0,7 v for å utløse den, og når spenningen som påføres basestiften, slås transistoren PÅ, noe som er den forutgående forutgående tilstanden og strømmen begynner å strømme gjennom samleren til emitteren (også kalt metning region). Når transistoren er i omvendt forspent tilstand eller basestiften er jordet eller uten spenning på den, forblir transistoren i AV-tilstand og tillater ikke strømmen fra kollektor til emitter (også kalt avskjæringsområde).

Hvis transistoren er PNP-type, er den normalt i PÅ-tilstand, men ikke for å si det perfekt til basestiften blir perfekt jordet. Etter jording av basestiften vil transistoren være i omvendt forspent tilstand eller sies å være slått PÅ. Når forsyningen til basestiften slutter å lede strøm fra kollektor til emitter, og transistoren sies å være i AV-tilstand eller forspent tilstand.

For å beskytte transistoren kobler vi en motstand i serie med den, for å finne verdien av den motstanden bruker vi formelen nedenfor:

R _B = V _BE / I _B

Ulike typer transistorer:

Hovedsakelig kan vi dele transistoren i to kategorier Bipolar Junction Transistor (BJT) og Field Effect Transistor (FET). Videre kan vi dele det som nedenfor:

Bipolar Junction Transistor (BJT)

En bipolar kryssstransistor består av dopet halvleder med tre terminaler, dvs. base, emitter og samler. I denne prosedyren er hull og elektroner begge involvert. En stor mengde strøm som går over i kollektor til emitter, bytter opp ved å endre liten strøm fra base til emitterterminaler. Disse kalles også som nåværende kontrollerte enheter. NPN og PNP er to hoveddeler av BJT som vi diskuterte tidligere. BJT ble slått på ved å gi input til basen fordi den har lavest impedans for alle transistorer. Forsterkning er også høyest for alle transistorer.

De typer BJT er som følger:

1. NPN-transistor:

I NPN-transistorens midtregion, dvs. at basen er av p-type, og de to ytre områdene, dvs. emitter og kollektor, er av n-type.

I fremover aktiv modus er NPN-transistoren partisk. Ved likestrømskilde Vbb vil basen til emitterkrysset være forspent. Derfor vil uttømmingsregionen reduseres ved dette krysset. Samleren til basekrysset er omvendt forspent, regionen til uttømming av kollektor til basekrysset økes. De fleste ladebærere er elektroner for n-type emitter. Basissenderkrysset er forspent, slik at elektroner beveger seg mot basisområdet. Derfor forårsaker dette emitterstrømmen Ie. Baseregionen er tynn og lett dopet av hull, elektron-hull-kombinasjon dannet og noen elektroner forblir i baseregionen. Dette forårsaker veldig liten grunnstrøm Ib. Basiskollektorkrysset er reversert forspent til hull i basisområdet og elektroner i kollektorområdet, men det er forspent til elektroner i basisområdet. Gjenværende elektroner i baseregionen tiltrukket av kollektorterminalen forårsaker samlerstrøm Ic. Sjekk mer om NPN Transistor her.

2. PNP-transistor:

I PNP-transistorens midtregion, dvs. at basen er av n-type og de to ytre regionene, dvs. samler og emitter, er av p-type.

Som vi diskuterte ovenfor i NPN-transistor, fungerer den også i aktiv modus. De fleste ladebærere er hull for p-type emitter. For disse hullene vil basesenderkrysset være forspent og bevege seg mot basisområdet. Dette forårsaker emitterstrømmen Ie. Baseregionen er tynn og lett dopet av elektroner, en kombinasjon av elektron-hull dannes, og noen hull forblir i basisområdet. Dette forårsaker veldig liten grunnstrøm Ib. Basiskollektorkrysset er omvendt forspent til hull i basisområdet og hull i kollektorområdet, men det er forspent til hull i basisområdet. Gjenværende hull i basisområdet tiltrukket av kollektorterminalen forårsaker samlerstrøm Ic. Sjekk mer om PNP-transistor her.

Hva er transistorkonfigurasjoner?

Generelt er det tre typer konfigurasjoner, og deres beskrivelser med hensyn til gevinst er som følger:

Common Base (CB) Configuration: Den har ingen strømforsterkning, men har spenningsforsterkning.

Common Collector (CC) Configuration: Den har strømforsterkning, men ingen spenningsforsterkning.

Common Emitter (CE) Configuration: Den har strømforsterkning og spenningsforsterkning begge deler.

Transistor Common Base (CB) konfigurasjon:

I denne kretsen er basen plassert felles for både inngang og utgang. Den har lav inngangsimpedans (50-500 ohm). Den har høy utgangsimpedans (1-10 mega ohm). Spenninger målt i forhold til baseterminaler. Så inngangsspenning og strøm vil være Vbe & Ie og utgangsspenning og strøm vil være Vcb & Ic.

Nåværende gevinst vil være mindre enn enhet, alfa (dc) = Ic / Ie
Spenningsforsterkningen vil være høy.
Effektforsterkningen vil være gjennomsnittlig.

Transistor Common Emitter (CE) konfigurasjon:

I denne kretsen er emitteren plassert felles for både inngang og utgang. Inngangssignalet påføres mellom basen og emitteren, og utgangssignalet påføres mellom samler og emitter. Vbb & Vcc er spenningene. Den har høy inngangsimpedans, dvs. (500-5000 ohm). Den har lav utgangsimpedans, dvs. (50-500 kilo ohm).

Nåværende gevinst vil være høy (98) dvs. beta (dc) = Ic / Ie
Effektforsterkning er opptil 37db.
Effekten vil være 180 grader utenfor fase.

Transistor Common Collector Configuration:

I denne kretsen er kollektor plassert felles for både inngang og utgang. Dette er også kjent som emitter follower. Den har høy inngangsimpedans (150-600 kilo ohm). Den har lav utgangsimpedans (100-1000 ohm).

Nåværende gevinst vil være høy (99).
Spenningsgevinst vil være mindre enn enhet.
Effektforsterkningen vil være gjennomsnittlig.

Felteffekttransistor (FET):

Field Effect Transistor inneholder de tre regionene, for eksempel en kilde, en port, et avløp. De blir betegnet som spenningsstyrte enheter når de styrer spenningsnivået. For å kontrollere den elektriske oppførselen, kan det eksternt påførte elektriske feltet velges, derfor kalles det som felteffekttransistorer. I dette strømmer strømmen på grunn av flertalladebærere, dvs. elektroner, derav også kjent som den unipolære transistoren. Den har hovedsakelig høy inngangsimpedans i mega ohm med lav frekvens ledningsevne mellom avløp og kilde styrt av elektrisk felt. FETs er svært effektive, kraftige og mindre kostbare.

Felteffekttransistorer er av to typer, dvs. Junction field effect transistors (JFET) og Metal oxide field effect transistors (MOSFET). Strømmen går mellom de to kanalene kalt n-kanal og p-kanal.

Junction Field Effect Transistor (JFET)

Kryssfelteffekttransistoren har ingen PN-kryss, men i stedet for halvledermaterialer med høy resistivitet, danner de silisiumkanaler av n & p-type for strømning av flertalladebærere med to terminaler enten avløp eller en kildeterminal. I n-kanal er strøm av strøm negativ mens i p-kanal strøm av strøm er positiv.

Arbeid med JFET:

Det er to typer kanaler i JFET som heter: n-kanal JFET og p-kanal JFET

N-kanal JFET:

Her må vi diskutere om hoveddrift av n-kanal JFET for to forhold som følger:

Først når Vgs = 0, Påfør liten positiv spenning på avløpsterminalen der Vds er positiv. På grunn av denne påførte spenningen Vds, strømmer elektroner fra kilde til drenering og forårsaker dreneringsstrøm Id. Kanal mellom avløp og kilde fungerer som motstand. La n-kanalen være ensartet. Ulike spenningsnivåer satt opp av avløpsstrøm Id og beveger seg fra kilde til avløp. Spenningene er høyest ved avløpsterminalen og lavest ved kildeterminalen. Avløp er omvendt forspent så uttømmingslaget er bredere her.

Vds øker, Vgs = 0 V

Bortlag øker, kanalbredde reduseres. Vds øker på nivå der to utarmingsregioner berører, denne tilstanden kjent som klemme-av-prosess og forårsaker klem av spenningen Vp.

Her, Id klemt –off faller til 0 MA & Id når på metningsnivå. Id med Vgs = 0 kjent som metningstrøm for avløpskilde (Idss). Vds økte ved Vp der gjeldende Id forblir den samme og JFET fungerer som en konstant strømkilde.

For det andre, når Vgs ikke er lik 0, Bruk negative Vgs og Vds varierer. Bredden på utarmingsområdet øker, kanalen blir smal og motstanden øker. Mindre tømmestrøm flyter og når opp til metningsnivå. På grunn av negative Vgs synker metningsnivået, Id avtar. Klem – av-spenningen synker kontinuerlig. Derfor kalles det spenningsstyrt enhet.

Kjennetegn ved JFET:

Karakteristikkene viste forskjellige regioner som er som følger:

Ohmisk region: Vgs = 0, utarmingslag lite.

Cut-Off Region: Også kjent som pinch off region, da kanalmotstanden er maksimal.

Metning eller aktiv region: Kontrollert av portkildespenning der avløpskildespenningen er mindre.

Nedbrytningsområde: Spenningen mellom avløp og kilde er høy, forårsaker sammenbrudd i resistiv kanal.

P-kanal JFET:

p-kanal JFET fungerer på samme måte som n-kanal JFET, men noen unntak oppstod, dvs. på grunn av hull er kanalstrømmen positiv og forspenningsspenningens polaritet må reverseres.

Avløpsstrøm i aktiv region:

Id = Idss

Motstand for avløpskildekanal: Rds = delta Vds / delta Id

Metal Oxide Field Effect Transistor (MOSFET):

Metal Oxide Field Effect Transistor er også kjent som spenningsstyrt felteffekt-transistor. Her er metalloksidportelektroner isolert elektrisk fra n-kanal og p-kanal med tynt lag silisiumdioksid betegnet som glass.

Strømmen mellom avløp og kilde er direkte proporsjonal med inngangsspenningen.

Det er en tre terminal enhet, dvs. gate, avløp og kilde. Det er to typer MOSFET ved å fungere av kanaler, dvs. p-kanal MOSFET og n-kanal MOSFET.

Det er to former for transistor av metalloksydfelteffekt, dvs. uttømningstype og forbedringstype.

Brenningstype: Det krever Vgs, dvs. at portkildespenningen slås av og utarmingsmodus er lik bryteren som er normalt lukket.

Vgs = 0, Hvis Vgs er positiv, er elektronene mer og hvis Vgs er negativ, er elektronene mindre.

Forbedringstype: Det krever Vgs, dvs. at portkildespenningen slås på og forbedringsmodus er lik bryteren som normalt er åpen.

Her er den ekstra terminalen substrat som brukes i jording.

Gate kildespenning (Vgs) er større enn terskel spenning (Vth)

Modus for forspenning for transistorer:

Forspenning kan gjøres ved hjelp av de to metodene, dvs. forspenning fremover og omvendt forspenning, mens avhengig av forspenning er det fire forskjellige forspenningskretser som følger:

Fast grunnforstyrrelse og fast motstandsforstyrrelse:

I figuren er basemotstanden Rb koblet mellom basen og Vcc. Basissenderkrysset er forspent på grunn av spenningsfall Rb som fører til å strømme Ib gjennom det. Her er Ib hentet fra:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

Dette resulterer i stabilitetsfaktor (beta +1) som fører til lav termisk stabilitet. Her uttrykkene for spenninger og strømmer, dvs.

Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = Beta Ib Ie = Ic

Samfunns tilbakemeldingsskjevhet:

I denne figuren er basemotstanden Rb koblet over samleren og basisterminalen til transistoren. Derfor ligner basisspenningen Vb og kollektorspenningen Vc hverandre av dette

Vb = Vc-IbRb Hvor, Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc

Ved disse ligningene reduseres Ic Vc, som reduserer Ib, automatisk Ic- reduserende.

Her vil (beta +1) faktor være mindre enn en, og Ib fører til å redusere forsterkerforsterkningen.

Så spenninger og strømmer kan gis som-

Vb = Vbe Ic = beta Ib Ie er nesten lik Ib

Dual Feedback Bias:

I denne figuren er det den modifiserte skjemaet over basekretsen for samlerfeedback. Siden den har ekstra krets R1 som øker stabiliteten. Derfor øker basismotstanden til variasjonene i beta, dvs. forsterkning.

Nå, I1 = 0,1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = beta Ib Ie er nesten lik Ic

Fast skjevhet med emittermotstand:

I denne figuren er det det samme som fast forspenningskrets, men det har en ekstra emittermotstand Re tilkoblet. Ic øker på grunn av temperatur, Ie øker også som igjen øker spenningsfallet over Re. Dette resulterer i reduksjon i Vc, reduserer Ib som bringer iC tilbake til sin normale verdi. Spenningsøkningen reduseres ved tilstedeværelse av Re.

Nå, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie er nesten lik Ic

Emitter Bias:

I denne figuren er det to forsyningsspenninger Vcc & Vee er like, men motsatt i polaritet. Her er Vee forspent til base-emitter-krysset av Re & Vcc er reversert forspent til kollektorbasekrysset.

Nå, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie er nesten lik Ib Hvor, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe

Noe som gir et stabilt driftspunkt.

Bias for tilbakemelding fra sender:

I denne figuren bruker den både samler som tilbakemelding og tilbakemelding fra emitter for høyere stabilitet. På grunn av strømmen av emitterstrøm Ie, oppstår spenningsfallet over emittermotstanden Re, derfor vil emitterbasisforbindelsen være forspent. Her øker temperaturen, Ic øker, Ie øker også. Dette fører til et spenningsfall ved Re, kollektorspenningen Vc avtar og Ib avtar også. Dette resulterer i at utgangsforsterkningen reduseres. Uttrykkene kan gis som:

Irb = 0,1 Ic = Ib + I1 Ve = IeRe = 0,1Vcc Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc Vb = Vbe + Ve = I ₁ R1 = Vc- (I ₁ + Ib0Rb) Ic = beta Ib Ie er nesten lik til jeg c

Spenningsdeler Bias:

I denne figuren bruker den spenningsdeler form av motstand R1 og R2 for å forspenne transistoren. Spenningsformene ved R2 vil være basisspenning ettersom den forspenner grunn-emitter-krysset. Her er I2 = 10Ib.

Dette gjøres for å forsømme spenningsdelerstrøm og endringer skjer i betaverdien.

Ib = Vcc R2 / R1 + R2 Ve = Ie Re Vb = I2 R2 = Vbe + Ve

Ic motstår endringene i både beta og Vbe som resulterer i en stabilitetsfaktor på 1. I dette øker Ic med økning i temperatur, dvs. øker med økning i emitterspenning Ve som reduserer basisspenningen Vbe. Dette resulterer i redusert basisstrøm ib og ic til dens faktiske verdier.

Anvendelser av transistorer

Transistorer for det meste av delene brukes i elektronisk applikasjon som spennings- og effektforsterkere.
Brukes som brytere i mange kretsløp.
Brukes til å lage digitale logiske kretser, dvs. AND, NOT etc.
Transistorer settes inn i alt, dvs. komfyrtopp til datamaskinene.
Brukes i mikroprosessoren som sjetonger der milliarder transistorer er integrert i den.
Tidligere dager ble de brukt i radioer, telefonutstyr, hørselshode osv.
De ble også brukt tidligere i vakuumrør i store størrelser.
De brukes i mikrofoner for å endre lydsignaler til elektriske signaler også.