트랜지스터는 회로에서 어떻게 작동합니까? 초보자를 위한 전자공학 기초: 트랜지스터란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

트랜지스터(트랜지스터) - 3개의 단자가 있는 반도체 소자(보통) 중 하나는 ( 수집기) 강한 전류가 공급되고, 다른 하나는 ( 베이스) 약한 ( 제어 전류). 제어 전류의 특정 강도에서는 밸브가 "열리고" 전류가 흐르는 것과 같습니다. 수집가로부터흐르기 시작한다 ~에세 번째 출력( 이미 터).

즉, 트랜지스터는 일종의 판막, 이는 특정 전류 강도에서 저항을 급격히 감소시키고 전류를 더 멀리 보냅니다(컬렉터에서 이미터로). 이는 특정 조건에서 전자를 가진 정공이 전자를 잃고 새로운 전자를 받아들이기 때문에 발생합니다. 원 안에. 베이스에 전류가 가해지지 않으면 트랜지스터는 균형 잡힌 상태가 되며 이미터에 전류가 전달되지 않습니다.

현대 전자 칩에서는 트랜지스터의 수 수십억의 숫자. 주로 계산에 사용되며 복잡한 연결로 구성됩니다.

트랜지스터에 주로 사용되는 반도체 재료는 다음과 같습니다. 규소, 갈륨비소그리고 게르마늄. 트랜지스터도 있어요 탄소나노튜브, 투명한디스플레이용 LCD그리고 고분자(가장 유망한).

트랜지스터 유형:

양극성– 전하 캐리어가 전자이자 "정공"일 수 있는 트랜지스터. 전류는 다음과 같이 흐를 수 있습니다. 이미터쪽으로, 그래서 수집가를 향해. 흐름을 제어하기 위해 특정 제어 전류가 사용됩니다.

– 전기장을 통해 전기 흐름이 제어되는 널리 사용되는 장치. 즉, 더 큰 자기장이 형성되면 더 많은 전자가 포획되어 더 이상 전하를 전송할 수 없습니다. 즉, 전달되는 전하량을 변화시킬 수 있는 일종의 밸브이다(전계효과 트랜지스터를 제어하면). 피-N— 이행). 이 트랜지스터의 특징은 높은 입력 전압과 높은 전압 이득입니다.

결합된- 저항이 결합된 트랜지스터 또는 하나의 하우징에 다른 트랜지스터가 있는 경우. 이는 다양한 목적으로 사용되지만 주로 전류 이득을 증가시키는 데 사용됩니다.

하위 유형:

바이오 트랜지스터– 살아있는 유기체에 해를 끼치지 않고 의학 및 생명공학에 사용할 수 있는 생물학적 고분자를 기반으로 합니다. 금속단백질, 엽록소 A(시금치에서 추출) 및 담배 모자이크 바이러스에 대한 연구가 수행되었습니다.

단일 전자 트랜지스터– 러시아 과학자들에 의해 처음 만들어졌습니다. 1996년. 이전 제품과 달리 실온에서 작업할 수 있었습니다. 작동 원리는 전계 효과 트랜지스터와 유사하지만 더 미묘합니다. 신호 송신기는 하나 이상의 전자입니다. 이 트랜지스터는 나노 및 양자 트랜지스터라고도 합니다. 이 기술을 사용하여 미래에는 크기가 큰 트랜지스터를 만들 수 있기를 희망합니다. 10nm 미만, 기반을 둔 그래핀.

트랜지스터는 무엇에 사용됩니까?

트랜지스터는 다음에 사용됩니다. 증폭 회로, 램프, 전기 모터전류나 위치의 급격한 변화가 필요한 기타 장치 ~에끄다. 트랜지스터는 전류를 제한하거나 순조롭게또는 방법으로 맥박—정지시키다. 두 번째는 -control에 더 자주 사용됩니다. 강력한 전원을 사용하여 자체적으로 전도하고 약한 전류로 조절합니다.

전류가 트랜지스터 회로를 켜기에 충분하지 않으면 다음을 사용하십시오. 여러 개의 트랜지스터더 큰 감도로 캐스케이드 방식으로 연결됩니다.

하나 이상의 패키지에 연결된 강력한 트랜지스터는 기반의 완전 디지털 증폭기에 사용됩니다. 그들은 종종 필요합니다 추가 냉각. 대부분의 계획에서 그들은 다음과 같이 작동합니다. 키 모드(스위치 모드에서).

트랜지스터도 사용됩니다. 전력 시스템에서, 디지털과 아날로그 모두( 마더보드, 비디오 카드, 전원 공급 장치&등).

본부 프로세서, 또한 수백만, 수십억 개의 트랜지스터로 구성되며 특수한 순서로 연결됩니다. 계산.

각 트랜지스터 그룹은 특정 방식으로 신호를 인코딩하고 처리를 위해 추가로 전송합니다. 모든 유형과 ROM메모리도 트랜지스터로 구성됩니다.

모두 마이크로일렉트로닉스의 업적실질적으로 불가능한트랜지스터를 발명하고 사용하지 않고. 적어도 하나의 트랜지스터가 없는 적어도 하나의 전자 장치를 상상하기는 어렵습니다.

필요한 설명이 제공되었으므로 요점을 살펴 보겠습니다.

트랜지스터. 정의와 역사

트랜지스터- 두 전극으로 구성된 회로의 전류가 세 번째 전극에 의해 제어되는 전자 반도체 장치. (transistors.ru)

전계 효과 트랜지스터가 처음으로 발명되었으며(1928), 바이폴라 트랜지스터는 1947년 벨 연구소에서 나타났습니다. 그리고 그것은 과장 없이 전자공학의 혁명이었습니다.

매우 빠르게 트랜지스터는 다양한 전자 장치의 진공관을 대체했습니다. 이와 관련하여 이러한 장치의 신뢰성은 향상되고 크기는 크게 감소했습니다. 그리고 오늘날까지도 마이크로 회로가 아무리 "정교"하더라도 여전히 많은 트랜지스터(다이오드, 커패시터, 저항기 등)가 포함되어 있습니다. 아주 작은 것뿐입니다.

그런데 초기의 "트랜지스터"는 인가되는 전압의 양에 따라 저항이 변경될 수 있는 저항이었습니다. 프로세스의 물리학을 무시한다면 현대 트랜지스터는 공급되는 신호에 따라 달라지는 저항으로 표현될 수도 있습니다.

전계 효과 트랜지스터와 바이폴라 트랜지스터의 차이점은 무엇입니까? 답은 바로 그들의 이름에 있습니다. 바이폴라 트랜지스터에서 전하 이동에는 다음이 포함됩니다. 그리고전자, 그리고구멍 ( "앙코르"- 두 번). 그리고 현장(일명 단극)에서 - 또는전자, 또는구멍.

또한 이러한 유형의 트랜지스터는 응용 분야가 다릅니다. 양극형은 주로 아날로그 기술에 사용되며 필드형은 디지털 기술에 사용됩니다.

그리고 마지막으로: 모든 트랜지스터의 주요 적용 영역- 추가 전원으로 인해 약한 신호가 강화됩니다.

바이폴라 트랜지스터. 작동 원리. 주요특징

바이폴라 트랜지스터는 이미터, 베이스, 컬렉터의 세 영역으로 구성되며 각 영역에는 전압이 공급됩니다. 이 영역의 전도성 유형에 따라 n-p-n 및 p-n-p 트랜지스터가 구별됩니다. 일반적으로 컬렉터 영역은 이미터 영역보다 넓습니다. 베이스는 약하게 도핑된 반도체로 만들어지며(그래서 저항이 높음) 매우 얇게 만들어집니다. 이미터-베이스 접촉면적은 베이스-컬렉터 접촉면적에 비해 현저히 작기 때문에 연결 극성을 변경하여 이미터와 컬렉터를 교환하는 것은 불가능합니다. 따라서 트랜지스터는 비대칭 장치입니다.

트랜지스터 작동 방식의 물리학을 고려하기 전에 일반적인 문제를 간략히 살펴보겠습니다.

다음과 같습니다. 이미 터와 컬렉터 사이에 강한 전류가 흐릅니다 ( 컬렉터 전류), 이미 터와베이스 사이에는 약한 제어 전류가 있습니다 ( 기본 전류). 콜렉터 전류는 베이스 전류의 변화에 따라 변화합니다. 왜?
트랜지스터의 pn 접합을 생각해 봅시다. 이미터 베이스(EB)와 베이스 컬렉터(BC)의 두 가지가 있습니다. 트랜지스터의 활성 작동 모드에서 첫 번째는 순방향 바이어스로 연결되고 두 번째는 역방향 바이어스로 연결됩니다. p-n 접합에서는 무슨 일이 일어나는가? 더 확실하게 하기 위해 n-p-n 트랜지스터를 고려해 보겠습니다. p-n-p의 경우 모든 것이 유사합니다. "전자"라는 단어만 "구멍"으로 바꾸면 됩니다.

EB 접합이 열려 있기 때문에 전자는 쉽게 베이스로 "횡단"합니다. 거기서 그들은 부분적으로 구멍과 재결합하지만 영형이들 중 대부분은 베이스의 두께가 얇고 도핑이 낮기 때문에 베이스-컬렉터 전환에 도달합니다. 우리가 기억하는 것처럼 이는 역편향되어 있습니다. 그리고 베이스의 전자는 소수 전하 캐리어이기 때문에 전이의 전기장은 이를 극복하는 데 도움이 됩니다. 따라서 컬렉터 전류는 이미터 전류보다 약간 적습니다. 이제 손을 조심하세요. 베이스 전류를 높이면 EB 접합이 더 강하게 열리고 이미터와 컬렉터 사이에 더 많은 전자가 미끄러질 수 있습니다. 그리고 컬렉터 전류는 처음에는 베이스 전류보다 크기 때문에 이러한 변화는 매우 눈에 띕니다. 따라서, 베이스에서 수신된 약한 신호가 증폭됩니다.. 다시 한번, 컬렉터 전류의 큰 변화는 베이스 전류의 작은 변화를 비례적으로 반영합니다.

바이폴라 트랜지스터의 작동 원리를 급우에게 수도꼭지를 예로 설명했던 기억이 납니다. 그 안의 물은 컬렉터 전류이고 기본 제어 전류는 손잡이를 돌리는 양입니다. 작은 힘(제어 작용)만으로도 수도꼭지에서 나오는 물의 흐름을 증가시킬 수 있습니다.

고려된 프로세스 외에도 트랜지스터의 p-n 접합에서 여러 가지 다른 현상이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 베이스-컬렉터 접합부에서 전압이 크게 증가하면 충격 이온화로 인해 눈사태 전하 증가가 시작될 수 있습니다. 그리고 터널 효과와 결합하면 먼저 전기적 항복이 발생하고 그 다음에는 (전류가 증가함에 따라) 열적 항복이 발생합니다. 그러나 트랜지스터의 열 항복은 전기적 항복 없이(즉, 컬렉터 전압을 항복 전압으로 높이지 않고) 발생할 수 있습니다. 이를 위해서는 컬렉터를 통한 하나의 과도한 전류로 충분합니다.

또 다른 현상은 컬렉터와 이미터 접합의 전압이 변할 때 두께가 변한다는 사실 때문입니다. 그리고 베이스가 너무 얇으면 컬렉터 접합과 이미터 접합 사이의 연결인 폐쇄 효과(소위 베이스의 "천공")가 발생할 수 있습니다. 이 경우 베이스 영역이 사라지고 트랜지스터가 정상적으로 작동하지 않게 됩니다.

트랜지스터의 정상 활성 모드에서 트랜지스터의 콜렉터 전류는 기본 전류보다 특정 횟수만큼 큽니다. 이 번호는 현재 이득트랜지스터의 주요 매개 변수 중 하나입니다. 지정되어 있습니다 h21. 콜렉터에 부하를 주지 않고 트랜지스터를 켜면 일정한 콜렉터-이미터 전압에서 콜렉터 전류 대 베이스 전류의 비율이 다음과 같이 됩니다. 정적 전류 이득. 수십 또는 수백 개의 장치와 같을 수 있지만 실제 회로에서는 부하가 켜지면 컬렉터 전류가 자연스럽게 감소하기 때문에 이 계수가 더 작다는 사실을 고려해 볼 가치가 있습니다.

두 번째 중요한 매개변수는 트랜지스터 입력 저항. 옴의 법칙에 따르면 베이스와 이미터 사이의 전압과 베이스의 제어 전류의 비율입니다. 크기가 클수록 베이스 전류는 낮아지고 이득은 높아집니다.

바이폴라 트랜지스터의 세 번째 매개변수는 다음과 같습니다. 전압 이득. 이는 출력(이미터-컬렉터) 및 입력(베이스-이미터) 교류 전압의 진폭 또는 유효 값의 비율과 같습니다. 첫 번째 값은 일반적으로 매우 크고(단위 및 수만 볼트) 두 번째 값은 매우 작기 때문에(10분의 1볼트) 이 계수는 수만 단위에 도달할 수 있습니다. 각 기본 제어 신호에는 고유한 전압 이득이 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

트랜지스터에도 주파수 응답이는 주파수가 차단 증폭 주파수에 접근하는 신호를 증폭하는 트랜지스터의 능력을 나타냅니다. 사실 입력 신호의 주파수가 증가하면 이득은 감소합니다. 이는 주요 물리적 프로세스의 발생 시간(이미터에서 컬렉터로 캐리어가 이동하는 시간, 용량성 장벽 접합의 충전 및 방전)이 입력 신호의 변경 주기에 비례하기 때문입니다. . 저것들. 트랜지스터는 입력 신호의 변화에 반응할 시간이 없으며 어느 시점에서는 단순히 증폭을 중단합니다. 이런 일이 일어나는 빈도를 '빈도'라고 합니다. 경계.

또한 바이폴라 트랜지스터의 매개변수는 다음과 같습니다.

역방향 전류 컬렉터-이미터
정시에
역방향 컬렉터 전류
최대 허용 전류

n-p-n 및 p-n-p 트랜지스터의 기호는 이미터를 나타내는 화살표 방향만 다릅니다. 주어진 트랜지스터에서 전류가 어떻게 흐르는지 보여줍니다.

바이폴라 트랜지스터의 작동 모드

위에서 설명한 옵션은 트랜지스터의 정상적인 활성 모드를 나타냅니다. 그러나 개방형/폐쇄형 p-n 접합의 조합이 여러 개 더 있으며, 각 조합은 트랜지스터의 별도 작동 모드를 나타냅니다.

역활성 모드. 여기서 BC 전환은 열려 있지만 반대로 EB는 닫혀 있습니다. 물론 이 모드의 증폭 특성은 그 어느 때보다 나쁘기 때문에 이 모드에서는 트랜지스터가 거의 사용되지 않습니다.
채도 모드. 두 교차로 모두 열려 있습니다. 따라서 컬렉터와 이미터의 주 전하 캐리어는 베이스로 "실행"되어 주 캐리어와 적극적으로 재결합합니다. 결과적으로 과도한 전하 캐리어로 인해 베이스와 p-n 접합의 저항이 감소합니다. 따라서 포화 모드의 트랜지스터를 포함하는 회로는 단락된 것으로 간주될 수 있으며 이 무선 소자 자체는 등전위점으로 표시될 수 있습니다.
컷오프 모드. 트랜지스터의 두 전이가 모두 닫혀 있습니다. 이미 터와 컬렉터 사이의 주요 전하 캐리어의 전류가 중지됩니다. 소수 전하 캐리어의 흐름은 작고 제어할 수 없는 열 전이 전류만 생성합니다. 기지의 빈곤과 전하 운반체의 전환으로 인해 저항이 크게 증가합니다. 따라서 차단 모드에서 작동하는 트랜지스터는 개방 회로를 나타내는 것으로 종종 믿어집니다.
배리어 모드이 모드에서는 베이스가 직접 또는 낮은 저항을 통해 컬렉터에 연결됩니다. 콜렉터 또는 이미터 회로에는 트랜지스터를 통해 전류를 설정하는 저항기도 포함되어 있습니다. 이는 저항이 직렬로 연결된 다이오드 회로와 동일합니다. 이 모드는 회로가 넓은 온도 범위에 걸쳐 거의 모든 주파수에서 작동할 수 있게 하고 트랜지스터의 매개변수를 요구하지 않기 때문에 매우 유용합니다.

바이폴라 트랜지스터용 스위칭 회로

트랜지스터에는 3개의 접점이 있으므로 일반적으로 2개의 소스에서 전원을 공급받아 함께 4개의 출력을 생성해야 합니다. 따라서 트랜지스터 접점 중 하나에는 두 소스로부터 동일한 부호의 전압이 공급되어야 합니다. 그리고 어떤 종류의 접점인지에 따라 바이폴라 트랜지스터를 연결하는 데 공통 이미터(CE), 공통 컬렉터(OC) 및 공통 베이스(CB)의 세 가지 회로가 있습니다. 각각에는 장점과 단점이 있습니다. 그들 사이의 선택은 우리에게 중요한 매개변수와 희생될 수 있는 매개변수에 따라 결정됩니다.

공통 이미터와의 연결 회로

이 회로는 전압 및 전류(따라서 전력에서 최대 수만 단위)에서 가장 큰 이득을 제공하므로 가장 일반적입니다. 여기서 이미터-베이스 접합은 직접 켜지고 베이스-컬렉터 접합은 반대로 켜집니다. 그리고 베이스와 컬렉터 모두 동일한 부호의 전압이 공급되므로 회로는 하나의 소스에서 전원을 공급받을 수 있습니다. 이 회로에서는 출력 AC 전압의 위상이 입력 AC 전압의 위상에 대해 180도 변합니다.

그러나 모든 장점 외에도 OE 계획에는 심각한 단점도 있습니다. 주파수와 온도가 증가하면 트랜지스터의 증폭 특성이 크게 저하된다는 사실에 있습니다. 따라서 트랜지스터가 고주파수에서 작동해야 한다면 다른 스위칭 회로를 사용하는 것이 좋습니다. 예를 들어 공통 기반이 있습니다.

공통 베이스가 있는 연결 다이어그램

이 회로는 상당한 신호 증폭을 제공하지 않지만 트랜지스터의 주파수 응답을 보다 완벽하게 사용할 수 있으므로 고주파수에 적합합니다. 동일한 트랜지스터가 공통 이미 터가있는 회로에 따라 먼저 연결되고 공통베이스가 연결되면 두 번째 경우 증폭 차단 주파수가 크게 증가합니다. 이러한 연결을 사용하면 입력 임피던스가 낮고 출력 임피던스가 그다지 높지 않기 때문에 OB 회로에 따라 조립된 트랜지스터 캐스케이드는 케이블의 특성 임피던스가 일반적으로 100Ω을 초과하지 않는 안테나 증폭기에 사용됩니다.

공통 베이스 회로에서는 신호 위상이 반전되지 않으며 고주파수에서의 노이즈 레벨이 감소됩니다. 그러나 이미 언급했듯이 현재 이득은 항상 1보다 약간 적습니다. 사실, 여기의 전압 이득은 공통 이미 터가있는 회로와 동일합니다. 공통 기본 회로의 단점에는 두 개의 전원 공급 장치를 사용해야 한다는 점도 포함됩니다.

공통 컬렉터와의 연결 다이어그램

이 회로의 특징은 입력 전압이 입력으로 완전히 다시 전송된다는 것입니다. 즉, 음의 피드백이 매우 강합니다.

부정적인 피드백은 출력 신호가 입력으로 피드백되어 입력 신호의 레벨이 감소하는 피드백이라는 점을 상기시켜 드리겠습니다. 따라서 입력 신호 매개변수가 실수로 변경되면 자동 조정이 발생합니다.

전류 이득은 공통 이미 터 회로와 거의 동일합니다. 그러나 전압 이득은 작습니다(이 회로의 주요 단점). 그것은 일치에 접근하지만 항상 그것보다 작습니다. 따라서 전력 이득은 수십 단위에 불과합니다.

공통 컬렉터 회로에서는 입력 전압과 출력 전압 사이에 위상 변화가 없습니다. 전압 이득이 1에 가깝기 때문에 출력 전압은 위상 및 진폭이 입력 전압과 일치합니다. 즉, 이를 반복합니다. 이것이 바로 이러한 회로를 이미터 팔로워(Emitter Follower)라고 부르는 이유입니다. 이미터 - 출력 전압이 공통 와이어를 기준으로 이미터에서 제거되기 때문입니다.

이 연결은 트랜지스터 단을 일치시키거나 입력 신호 소스의 입력 임피던스가 높은 경우(예: 압전 픽업 또는 콘덴서 마이크) 사용됩니다.

캐스케이드에 관한 두 단어

출력 전력을 높여야 하는 경우가 있습니다(즉, 컬렉터 전류를 높여야 함). 이 경우 필요한 수의 트랜지스터를 병렬 연결하는 것이 사용됩니다.

당연히 특성이 거의 동일해야합니다. 그러나 최대 총 콜렉터 전류는 캐스케이드 트랜지스터의 최대 콜렉터 전류의 1.6-1.7을 초과해서는 안된다는 점을 기억해야 합니다.
그러나 (참고해 주신 wrewolf에게 감사드립니다) 이는 바이폴라 트랜지스터의 경우 권장되지 않습니다. 두 개의 트랜지스터는 동일한 유형이라도 서로 약간씩 다르기 때문입니다. 따라서 병렬로 연결하면 서로 다른 크기의 전류가 흐릅니다. 이러한 전류를 균등화하기 위해 균형 잡힌 저항이 트랜지스터의 이미 터 회로에 설치됩니다. 저항 값은 작동 전류 범위에서 전압 강하가 0.7V 이상이 되도록 계산됩니다. 이로 인해 회로 효율이 크게 저하되는 것이 분명합니다.

감도가 좋고 이득도 좋은 트랜지스터가 필요할 수도 있습니다. 이러한 경우 더 강력한 동료 (그림의 VT2)의 전원 공급을 제어하는 민감하지만 저전력 트랜지스터 (그림의 VT1) 캐스케이드가 사용됩니다.

바이폴라 트랜지스터의 기타 응용

트랜지스터는 신호 증폭 회로에만 사용될 수 없습니다. 예를 들어 포화 및 차단 모드에서 작동할 수 있기 때문에 전자 키로 사용됩니다. 신호 발생기 회로에 트랜지스터를 사용하는 것도 가능합니다. 키 모드에서 작동하면 직사각형 신호가 생성되고, 증폭 모드에서는 제어 동작에 따라 임의 모양의 신호가 생성됩니다.

마킹

기사가 이미 엄청나게 많은 양으로 늘어났기 때문에 이 시점에서는 반도체 장치(트랜지스터 포함)의 주요 마킹 시스템을 자세히 설명하는 두 개의 좋은 링크만 제공하겠습니다. http://kazus.ru/guide/transistors /mark_all .html 및 .xls 파일(35kb).

유용한 의견:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

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트랜지스터(트랜지스터, 영어)는 반도체 재료로 만들어진 3극관으로, 3개의 출력을 가지며, 주요 특성은 상대적으로 낮은 입력 신호로 회로 출력에서 상당한 전류를 제어하는 것입니다. 전계 효과 트랜지스터는 현대의 복잡한 전기 장치가 조립되는 무선 구성 요소에 사용됩니다. 이들의 특성을 통해 인쇄 회로 기판의 전기 회로에서 전류를 끄거나 켜거나 증폭시키는 문제를 해결할 수 있습니다.

전계 효과 트랜지스터 란 무엇입니까?

전계 효과 트랜지스터는 3개 또는 4개의 접점이 있는 장치입니다. 두 접점의 전류는 조정 가능합니다.세 번째의 전기장 전압. 그래서 그들은 현장이라고 불립니다.

콘택트 렌즈:

n-p 접합이 있는 전계 효과 트랜지스터는 다음과 같은 역할을 하는 특별한 유형의 트랜지스터입니다. 전류 제어용.

이 두 영역의 경계에 형성된 영역인 p-n 접합 영역을 건너지 않고 전류가 통과한다는 점에서 단순한 일반 것과 다릅니다. p-n 영역의 크기는 조정 가능합니다.

전계 효과 트랜지스터, 유형

n-p 접합이 있는 전계 효과 트랜지스터는 다음과 같은 클래스로 구분됩니다.

도체 채널 유형별: n 또는 r. 제어 신호의 부호, 극성은 채널에 따라 다릅니다. n-zone 부호의 반대쪽에 있어야 합니다.
장치의 구조에 따라: 확산, p-n 접합을 따라 합금화, 셔터, 박막.
접점 수 기준: 3핀 및 4핀. 4핀 장치의 경우 기판은 게이트 역할도 합니다.
사용된 재료에 따르면: 게르마늄, 실리콘, 갈륨 비소.

수업은 운영 원리에 따라 구분됩니다.

p-n 접합에 의해 제어되는 장치;
절연 게이트 또는 쇼트키 장벽 장치.

전계 효과 트랜지스터, 작동 원리

간단히 말해서 전계 효과 트랜지스터가 제어 p-n 접합과 함께 작동하는 방식은 다음과 같이 말할 수 있습니다. 무선 구성 요소는 p-접합과 n-접합의 두 영역으로 구성됩니다. 전류는 구역 n을 통해 흐릅니다. 존 p는 밸브의 일종인 중첩된 존이다. 세게 누르면, 전류 통과 영역을 차단합니다.그리고 그것은 덜 통과합니다. 또는 압력이 감소하면 더 많은 양이 통과됩니다. 이 압력은 강 지역에 위치한 게이트 접점의 전압을 증가시켜 수행됩니다.

제어 p-n 채널 접합을 갖춘 장치는 이러한 유형 중 하나의 전기 전도성을 갖는 반도체 웨이퍼입니다. 접점은 플레이트 끝(드레인 및 소스)에 연결되며 중간에는 게이트 접점이 있습니다. 장치의 작동은 p-n 접합 공간 두께의 가변성을 기반으로 합니다. 차단 영역에는 이동 전하 캐리어가 거의 없기 때문에 전도도가 0이다. 반도체 웨이퍼에서는 차단층의 영향을 받지 않는 영역에 전류 전도성 채널이 생성됩니다. 소스에 대해 음의 전압이 가해지면 게이트에서 전하 캐리어가 흘러나오는 흐름이 생성됩니다.

절연 게이트의 경우 그 위에 얇은 유전체 층이 있습니다. 이 유형의 장치 전기장의 원리로 작동. 소량의 전기만으로도 파괴할 수 있습니다. 따라서 수천 볼트에 도달할 수 있는 정전압으로부터 보호하기 위해 특수 장치 하우징이 생성됩니다. 이는 바이러스 전기의 영향을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

전계 효과 트랜지스터가 필요한 이유는 무엇입니까?

전계 효과 트랜지스터(집적 회로의 구성 요소 중 하나)의 작동과 같은 복잡한 전자 장비의 작동을 고려하면 다음과 같은 결과를 상상하기 어렵습니다. 그의 주요 작업방향 다섯:

고주파 증폭기.
베이스 앰프.
조정.
DC 증폭기.
주요 장치(스위치).

간단한 예를 사용하면 스위치와 같은 트랜지스터의 작동은 마이크와 전구를 배열하는 것으로 상상할 수 있습니다. 마이크는 소리를 포착하여 전류를 생성합니다. 잠긴 전계 효과 트랜지스터로 이동합니다. 그것의 존재로 인해 전류가 장치를 켜고 전구가 연결된 전기 회로를 켭니다. 마이크에 소리가 들어오면 불이 들어오지만, 마이크에 연결되지 않은 전원으로 인해 불이 들어오고 더 강력해집니다.

변조 적용됨정보 신호를 제어합니다. 신호는 진동 주파수를 제어합니다. 변조는 라디오의 고품질 사운드 신호, TV 프로그램의 오디오 전송, 방송 색상 및 고품질 TV 신호에 사용됩니다. 고품질 재료로 작업해야 하는 모든 곳에 사용됩니다.

증폭기처럼전계 효과 트랜지스터는 단순화된 방식으로 작동합니다. 그래픽적으로 모든 신호, 특히 오디오 시리즈는 파선으로 표시될 수 있으며, 여기서 길이는 시간이고 파단 높이는 사운드 주파수입니다. 사운드를 증폭하기 위해 무선 구성 요소에 강력한 전압이 공급되어 필요한 주파수를 획득하지만 제어 접점에 약한 신호가 공급되기 때문에 더 높은 값을 갖습니다. 즉, 장치는 원래 선을 비례적으로 다시 그리지만 피크 값은 더 높습니다.

전계 효과 트랜지스터의 응용

제어 pn 접합을 갖춘 전계 효과 트랜지스터를 사용하여 판매된 최초의 장치는 보청기. 그 출현은 지난 세기 50년대에 기록되었습니다. 산업 규모에서는 전화 교환에 사용되었습니다.

현대 사회에서는 장치가 사용됩니다. 모든 전기 공학에서. 전계 효과 트랜지스터는 작은 크기와 다양한 특성으로 인해 주방 가전, 오디오 및 TV 장비, 컴퓨터 및 어린이 전자 장난감에서 볼 수 있습니다. 이는 보안 메커니즘과 화재 경보기의 경보 시스템에 사용됩니다.

트랜지스터 장비는 공장에서 사용됩니다. 기계 전력 조절기용. 운송 분야에서는 기차와 기관차의 장비 작동부터 개인 차량의 연료 분사 시스템까지. 파견 시스템부터 거리 조명 제어 시스템까지 주택 및 공동 서비스에 사용됩니다.

트랜지스터의 가장 중요한 응용 분야 중 하나는 프로세서 생산. 실제로 전체 프로세서는 많은 소형 무선 구성 요소로 구성됩니다. 그러나 1.5GHz 이상의 작동 주파수로 이동하면 눈사태처럼 에너지를 소비하기 시작합니다. 따라서 프로세서 제조업체는 클럭 속도를 높이기보다는 멀티 코어의 길을 택했습니다.

전계 효과 트랜지스터의 장단점

특성을 지닌 전계 효과 트랜지스터 다른 종들보다 훨씬 뒤떨어져장치. 이는 집적 회로에서 스위치로 널리 사용됩니다.

일련의 부품은 에너지를 거의 소비하지 않습니다.
이득은 다른 종보다 높습니다.
게이트에 전류가 흐르지 않아 높은 잡음 내성이 달성됩니다.
더 높은 켜기 및 끄기 속도 - 다른 트랜지스터에 접근할 수 없는 주파수에서 작동할 수 있습니다.

다른 종보다 파괴 온도가 낮습니다.
1.5GHz의 주파수에서는 에너지 소비가 급격히 증가하기 시작합니다.
정전기에 대한 민감성.

전계효과 트랜지스터의 기초가 되는 반도체 소재의 특성이 이를 가능하게 했다. 일상생활과 생산에 기기를 사용하다. 트랜지스터를 기반으로 가전제품은 현대인에게 친숙한 형태로 탄생했다. 고품질 신호 처리, 프로세서 및 기타 고정밀 부품 생산은 현대 과학의 성과 없이는 불가능합니다.

한때 트랜지스터는 진공관을 대체했습니다. 이는 크기가 더 작고 신뢰성이 높으며 생산 비용이 낮기 때문입니다. 이제 바이폴라 트랜지스터모든 증폭 회로의 기본 요소입니다.

2개의 전자-정공 접합을 형성하는 3층 구조의 반도체 소자입니다. 따라서 트랜지스터는 두 개의 백투백 다이오드로 표현될 수 있습니다. 주요 전하 캐리어가 무엇인지에 따라 구별됩니다. p-n-p그리고 n-p-n트랜지스터.

베이스– 트랜지스터 설계의 기초가 되는 반도체 층.

이미터베이스 레이어에 전하 캐리어를 주입하는 기능을 하는 반도체 레이어라고 합니다.

수집기반도체 층이라고 하며, 그 기능은 베이스 층을 통과하는 전하 캐리어를 수집하는 것입니다.

일반적으로 이미 터는베이스보다 훨씬 많은 수의 주 전하를 포함합니다. 이것이 트랜지스터 작동의 주요 조건입니다. 이 경우 이미 터 접합이 순방향 바이어스되면 전류가 이미 터의 주요 캐리어에 의해 결정되기 때문입니다. 이미터는 기본 레이어에 캐리어를 주입하는 주요 기능을 수행할 수 있습니다. 그들은 일반적으로 이미터 역전류를 가능한 한 작게 만들려고 노력합니다. 이미터 다수 캐리어의 증가는 높은 도펀트 농도를 사용하여 달성됩니다.

베이스는 최대한 얇게 만들어주세요. 이는 요금의 수명 때문입니다. 전하 캐리어는 베이스를 가로질러 수집기에 도달하기 위해 기본 베이스 캐리어와 가능한 한 적게 재결합해야 합니다.

수집가가 베이스를 통과하는 미디어를 보다 완벽하게 수집할 수 있도록 베이스를 더 넓게 만들려고 노력합니다.

트랜지스터 작동 원리

p-n-p 트랜지스터의 예를 살펴보겠습니다.

외부 전압이 없으면 층 사이에 전위차가 발생합니다. 교차로에는 잠재적인 장벽이 설치되어 있습니다. 또한 이미터와 컬렉터의 구멍 수가 동일하면 전위 장벽의 너비도 동일합니다.

트랜지스터가 올바르게 작동하려면 이미터 접합이 순방향 바이어스되어야 하고 컬렉터 접합이 역방향 바이어스되어야 합니다.. 이는 트랜지스터의 활성 작동 모드에 해당합니다. 이러한 연결을 위해서는 두 가지 소스가 필요합니다. 전압 Ue를 갖는 소스는 양극이 이미 터에 연결되고 음극이베이스에 연결됩니다. 전압 Uк를 갖는 소스는 음극이 컬렉터에 연결되고 양극이 베이스에 연결됩니다. 게다가 우에는< Uк.

전압 Ue의 영향으로 이미터 접합은 순방향으로 바이어스됩니다. 알려진 바와 같이, 전자-정공 전이가 순방향 바이어스되면 외부 필드는 전이 필드와 반대 방향으로 향하므로 이를 감소시킵니다. 다수 캐리어는 전이를 통과하기 시작하며 이미 터에는 1-5 개의 정공이 있고 베이스에는 7-8 개의 전자가 있습니다. 그리고 이미터의 정공 수가 베이스의 전자 수보다 많기 때문에 이미터 전류는 주로 이들로 인해 발생합니다.

이미터 전류는 이미터 전류의 홀 성분과 베이스의 전자 성분의 합입니다.

홀 부품만 유용하기 때문에 전자 부품을 최대한 작게 만들려고 노력합니다. 이미 터 접합의 질적 특성은 다음과 같습니다. 분사 비율.

그들은 주입 계수를 1에 더 가깝게 만들려고 노력합니다.

베이스를 통과한 구멍 1~5는 이미터 접합 경계에 축적됩니다. 따라서 이미 터 근처에 높은 농도의 정공이 생성되고 컬렉터 접합 근처에 낮은 농도가 생성되어 결과적으로 이미 터에서 컬렉터 접합으로 정공의 확산 이동이 시작됩니다. 그러나 컬렉터 접합 근처에서는 홀 농도가 0으로 유지됩니다. 홀이 접합에 도달하자마자 내부 필드에 의해 가속되어 컬렉터로 추출(당겨)지기 때문입니다. 전자는 이 자기장에 의해 반발됩니다.

정공이 베이스 레이어를 가로지르는 동안, 예를 들어 홀 5와 전자 6처럼 거기에 위치한 전자와 재결합합니다. 그리고 정공이 지속적으로 오기 때문에 과도한 양전하를 생성하므로 전자도 들어와야 합니다. 베이스 단자를 통해 베이스 전류 Ibr을 형성합니다. 이는 트랜지스터의 작동에 중요한 조건입니다. – 베이스의 정공 농도는 전자 농도와 거의 같아야 합니다.다시 말해서 베이스의 전기적 중성이 보장되어야 합니다.

컬렉터에 도달하는 홀의 수는 베이스에서 재결합된 홀의 양만큼 이미터를 떠나는 홀의 수보다 적습니다. 그건, 콜렉터 전류는 베이스 전류의 양에 따라 이미터 전류와 다릅니다.

여기서부터 나오네요 전달계수그들은 또한 1에 더 가까워지려고 노력합니다.

트랜지스터의 콜렉터 전류는 홀 성분 Icr과 역콜렉터 전류로 구성됩니다.

역 컬렉터 전류는 컬렉터 접합의 역 바이어스로 인해 발생하므로 정공 9와 전자 10의 소수 캐리어로 구성됩니다. 정확하게는 소수 캐리어에 의해 역 전류가 형성되므로 열 발생 과정에만 의존하며, 즉, 온도에 관한 것입니다. 그래서 흔히 불린다. 열전류.

트랜지스터의 품질은 열 전류의 크기에 따라 달라지며, 열 전류가 작을수록 트랜지스터가 더 좋습니다.

콜렉터 전류는 이미 터에 연결됩니다 전류 전달 계수.

트랜지스터는 어떻게 작동하나요?

밥을 잘 살펴보세요. 93. 이 그림의 왼쪽에는 p-n-p 트랜지스터 구조를 기반으로 한 단순화된 증폭기 회로와 이 증폭기 작동의 본질을 설명하는 그림이 나와 있습니다. 여기서는 이전 그림과 마찬가지로 전통적으로 p형 영역의 정공은 원으로 표시하고, n형 영역의 전자는 동일한 크기의 검은색 공으로 표시하였다. p-n 접합의 이름을 기억하십시오: 컬렉터와 베이스-콜렉터 사이, 이미터와 베이스-이미터 사이.

쌀. 93. p-n-p 구조 트랜지스터를 기반으로 한 증폭기의 단순화된 회로와 그 작동을 보여주는 그래프.

컬렉터와 이미 터 사이에는 배터리 B k (컬렉터)가 있으며, 이는 이미 터와 관련하여 컬렉터에 수 볼트 정도의 음 전압을 생성합니다. 컬렉터 회로라고 불리는 동일한 회로에는 증폭기의 목적에 따라 전화 또는 다른 장치가 될 수 있는 부하 Rn이 포함됩니다.

베이스가 아무 것도 연결되어 있지 않으면 매우 약한 전류(10분의 1밀리암페어)가 컬렉터 회로에 나타납니다. 왜냐하면 배터리 B를 컬렉터 p-n 접합의 저항에 연결하는 극성이 매우 크기 때문입니다. 컬렉터 접합의 경우 역전류가 됩니다. 베이스와 이미터 사이에 바이어스 소자 Bc를 연결하여 이미터를 기준으로 베이스에 1/10V 이상의 작은 음전압을 인가하면 컬렉터 회로 전류 Ik가 급격하게 증가합니다. 이것이 일어날 일입니다. 베이스라고하는이 새로운 회로에서 요소 B c (다이어그램에 "~"기호-사인파로 표시된 증폭 신호 소스를 연결하기위한 단자가 단락되었음을 의미)를 연결하면 회로에는 일부 직류 Ib가 흐를 것입니다. 다이오드에서와 같이 이미터의 정공과 베이스의 전자는 반대 방향으로 이동하여 상쇄되어 이미터 접합을 통해 전류가 흐르게 됩니다.

그러나 이미터에서 베이스로 유입된 대부분의 정공의 운명은 전자를 만날 때 사라지는 것 외에는 다릅니다. 사실 p-n-p 구조의 트랜지스터를 제조할 때 이미터(및 컬렉터)의 정공 포화도는 항상 베이스의 전자 포화도보다 커집니다. 이로 인해 전자를 만나면 정공의 극히 일부(10% 미만)만 사라집니다. 주요 구멍 덩어리는 베이스로 자유롭게 통과하고 컬렉터의 더 높은 음 전압 아래로 떨어지며 컬렉터로 들어가고 구멍이 있는 일반적인 흐름에서 음극 접점으로 이동합니다. 여기에서는 배터리 Bk의 음극에 의해 컬렉터로 유입된 반대 전자에 의해 중화되며 결과적으로 전체 컬렉터 회로의 저항이 감소하고 컬렉터 접합의 역전류보다 몇 배 더 큰 전류가 흐릅니다. 베이스의 음전압이 클수록 이미 터에서 베이스로 더 많은 정공이 유입되고 컬렉터 회로의 전류가 커집니다. 그리고 반대로 베이스의 음전압이 낮을수록 트랜지스터 컬렉터 회로의 전류는 낮아집니다.

교류 전기 신호가 이 회로에 공급되는 정전압원과 직렬로 기본 회로에 도입되면 어떻게 될까요? 트랜지스터가 이를 증폭시킵니다.

증폭 과정은 일반적으로 다음과 같이 진행됩니다. 신호 전압이 없으면 배터리 전압과 트랜지스터의 특성에 따라 결정되는 특정 크기의 전류가 베이스 및 컬렉터 회로(그림 93 그래프의 섹션 Oa)에 흐릅니다. 베이스 회로에 신호가 나타나자마자 트랜지스터 회로의 전류가 그에 따라 변경되기 시작합니다. 음의 반주기 동안 베이스의 총 음전압이 증가하면 회로 전류가 증가하고 양의 반주기 동안 신호와 요소 B의 전압이 반대이면 베이스의 음전압이 감소하고 두 회로의 전류도 감소합니다. 전압 및 전류 이득이 발생합니다.

가청주파수의 전기신호가 입력회로, 즉 베이스회로에 공급되고 전화기가 출력-콜렉터-회로의 부하가 되면 증폭된 신호를 소리로 변환한다. 부하가 저항기인 경우 증폭된 신호의 교번 성분인 부하에 생성된 전압은 추가 증폭을 위해 두 번째 트랜지스터의 입력 회로에 공급될 수 있습니다. 하나의 트랜지스터는 신호를 30~50배 증폭할 수 있습니다.

n-p-n 구조의 트랜지스터는 정확히 동일한 방식으로 작동하며, 주 전류 캐리어는 정공이 아니라 전자입니다. 이와 관련하여 n-p-n 트랜지스터의 기본 회로와 컬렉터에 전원을 공급하는 요소 및 배터리 포함의 극성은 p-n-p 트랜지스터의 극성과 동일해서는 안되며 반대이어야합니다.

매우 중요한 상황을 기억하십시오. 트랜지스터를 여는 바이어스 전압이라고 하는 일정한 전압이 증폭된 신호의 전압과 함께 트랜지스터 베이스(이미터에 상대적)에 공급되어야 합니다.

그림의 회로에 따른 증폭기에서. 93 바이어스 전압원의 역할은 Bc 요소에 의해 수행됩니다. p-n-p 구조의 게르마늄 트랜지스터의 경우 이는 음수여야 하며 0.1-0.2V에 해당해야 하며, n-p-n 구조의 트랜지스터의 경우 양수여야 합니다. 실리콘 트랜지스터의 경우 바이어스 전압은 0.5 -0.7V입니다. 초기 바이어스 전압이 없으면 이미터 pn 접합은 다이오드처럼 양극(pnp 트랜지스터) 또는 음극(npn 트랜지스터) 반파를 "차단"합니다. 신호 증폭이 왜곡을 동반하게 됩니다. 고주파 변조 신호를 검출하기 위해 트랜지스터의 이미터 접합을 사용하는 경우에만 베이스에 바이어스 전압이 인가되지 않습니다.

초기 바이어스 전압을 베이스에 적용하려면 특수 셀이나 배터리가 필요합니까? 당연히 아니지. 이를 위해 일반적으로 콜렉터 배터리 전압이 사용되며 저항을 통해 베이스를 이 전원에 연결합니다. 이러한 저항의 저항은 주어진 트랜지스터의 특성에 따라 달라지므로 실험적으로 선택되는 경우가 많습니다.

대화의 이 부분이 시작될 때 나는 바이폴라 트랜지스터가 하나의 반도체 판에 결합되고 하나의 공통 음극을 갖는 두 개의 연속 평면 다이오드로 상상할 수 있다고 말했습니다. 트랜지스터. 이는 실험을 통해 쉽게 확인할 수 있으며, 이를 위해서는 사용되었지만 손상되지 않은 pnp 구조의 게르마늄 저주파 트랜지스터(예: MP39 또는 유사한 트랜지스터 MP40 - MP42)가 필요합니다. 콜렉터와 트랜지스터베이스 사이에 직렬 연결된 3336L 배터리와 2.5V 전압 및 0.075 또는 0.15A 전류용으로 설계된 손전등 전구를 연결하십시오. 배터리 플러스가 연결된 경우 ( 전구를 통해) 컬렉터로, 마이너스를베이스로 ( 그림 94, a) 그러면 표시등이 켜집니다. 배터리를 다른 극성으로 켜면(그림 94b) 표시등이 켜지지 않습니다.

쌀. 94. 트랜지스터 실험.

이러한 현상을 어떻게 설명해야 할까요? 먼저 컬렉터 p-n 접합에 직접, 즉 처리량 전압을 적용했습니다. 이 경우 컬렉터 접합이 열려 있고 저항이 낮으며 직접 컬렉터 전류 Ik가 흐르고 이 경우 이 전류의 값은 주로 전구 필라멘트의 저항과 배터리의 내부 저항에 의해 결정됩니다. 배터리를 두 번째로 켰을 때 전압은 반대쪽 비흐름 방향으로 컬렉터 접합에 공급되었습니다. 이 경우 접합은 닫혀 있고 저항은 높으며 작은 역 컬렉터 전류만 흐르게 됩니다. 서비스 가능한 저전력 저주파 트랜지스터의 경우 I KBO의 역 컬렉터 전류는 30μA를 초과하지 않습니다. 자연적으로 이러한 전류는 전구의 필라멘트를 가열할 수 없으므로 타지 않습니다.

이미 터 접합에 대해서도 유사한 실험을 수행하십시오. 결과는 동일합니다. 역전압을 사용하면 접합이 닫히고 전구는 켜지지 않으며 순방향 전압을 사용하면 열리며 전구가 켜집니다.

트랜지스터의 동작 모드 중 하나를 설명하는 다음 실험은 그림 1에 표시된 회로에 따라 수행됩니다. 95, 에이. 동일한 트랜지스터의 이미 터와 컬렉터 사이에 3336L 배터리와 직렬로 연결된 백열 전구를 연결하십시오. 배터리의 양극 단자는 이미터에 연결되어야 하며, 음극 단자는 (전구의 필라멘트를 통해) 컬렉터에 연결되어야 합니다. 불이 켜져 있나요? 아니요, 불이 들어오지 않습니다. 점선으로 표시된 다이어그램과 같이 점퍼선을 사용하여 베이스를 이미터에 연결합니다. 트랜지스터의 컬렉터 회로에 연결된 전구도 켜지지 않습니다. 점퍼를 제거하고 대신 200 - 300 Ohms의 저항과 하나의 갈바닉 요소 Eb(예: 유형 332)를 갖는 직렬 연결된 저항을 이러한 전극에 연결하십시오. 단, 요소의 마이너스가 베이스에 있고 플러스가 베이스에 있도록 하십시오. 이미 터. 이제 불이 켜져야 합니다. 소자를 트랜지스터의 전극에 연결하는 극성을 반대로 바꿉니다. 이 경우 표시등이 켜지지 않습니다. 이 실험을 여러 번 반복하면 이미터에 비해 트랜지스터 베이스에 음의 전압이 있을 때만 컬렉터 회로의 전구가 켜질 것이라는 것을 확신하게 될 것입니다.

쌀. 95. 스위칭 모드(a)와 증폭 모드(b)에서 트랜지스터의 작동을 보여주는 실험.

이러한 실험을 살펴보겠습니다. 첫 번째에서는 점퍼로 베이스를 이미터에 연결하고 이미터 접합을 단락시키면 트랜지스터가 단순히 역전압이 인가되는 다이오드가 되어 트랜지스터가 닫힙니다. 컬렉터 접합의 약간의 역전류만이 트랜지스터를 통과하여 전구 필라멘트를 가열할 수 없습니다. 이때 트랜지스터는 닫힌 상태였다. 그런 다음 점퍼를 제거하여 이미터 접합을 복원했습니다. 먼저 베이스와 이미터 사이의 요소를 켜서 이미터 접합에 직접 전압을 적용했습니다. 이미 터 접합이 열리고 직류가 흘러 트랜지스터의 두 번째 접합 인 컬렉터가 열렸습니다. 트랜지스터는 개방형으로 밝혀졌고 트랜지스터 전류는 이미 터-베이스-컬렉터 회로를 통해 흘렀는데, 이는 이미 터-베이스 회로의 전류보다 몇 배 더 컸습니다. 전구의 필라멘트를 가열한 사람은 바로 그 사람이었습니다. 요소의 극성을 반대로 변경하면 해당 전압이 이미터 접합을 닫고 동시에 컬렉터 접합도 닫힙니다. 동시에 트랜지스터 전류도 거의 정지(역콜렉터 전류만 흘림)되어 전구도 켜지지 않았다.

이 실험에서 트랜지스터는 열림 또는 닫힘의 두 가지 상태 중 하나였습니다. 트랜지스터는 베이스 UB의 전압 영향으로 한 상태에서 다른 상태로 전환되었습니다. 이 트랜지스터의 작동 모드는 그림 1의 그래프로 설명됩니다. 95, a는 스위칭 모드 또는 동일한 키 모드라고 합니다. 이 트랜지스터 작동 모드는 주로 전자 자동화 장비에 사용됩니다.

이 실험에서 저항 Rb의 역할은 무엇입니까? 원칙적으로 이 저항은 존재하지 않을 수도 있습니다. 기본 회로의 전류를 제한하기 위해서만 켜는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 이미 터 접합을 통해 너무 많은 직류가 흘러 접합의 열 파괴가 발생하고 트랜지스터가 작동하지 않을 수 있습니다.

이 실험 중에 측정 장비가 베이스 및 컬렉터 회로에 포함되어 있다면 트랜지스터가 닫힌 상태에서 회로에 전류가 거의 흐르지 않을 것입니다. 트랜지스터가 열린 상태에서 베이스 전류 I B는 2~3mA를 넘지 않고 컬렉터 전류 I K는 60~75mA입니다. 이는 트랜지스터가 전류 증폭기가 될 수 있음을 의미합니다.

오디오 주파수 수신기 및 증폭기에서 트랜지스터는 증폭 모드에서 작동합니다. 이 모드는 베이스 회로에서 작은 전류를 사용하여 트랜지스터의 컬렉터 회로에서 훨씬 더 큰 전류를 제어할 수 있다는 점에서 스위칭 모드와 다릅니다.

증폭 모드에서 트랜지스터의 작동은 다음 실험을 통해 설명할 수 있습니다(그림 95, b). 트랜지스터 T의 컬렉터 회로에서 전원 B의 베이스와 마이너스 사이에 전자기 전화기 Tf 2를 연결합니다. 저항 Rb는 저항이 200-250kOhm입니다. 0.1~0.5μF 용량의 결합 커패시터 C를 통해 베이스와 이미터 사이에 두 번째 전화기 TF 1을 연결합니다. 예를 들어 단방향 전화 역할을 할 수 있는 간단한 증폭기를 얻게 됩니다. 친구가 앰프 입력에 연결된 전화기 앞에서 조용히 말하면 앰프 출력에 연결된 전화기에서 친구의 대화를 듣게 됩니다.

이 증폭기에서 저항 Rb의 역할은 무엇입니까? 이를 통해 배터리 B의 트랜지스터 베이스에 작은 초기 바이어스 전압이 공급되어 트랜지스터가 열리고 증폭 모드에서의 작동이 보장됩니다. 전화 TF 1 대신 앰프 입력에서 픽업을 켜고 레코드를 재생할 수 있습니다. 그러면 TF2 휴대폰에서는 멜로디 소리나 축음기 레코드에 녹음된 가수의 목소리가 선명하게 들립니다.

이 실험에서는 증폭기의 입력에 교류 가청 주파수 전압이 적용되었으며, 그 소스는 마이크처럼 소리 진동을 전기 진동으로 변환하는 전화 또는 기계적 진동을 변환하는 픽업이었습니다. 바늘을 전기 진동에 넣습니다. 이 전압은 이미터-베이스 회로에 약한 교류를 생성하여 컬렉터 회로에서 훨씬 더 큰 전류를 제어했습니다. 베이스의 음의 반주기에서는 컬렉터 전류가 증가하고 양의 반주기에서는 감소했습니다(참조). 그림 95, b)의 그래프. 신호가 증폭되고, 트랜지스터에 의해 증폭된 신호는 콜렉터 회로에 연결된 전화기에 의해 소리 진동으로 변환됩니다. 트랜지스터는 증폭 모드에서 작동했습니다.

예를 들어 MP35 유형과 같은 n-p-n 구조의 트랜지스터를 사용하여 유사한 실험을 수행할 수 있습니다. 이 경우 트랜지스터 전원 공급 장치의 극성만 변경하면 됩니다. 마이너스는 이미터에 연결되어야 하고 배터리의 플러스는 (전화를 통해) 컬렉터에 연결되어야 합니다.

바이폴라 트랜지스터의 전기적 매개 변수에 대해 간략히 설명합니다. 바이폴라 트랜지스터의 품질과 증폭 특성은 특수 장비를 사용하여 측정되는 여러 매개변수로 평가됩니다. 실용적인 관점에서 역 컬렉터 전류 I KBO, 정적 전류 전달 계수 h 21E (읽기: ash two one e) 및 전류 전달 계수 gr의 차단 주파수의 세 가지 주요 매개 변수에 주로 관심이 있어야 합니다. .

역방향 콜렉터 전류 IKBO는 트랜지스터의 소수 전류 캐리어에 의해 생성된 콜렉터 pn 접합을 통과하는 제어되지 않은 전류입니다. BSC의 매개변수 I은 트랜지스터의 품질을 특징으로 합니다. 매개변수가 작을수록 트랜지스터의 품질이 높아집니다. 예를 들어 MP39 - MP42 유형과 같은 저전력 저주파 트랜지스터의 경우 I BAC는 30μA를 초과해서는 안 되며, 저전력 고주파 트랜지스터의 경우 5μA를 초과해서는 안 됩니다. I KBO 값이 큰 트랜지스터는 작동이 불안정합니다.

정전류 전달 계수 h 21E는 트랜지스터의 증폭 특성을 나타냅니다. 이 매개변수는 전극의 정전압과 회로의 정전류에서 측정되기 때문에 정적이라고 합니다. 이 표현에서 큰 (대문자) 문자 "E"는 측정시 트랜지스터가 공통 이미 터가있는 회로에 따라 연결됨을 나타냅니다 (다음 대화에서 트랜지스터 연결 회로에 대해 이야기하겠습니다). 계수 h 21E는 주어진 일정한 역 컬렉터-이미터 전압 및 이미터 전류에서 직접 컬렉터 전류 대 일정한 베이스 전류의 비율을 특징으로 합니다. 계수 h 21E 의 수치가 클수록 이 트랜지스터가 제공할 수 있는 신호 증폭도 커집니다.

킬로헤르츠 또는 메가헤르츠로 표시되는 전류 전달 계수 gr의 차단 주파수를 통해 특정 주파수의 진동을 증폭하기 위해 트랜지스터를 사용할 가능성을 판단할 수 있습니다. 예를 들어 트랜지스터 MP39의 차단 주파수는 500kHz이고 트랜지스터 P401~P403은 30MHz 이상입니다. 실제로 트랜지스터는 주파수가 증가함에 따라 트랜지스터의 전류 전달 계수 h 21E가 감소하기 때문에 제한 주파수보다 훨씬 낮은 주파수를 증폭하는 데 사용됩니다.

실제 작업에서는 최대 허용 콜렉터-에미터 전압, 최대 허용 콜렉터 전류, 트랜지스터 콜렉터의 최대 허용 전력 손실(트랜지스터 내부에서 열로 변환되는 전력)과 같은 매개변수를 고려해야 합니다.

대량 사용을 위한 저전력 트랜지스터에 대한 기본 정보는 부록에서 확인할 수 있습니다. 4.