입력 신호가 있는 반도체 전자 소자는 정보를 저장, 처리 및 전송하기 위한 집적 회로 및 시스템에서 펄스를 생성, 증폭 및 수정합니다. 트랜지스터는 모듈 유형에 따라 이미터와 베이스 또는 소스와 게이트 사이의 전압에 의해 기능이 조절되는 저항입니다.
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트랜지스터의 종류
트랜지스터는 정적 소비자 전류를 제로화하고 개선된 선형성을 얻기 위해 디지털 및 아날로그 IC 제조에 널리 사용됩니다. 트랜지스터의 종류는 전압의 변화에 의해 제어되는 것도 있고, 전류 편차에 의해 제어되는 것도 있다는 점에서 다릅니다.
Fieldbus 모듈은 더 높은 DC 저항에서 작동하며 고주파에서 변환해도 에너지 비용이 증가하지 않습니다. 트랜지스터를 한마디로 말하면 이득 에지가 높은 모듈이다. 이러한 필드 유형의 특성은 양극성 유형의 특성보다 큽니다. 전자는 전하 캐리어 소산이 없어 작동 속도가 빨라집니다.
필드 반도체는 바이폴라 유형에 비해 장점이 있기 때문에 더 자주 사용됩니다.
- 정전류 및 고주파에서 입력에서 강력한 저항, 제어를 위한 에너지 손실을 줄입니다.
- 트랜지스터의 작동 속도를 높이는 비필수 전자 축적의 부재;
- 이동성 입자의 수송;
- 온도 변동에 따른 안정성;
- 주입 부족으로 인한 저소음;
- 작동 중 전력 소모가 적습니다.
트랜지스터의 종류와 특성에 따라 목적이 결정됩니다. 바이폴라 형 트랜지스터 가열은 컬렉터에서 에미터로의 경로를 따라 전류를 증가시킵니다. 그들은 음의 저항 계수를 가지며 이동하는 캐리어는 이미 터에서 컬렉터로 흐릅니다. 얇은 베이스는 p-n 접합에 의해 분리되며, 움직이는 입자가 축적되어 베이스에 주입될 때만 전류가 발생합니다. 일부 전하 캐리어는 인접한 pn 접합에 의해 캡처되고 가속되므로 트랜지스터의 매개변수가 계산됩니다.
전계 효과 트랜지스터에는 더미에 대해 언급해야 하는 또 다른 종류의 이점이 있습니다. 저항 균등화 없이 병렬로 연결됩니다. 부하가 변경되면 값이 자동으로 증가하기 때문에 저항은 이 용도로 사용되지 않습니다. 높은 스위칭 전류 값을 얻기 위해 인버터 또는 기타 장치에 사용되는 복잡한 모듈을 모집합니다.
바이폴라 트랜지스터는 병렬로 연결되어서는 안되며 기능 매개 변수를 결정하면 돌이킬 수없는 특성의 열 파괴가 감지됩니다. 이러한 속성은 단순 p-n 채널의 기술적 품질과 관련이 있습니다. 모듈은 이미 터 회로의 전류를 균등화하기 위해 저항을 사용하여 병렬로 연결됩니다. 트랜지스터 분류의 기능적 특징 및 개별 특성에 따라 바이폴라 및 전계 효과 유형이 구별됩니다.
바이폴라 트랜지스터
바이폴라 디자인은 3개의 도체가 있는 반도체 장치로 제조됩니다. 각각의 전극은 홀 p 전도성 또는 불순물 n 전도성을 갖는 층을 포함한다.레이어 구성을 선택하면 p-n-p 또는 n-p-n 유형의 장치 릴리스가 결정됩니다. 장치를 켜면 정공과 전자에 의해 서로 다른 유형의 전하가 동시에 운반되며 두 가지 유형의 입자가 관련됩니다.
캐리어는 확산 메커니즘으로 인해 움직입니다. 물질의 원자와 분자는 이웃 물질의 분자간 격자를 관통한 후 농도가 부피 전체에 걸쳐 균일해집니다. 압축률이 높은 영역에서 함량이 낮은 영역으로 이동합니다.
전자는 또한 합금 첨가제가 기본 질량에 불균일하게 통합될 때 입자 주위의 힘장의 작용하에 전파됩니다. 소자의 동작을 빠르게 하기 위해 중간층에 연결된 전극을 얇게 만든다. 에지 컨덕터를 이미 터 및 콜렉터라고 합니다. 접합의 역전압 특성은 중요하지 않습니다.
전계 효과 트랜지스터
전계 효과 트랜지스터는 인가된 전압에서 발생하는 가로 전기장에 의해 저항을 제어합니다. 전자가 채널로 이동하는 곳을 소스라고 하며 드레인은 전하 진입의 끝점처럼 보입니다. 제어 전압은 게이트라는 도체를 통해 이동합니다. 장치는 2가지 유형으로 나뉩니다.
- 제어 pn 접합으로;
- 절연 게이트가 있는 TIR 트랜지스터.
첫 번째 유형은 반대 면(드레인 및 소스)에 전극이 있는 제어 회로에 연결된 반도체 웨이퍼를 포함합니다. 플레이트가 게이트에 연결된 후에 다른 종류의 전도성이 발생합니다. 입력 회로에 삽입된 DC 바이어스 소스는 접합부에서 잠금 전압을 생성합니다.
증폭된 펄스의 소스도 입력 회로에 있습니다. 입력 전압이 변경된 후 pn 접합에서 해당 인덱스가 변환됩니다.전하를 띤 전자의 흐름을 허용하는 결정에서 채널 접합의 층 두께와 단면적이 수정됩니다. 채널의 너비는 공핍 영역(게이트 아래)과 기판 사이의 공간에 따라 다릅니다. 공핍 영역의 폭을 변경하여 시작점과 끝점의 제어 전류를 제어합니다.
TIR 트랜지스터는 게이트가 채널층과 분리되어 있는 것이 특징입니다. 기판이라고 하는 반도체 결정에는 반대 부호의 도핑된 사이트가 생성됩니다. 그들은 도체가 있습니다 - 드레인과 소스 사이에는 1 미크론 미만의 거리에 유전체가 있습니다. 금속 전극(게이트)은 절연체 위에 놓입니다. 금속, 유전층 및 반도체를 포함하는 결과 구조로 인해 트랜지스터에는 약어 TIR이 지정됩니다.
초보자를 위한 설계 및 작동 원리
기술은 전기 전하뿐만 아니라 자기장, 광양자 및 광자와 함께 작동합니다. 트랜지스터의 작동 원리는 장치가 전환되는 상태에 있습니다. 크고 작은 신호 반대, 개방 및 폐쇄 상태 - 이것은 장치의 이중 작동입니다.
일부 장소에서 도핑 된 단결정 형태로 사용되는 구성의 반도체 재료와 함께 트랜지스터는 다음과 같이 설계되었습니다.
- 금속 리드;
- 유전체 절연체;
- 유리, 금속, 플라스틱, 금속-세라믹으로 만든 트랜지스터 하우징.
양극 또는 극성 장치가 발명되기 전에는 전자 진공관이 능동 소자로 사용되었습니다. 그들을 위해 개발 된 회로는 수정 후 반도체 장치 생산에 사용됩니다. 튜브의 기능적 특성 중 많은 부분이 필드 유형의 작동을 설명하는 데 적합하기 때문에 트랜지스터로 연결되어 적용될 수 있습니다.
램프를 트랜지스터로 교체할 때의 장단점
트랜지스터의 발명은 전자공학에 혁신적인 기술을 도입하기 위한 자극제입니다. 최신 반도체 요소는 네트워크에 사용되며 이러한 개발은 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 소형 전자 제품에 중요한 소형 및 경량;
- 비용을 절감하는 장치 및 그룹화 단계 생산에 자동화된 프로세스를 적용할 가능성;
- 저전압이 필요하기 때문에 작은 크기의 전류원을 사용합니다.
- 즉각적인 활성화, 음극을 가열할 필요 없음;
- 낮은 전력 손실로 인한 에너지 효율성 증가;
- 견고함과 신뢰성;
- 네트워크의 추가 요소와의 원활한 상호 작용
- 진동과 충격에 대한 저항.
단점은 다음 조항에 명시되어 있습니다.
- 실리콘 트랜지스터는 1kW 이상의 전압에서 작동하지 않습니다. 램프는 1-2kW보다 큰 값에서 효과적입니다.
- 고전력 라디오 방송 네트워크 또는 UHF 송신기에서 트랜지스터를 사용할 때 병렬로 연결된 저전력 증폭기의 매칭이 필요합니다.
- 전자기 신호에 대한 반도체 소자의 취약성;
- 우주선과 방사선에 대한 민감한 반응, 방사선 내성 마이크로 회로의 개발이 필요합니다.
스위칭 방식
단일 회로에서 작동하려면 트랜지스터에 2개의 입력 및 출력 핀이 필요합니다. 거의 모든 유형의 반도체에는 3개의 연결 지점만 있습니다. 곤경에서 벗어나기 위해 한쪽 끝을 공통으로 지정합니다. 따라서 3가지 일반적인 배선 방식은 다음과 같습니다.
- 바이폴라 트랜지스터의 경우;
- 극성 장치;
- 열린 배수구 (수집기).
바이폴라 장치는 전압 및 전류 증폭(OE)을 위한 공통 이미 터와 연결됩니다. 다른 경우에는 외부 회로와 내부 연결 계획 사이에 큰 전압이 있을 때 디지털 칩의 핀과 일치합니다.이것이 공통 컬렉터 연결이 작동하는 방식이며 전류 증가(OK)만 있습니다. 전압 증가가 필요한 경우 요소는 공통 베이스(CB)와 함께 도입됩니다. 이 변형은 복합 캐스케이드 회로에서 잘 작동하지만 단일 트랜지스터 설계에서는 거의 사용되지 않습니다.
TIR 및 pn 접합 종류의 필드 반도체 장치가 회로에 포함됩니다.
- 공통 이미터(SI) 사용 - 바이폴라 모듈과 유사한 연결
- 공통 출력(OC) 포함 - OC 유형과 유사한 연결
- 조인트 게이트(JG) 포함 - OB 설명과 유사합니다.
오픈 드레인 계획에서 트랜지스터는 칩의 일부로 공통 이미 터와 함께 포함됩니다. 컬렉터 핀은 모듈의 다른 부분에 연결되지 않고 부하가 외부 커넥터로 이동합니다. 전압 및 컬렉터 전류 강도의 선택은 프로젝트 설치 후에 이루어집니다. 오픈 드레인 장치는 강력한 출력 스테이지, 버스 드라이버 및 TTL 논리 회로가 있는 회로에서 작동합니다.
트랜지스터는 무엇을 위한 것입니까?
바이폴라 모듈 또는 필드 장치와 같은 장치의 유형에 따라 응용 프로그램이 다릅니다. 트랜지스터가 필요한 이유는 무엇입니까? 디지털 계획과 같이 낮은 암페어가 필요한 경우 전계 효과 유형이 사용됩니다. 아날로그 회로는 광범위한 공급 전압 및 출력 매개변수에서 높은 이득 선형성을 달성합니다.
바이폴라 트랜지스터의 응용 분야에는 증폭기, 이들의 조합, 검출기, 변조기, 트랜지스터 논리 회로 및 논리형 인버터가 포함됩니다.
트랜지스터의 응용은 특성에 따라 다릅니다. 2가지 모드로 작동합니다.
- 증폭 조절에서 제어 신호의 작은 편차로 출력 펄스를 변경합니다.
- 핵심 순서로 입력 전류가 약할 때 부하의 전력을 제어하면 트랜지스터가 완전히 닫히거나 열립니다.
반도체 모듈의 종류는 작동 조건을 변경하지 않습니다.소스는 스위치, 음향 증폭기, 조명 기구와 같은 부하에 연결되며 전자 센서 또는 고전력 인접 트랜지스터가 될 수 있습니다. 전류는 부하 장치의 작동을 시작하고 트랜지스터는 장치와 소스 사이의 회로에 연결됩니다. 반도체 모듈은 장치로 가는 전력량을 제한합니다.
트랜지스터 출력의 저항은 제어 도체의 전압에 따라 변환됩니다. 회로의 시작과 끝에서 전류와 전압은 변화하고 증가하거나 감소하며 트랜지스터의 유형과 연결 방법에 따라 다릅니다. 제어된 전원 공급 장치를 제어하면 전류, 전력 펄스 또는 전압이 증가합니다.
두 가지 유형의 트랜지스터는 다음 애플리케이션에 사용됩니다.
- 디지털 규제에서. DAC(디지털-아날로그 변환기)를 기반으로 하는 디지털 증폭기 회로의 실험 설계가 개발되었습니다.
- 펄스 발생기에서. 장치의 유형에 따라 트랜지스터는 직사각형 또는 임의 신호를 각각 재생하기 위해 키 또는 선형 순서로 작동합니다.
- 전자 하드웨어 장치에서. 정보 및 프로그램을 도난, 불법 변조 및 사용으로부터 보호합니다. 작동은 키 모드에서 이루어지며 전류는 아날로그 형태로 제어되고 펄스 폭에 의해 조절됩니다. 트랜지스터는 전기 모터 드라이브, 펄스 전압 안정기에 넣습니다.
단결정 반도체 및 회로 개폐용 모듈은 전력을 증가시키지만 스위치로만 기능합니다. 디지털 장치는 필드형 트랜지스터를 비용 효율적인 모듈로 사용합니다. 통합 실험 개념의 제조 기술에는 단일 실리콘 칩에서 트랜지스터를 생산하는 것이 포함됩니다.
결정의 소형화는 더 빠른 컴퓨터, 더 적은 에너지 및 더 적은 열 발생으로 이어집니다.
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