Magandang hapon mga kaibigan!
Kamakailan, ikaw at ako ay nagsimulang maging mas malapit na pamilyar sa kung paano gumagana ang computer hardware. At nakilala namin ang isa sa kanyang "mga bloke ng gusali" - isang semiconductor diode. - Ito isang komplikadong sistema, na binubuo ng magkakahiwalay na bahagi. Sa pamamagitan ng pag-unawa kung paano gumagana ang mga indibidwal na bahagi (malaki at maliit), nakakakuha tayo ng kaalaman.
Sa pamamagitan ng pagkuha ng kaalaman, nagkakaroon tayo ng pagkakataong tulungan ang kaibigan nating bakal na kompyuter kung bigla siyang magulo.. Pananagutan natin ang mga pinaamo natin, hindi ba?
Ngayon ay ipagpapatuloy namin ang kagiliw-giliw na negosyong ito at susubukan naming malaman kung paano gumagana ang pinakamahalagang "building block" ng electronics - ang transistor. Sa lahat ng uri ng transistor (marami sa kanila), lilimitahan na natin ang ating sarili sa pagsasaalang-alang sa pagpapatakbo ng mga field-effect transistors.
Bakit isang field effect transistor?
Ang salitang "transistor" ay nabuo mula sa dalawa Ingles na mga salita isalin at risistor, iyon ay, sa madaling salita, ito ay isang resistance converter.
Kabilang sa iba't ibang mga transistor, mayroon ding mga field-effect, i.e. yaong mga kinokontrol ng isang electric field.
Ang isang electric field ay nilikha sa pamamagitan ng boltahe. Kaya, ang isang field-effect transistor ay isang aparatong semiconductor na kinokontrol ng boltahe.
Sa panitikang Ingles ang terminong MOSFET (MOS Field Effect Transistor) ay ginagamit. May iba pang uri semiconductor transistors, sa partikular, mga bipolar, na kinokontrol ng kasalukuyang. Sa kasong ito, ang ilang kapangyarihan ay ginugol din sa kontrol, dahil ang ilang boltahe ay dapat ilapat sa mga electrodes ng input.
Ang field effect transistor channel ay mabubuksan lamang sa pamamagitan ng boltahe, walang kasalukuyang dumadaloy sa input electrodes (maliban sa napakaliit na leakage current). Yung. walang kapangyarihan ang ginugugol sa kontrol. Sa pagsasagawa, gayunpaman, ang mga transistor ng field-effect ay kadalasang ginagamit hindi sa static na mode, ngunit inililipat sa isang tiyak na dalas.
Ang disenyo ng field-effect transistor ay tumutukoy sa pagkakaroon ng isang panloob na kapasidad ng paglipat, kung saan, kapag lumilipat, isang tiyak na kasalukuyang dumadaloy, depende sa dalas (mas mataas ang dalas, mas malaki ang kasalukuyang). Kaya, mahigpit na nagsasalita, ang ilang kapangyarihan ay ginugol pa rin sa kontrol.
Saan ginagamit ang mga field effect transistor?
Ginagawang posible ng kasalukuyang antas ng teknolohiya na gawing medyo maliit ang open channel resistance ng isang malakas na field-effect transistor (FET) - ilang daan o libo ng isang Ohm!
At ito ay isang mahusay na kalamangan, dahil kapag ang isang kasalukuyang ng kahit na sampu-sampung amperes ay dumadaloy, ang kapangyarihan na nawala ng PT ay hindi lalampas sa tenths o hundredths ng isang watt.
Kaya, maaari mong alisin ang malalaking radiator o lubos na bawasan ang kanilang laki.
Ang mga PT ay malawakang ginagamit sa computer at mga low-voltage switching stabilizer sa mga computer.
Sa iba't ibang uri ng mga FET, ang mga FET na may sapilitan na channel ay ginagamit para sa mga layuning ito.
Paano gumagana ang isang field effect transistor?
Ang isang induced-channel na FET ay naglalaman ng tatlong electrodes—source, drain, at gate.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng PT ay kalahating malinaw mula sa graphic na pagtatalaga at ang pangalan ng mga electrodes.
Ang PT channel ay isang "tubig na tubo" kung saan ang "tubig" ay dumadaloy (isang daloy ng mga sisingilin na particle na bumubuo kuryente) sa pamamagitan ng "pinagmulan" (pinagmulan).
Ang "tubig" ay umaagos mula sa kabilang dulo ng "pipe" sa pamamagitan ng "drain" (drain). Ang balbula ay isang "tap" na nagbubukas o nagsasara ng daloy. Upang ang "tubig" ay dumaloy sa "pipe", kinakailangan na lumikha ng "presyon" dito, i.e. ilapat ang boltahe sa pagitan ng drain at source.
Kung walang boltahe na inilapat ("walang presyon sa system"), walang kasalukuyang sa channel.
Kung ang boltahe ay inilapat, pagkatapos ay maaari mong "buksan ang gripo" sa pamamagitan ng paglalapat ng boltahe sa gate na may kaugnayan sa pinagmulan.
Kung mas mataas ang boltahe ay inilapat, mas bukas ang "gripo", mas malaki ang kasalukuyang sa channel ng pinagmumulan ng alisan ng tubig at mas mababa ang resistensya ng channel.
Sa mga power supply, ginagamit ang PT sa switching mode, i.e. ang channel ay maaaring ganap na bukas o ganap na sarado.
Sa totoo lang, ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng PT ay mas kumplikado, maaari itong gumana hindi lamang sa key mode. Ang kanyang gawain ay inilarawan sa pamamagitan ng maraming abstruse na mga formula, ngunit hindi namin ilalarawan ang lahat ng ito dito, ngunit lilimitahan ang ating sarili sa mga simpleng pagkakatulad na ito.
Sabihin na lang natin na ang mga PT ay maaaring kasama ng isang n-channel (sa kasong ito, ang kasalukuyang sa channel ay nilikha ng mga negatibong sisingilin na mga particle) at isang p-channel (ang kasalukuyang ay nilikha ng mga positibong sisingilin na mga particle). Sa graphical na representasyon, ang arrow para sa isang PT na may n-channel ay nakadirekta sa loob, habang para sa isang PT na may isang p-channel ang arrow ay nakadirekta palabas.
Sa totoo lang, ang "pipe" ay isang piraso ng semiconductor (kadalasan ay silicon) na may mga impurities mga elemento ng kemikal iba't ibang uri, na tumutukoy sa pagkakaroon ng positibo o mga negatibong singil sa channel.
Ngayon ay magpatuloy tayo sa pagsasanay at pag-usapan
Paano subukan ang isang field effect transistor?
Karaniwan, ang paglaban sa pagitan ng anumang mga terminal ng PT ay walang katapusan na mataas.
At, kung ang tester ay nagpapakita ng bahagyang pagtutol, malamang na sira ang PT at dapat palitan.
Maraming FET ang may built-in na diode sa pagitan ng drain at source para protektahan ang channel mula sa reverse voltage (reverse polarity voltage).
Kaya, kung ilalagay mo ang "+" ng tester (pulang probe na konektado sa "pula" na input ng tester) sa pinagmulan, at "-" (itim na probe na konektado sa itim na input ng tester) sa alisan ng tubig, pagkatapos ay "tunog" ang channel tulad ng isang regular na diode sa pasulong na direksyon.
Totoo ito para sa mga n-channel na FET. Para sa isang PT na may p-channel, ang polarity ng mga probes ay magiging reverse.
Kung paano suriin ang isang diode gamit ang isang digital tester ay inilarawan sa kaukulang seksyon. Yung. sa seksyon ng drain-source ang boltahe ay bababa ng 500-600 mV.
Kung babaguhin mo ang polarity ng mga probes, ilalapat ang reverse boltahe sa diode, isasara ito at ire-record ito ng tester.
Gayunpaman, ang serviceability ng protective diode ay hindi nagpapahiwatig ng serviceability ng transistor sa kabuuan. Bukod dito, kung "i-ring" mo ang PT nang hindi na-desoldering ito mula sa circuit, pagkatapos ay dahil sa parallel-connected circuits, hindi laging posible na gumuhit ng isang hindi malabo na konklusyon kahit na tungkol sa serviceability ng protective diode.
Sa ganitong mga kaso, maaari mong alisin ang transistor, at gamit ang isang maliit na circuit para sa pagsubok, sagutin ang tanong nang hindi malabo– kung gumagana ang PT o hindi.
Sa paunang estado, ang pindutan ng S1 ay bukas, ang boltahe sa gate na may kaugnayan sa alisan ng tubig ay zero. Ang PT ay sarado at ang HL1 LED ay hindi naiilawan.
Kapag ang pindutan ay sarado, ang boltahe drop (mga 4 V) ay lilitaw sa risistor R3 na inilapat sa pagitan ng pinagmulan at gate. Ang PT ay bubukas at ang HL1 LED ay umiilaw.
Ang circuit na ito ay maaaring tipunin bilang isang module na may PT connector. Mga transistor sa isang D2 pack package (na idinisenyo para sa pag-mount sa naka-print na circuit board) hindi mo maipasok sa connector, ngunit maaari mong ikonekta ang mga conductor sa mga electrodes nito, at pagkatapos ay ipasok ang mga ito sa connector. Upang subukan ang isang PT na may p-channel, dapat na baligtarin ang polarity ng power supply at ang LED.
Kung minsan ang mga semiconductor device ay marahas na nabigo, na may pyrotechnic, usok at light effect.
Sa kasong ito, ang mga butas ay nabuo sa katawan, ito ay pumutok o nahuhulog sa mga piraso. At maaari kang gumawa ng isang hindi malabo na konklusyon tungkol sa kanilang malfunction nang hindi gumagamit ng mga instrumento.
Sa konklusyon, ang mga titik na MOS sa abbreviation na MOSFET ay kumakatawan sa Metal - Oxide - Semiconductor (metal - oxide - semiconductor). Ito ang istraktura ng PT - isang metal na gate ("faucet") ay pinaghihiwalay mula sa semiconductor channel sa pamamagitan ng isang layer ng dielectric (silicon oxide).
Sana ay naisip mo na ang "mga tubo", "mga gripo" at iba pang "pagtutubero" ngayon.
Gayunpaman, ang teorya, tulad ng alam natin, ay patay nang walang pagsasanay! Tiyak na kailangan mong mag-eksperimento sa mga manggagawa sa bukid, sundutin, tingnan ang mga ito, hawakan sila, wika nga.
Siya nga pala, bumili posible ang mga transistor ng field effect.
Pinapalibutan kami ng electronics sa lahat ng dako. Ngunit halos walang nag-iisip tungkol sa kung paano gumagana ang buong bagay na ito. Ito ay talagang medyo simple. Ito mismo ang susubukan naming ipakita ngayon. Magsimula tayo dito mahalagang elemento, parang transistor. Sasabihin namin sa iyo kung ano ito, kung ano ang ginagawa nito, at kung paano gumagana ang transistor.
Ano ang isang transistor?
Transistor– isang semiconductor device na idinisenyo upang kontrolin ang electric current.
Saan ginagamit ang mga transistor? Oo kahit saan! Halos walang makabagong teknolohiya ang magagawa nang walang mga transistor. electrical diagram. Malawakang ginagamit ang mga ito sa paggawa ng kagamitan sa kompyuter, kagamitan sa audio at video.
Mga panahon kung kailan Ang mga microcircuit ng Sobyet ay ang pinakamalaking sa mundo, lumipas na, at ang laki ng mga modernong transistor ay napakaliit. Kaya, ang pinakamaliit na mga aparato ay nasa pagkakasunud-sunod ng isang nanometer sa laki!
Console nano- nagsasaad ng halaga ng pagkakasunud-sunod ng sampu hanggang sa minus na ikasiyam na kapangyarihan.
Gayunpaman, mayroon ding mga higanteng specimen na pangunahing ginagamit sa larangan ng enerhiya at industriya.
Umiiral iba't ibang uri transistors: bipolar at polar, direkta at reverse conduction. Gayunpaman, ang pagpapatakbo ng mga aparatong ito ay batay sa parehong prinsipyo. Ang transistor ay isang semiconductor device. Tulad ng nalalaman, sa isang semiconductor ang mga carrier ng singil ay mga electron o butas.
Ang rehiyon na may labis na mga electron ay ipinahiwatig ng titik n(negatibo), at ang rehiyon na may butas na conductivity ay p(positibo).
Paano gumagana ang isang transistor?
Upang gawing napakalinaw ang lahat, tingnan natin ang gawain bipolar transistor (ang pinakasikat na uri).
(mula dito ay tinutukoy lamang bilang isang transistor) ay isang semiconductor na kristal (pinaka madalas na ginagamit silikon o germanium), nahahati sa tatlong mga zone na may iba't ibang mga electrical conductivity. Ang mga zone ay pinangalanan nang naaayon kolektor, base At emitter. Ang aparato ng transistor at nito paglalarawan ng eskematiko ipinapakita sa figure sa ibaba
Paghiwalayin ang forward at reverse conduction transistors. Ang Pnp transistors ay tinatawag na forward conduction transistors, at npn transistors– mula sa kabaligtaran.
Ngayon pag-usapan natin ang tungkol sa dalawang operating mode ng transistors. Ang pagpapatakbo ng transistor mismo ay katulad ng trabaho gripo ng tubig o balbula. Sa halip na tubig lamang ay may kuryente. Mayroong dalawang posibleng estado ng transistor - operating (transistor open) at rest state (transistor closed).
Ano ang ibig sabihin nito? Kapag ang transistor ay naka-off, walang kasalukuyang dumadaloy dito. Sa bukas na estado, kapag ang isang maliit na kasalukuyang kontrol ay inilapat sa base, ang transistor ay bubukas at isang malaking kasalukuyang nagsisimulang dumaloy sa pamamagitan ng emitter-collector.
Mga pisikal na proseso sa isang transistor
At ngayon higit pa tungkol sa kung bakit ang lahat ay nangyayari sa ganitong paraan, iyon ay, kung bakit ang transistor ay nagbubukas at nagsasara. Kumuha tayo ng bipolar transistor. Hayaan na n-p-n transistor.
Kung ikinonekta mo ang pinagmumulan ng kuryente sa pagitan ng kolektor at ng emitter, ang mga electron ng kolektor ay magsisimulang maakit sa positibo, ngunit walang kasalukuyang sa pagitan ng kolektor at ng emitter. Ito ay nahahadlangan ng base layer at ng emitter layer mismo.
Kung ikinonekta mo ang isang karagdagang mapagkukunan sa pagitan ng base at emitter, ang mga electron mula sa n rehiyon ng emitter ay magsisimulang tumagos sa base na rehiyon. Bilang resulta, ang base na rehiyon ay pagyamanin ng mga libreng electron, ang ilan sa mga ito ay muling magsasama sa mga butas, ang ilan ay dadaloy sa plus ng base, at ang ilan ( karamihan ng) ay tutungo sa kolektor.
Kaya, ang transistor ay lumabas na bukas, at ang kasalukuyang emitter-collector ay dumadaloy dito. Kung ang base boltahe ay tumaas, ang collector-emitter current ay tataas din. Bukod dito, na may isang maliit na pagbabago sa boltahe ng kontrol, ang isang makabuluhang pagtaas sa kasalukuyang sa pamamagitan ng kolektor-emitter ay sinusunod. Ito ay sa epekto na ito na ang pagpapatakbo ng mga transistor sa mga amplifier ay nakabatay.
Iyon, sa maikling salita, ay ang kakanyahan ng kung paano gumagana ang mga transistor. Kailangan mong kalkulahin ang isang power amplifier gamit ang bipolar transistors magdamag, o gumanap gawain sa laboratoryo upang pag-aralan ang pagpapatakbo ng isang transistor? Hindi ito problema kahit para sa isang baguhan kung gagamitin mo ang tulong ng aming mga espesyalista sa serbisyo ng mag-aaral.
Huwag mag-atubiling makipag-ugnayan para sa propesyonal na tulong ganyan mahahalagang isyu parang nag aaral! At ngayon na mayroon ka nang ideya tungkol sa mga transistor, iminumungkahi naming magpahinga ka at panoorin ang video ni Korn "Twisted transistor"! Halimbawa, nagpasya kang makipag-ugnayan sa Correspondence Student.
Para sa eksperimento, kukuha kami ng simple at minamahal na transistor KT815B:
Magsama tayo ng diagram na pamilyar sa iyo:
Bakit ako naglagay ng risistor sa harap ng base?
Sa Bat1 itinakda ko ang boltahe sa 2.5 volts. Kung magsu-supply ka ng higit sa 2.5 Volts, hindi na mas maliwanag ang bumbilya. Sabihin na lang natin na ito ang limitasyon kung saan ang karagdagang pagtaas ng boltahe sa base ay hindi gumaganap ng anumang papel sa kasalukuyang lakas sa pagkarga.
Sa Bat2 ay itinakda ko ito sa 6 Volts, bagaman ang aking bumbilya ay 12 Volts. Sa 12 Volts, ang aking transistor ay naging kapansin-pansing mainit, at hindi ko nais na masunog ito. Dito natin makikita kung gaano kalaki ang kasalukuyang nakonsumo ng ating bombilya at maaari pa nating kalkulahin ang kapangyarihan na natupok nito sa pamamagitan ng pagpaparami ng dalawang halagang ito.
Buweno, tulad ng nakita mo, ang ilaw ay bukas at ang circuit ay gumagana nang normal:
Ngunit ano ang mangyayari kung paghaluin natin ang kolektor at emitter? Logically, ang kasalukuyang dapat dumaloy mula sa emitter hanggang sa kolektor, dahil hindi namin hinawakan ang base, at ang kolektor at emitter ay binubuo ng N semiconductor.
Ngunit sa pagsasagawa, ang ilaw ay hindi gustong sumikat.
Ang pagkonsumo sa Bat2 power supply ay humigit-kumulang 10 milliamps. Nangangahulugan ito na ang kasalukuyang ay dumadaloy pa rin sa ilaw, ngunit napakahina.
Bakit kailan tamang koneksyon Ang kasalukuyang transistor ay dumadaloy nang normal, ngunit kung ito ay hindi tama, hindi ito? Ang punto ay ang transistor ay hindi ginawang simetriko.
Sa transistors, ang contact area sa pagitan ng kolektor at base ay mas malaki kaysa sa pagitan ng emitter at base. Samakatuwid, kapag ang mga electron ay nagmamadali mula sa emitter patungo sa kolektor, halos lahat ng mga ito ay "nahuli" ng kolektor, at kapag nalilito natin ang mga terminal, kung gayon hindi lahat ng mga electron mula sa kolektor ay "nahuli" ng emitter.
Sa pamamagitan ng paraan, ito ay isang himala na ang P-N junction ng emitter-base ay hindi nasira, dahil ang boltahe ay ibinibigay sa reverse polarity. Parameter sa datasheet U EB max. Para sa transistor na ito, ang kritikal na boltahe ay itinuturing na 5 Volts, ngunit para sa amin ito ay mas mataas ng kaunti:
Kaya, natutunan namin na ang kolektor at emitter hindi pantay. Kung paghaluin natin ang mga terminal na ito sa circuit, maaaring mangyari ang pagkasira ng emitter junction at mabibigo ang transistor. Kaya, huwag malito ang mga lead ng bipolar transistor sa ilalim ng anumang mga pangyayari!
Paano matukoy ang mga terminal ng transistor
Paraan Blg. 1
Sa tingin ko ito ang pinakasimple. I-download ang datasheet para sa transistor na ito. Ang bawat normal na datasheet ay may larawan na may mga detalyadong inskripsiyon tungkol sa kung nasaan ang output. Upang gawin ito, ipasok sa Google o Yandex ang malalaking numero at titik na nakasulat sa transistor, at idagdag ang salitang "datasheet" sa tabi nito. Sa ngayon ay wala pang sitwasyon kung saan hindi ako naghanap ng datasheet para sa ilang elemento ng radyo.
Paraan Blg. 2
Sa palagay ko ay dapat na walang mga problema sa paghahanap ng base na output, dahil ang transistor ay binubuo ng dalawang diode na konektado sa serye alinman bilang cathodes o anodes:
Ang lahat ay simple dito, ilagay ang multimeter sa icon ng pagpapatuloy " )))" at simulang subukan ang lahat ng mga pagkakaiba-iba hanggang sa makita namin ang dalawang diode na ito. Ang konklusyon ay kung saan ang mga diode na ito ay konektado alinman sa pamamagitan ng anodes o cathodes - ito ang base. Upang mahanap ang kolektor at emitter, inihambing namin ang pagbaba ng boltahe sa dalawang diode na ito. Sa pagitan ng kolektor at base ohm ito ay dapat na mas mababa kaysa sa pagitan ng emitter at base. Tingnan natin kung totoo ito?
Una, tingnan natin ang KT315B transistor:
E – nagbubuga
K – kolektor
B - base
Itinakda namin ang multimeter upang subukan at hanapin ang base nang walang anumang mga problema. Ngayon sinusukat namin ang pagbaba ng boltahe sa parehong mga junction. Base-emitter boltahe drop 794 millivolts
Ang pagbaba ng boltahe sa base ng kolektor ay 785 millivolts. Na-verify namin na ang pagbaba ng boltahe sa pagitan ng kolektor at base ay mas mababa kaysa sa pagitan ng emitter at base. Samakatuwid, ang gitnang asul na pin ay ang kolektor, at ang pula sa kaliwa ay ang emitter.
Suriin din natin ang KT805AM transistor. Narito ang pinout nito (lokasyon ng mga pin):
Ito ay isang transistor na may istraktura ng NPN. Ipagpalagay natin na ang base ay natagpuan (pulang output). Alamin natin kung saan ang kolektor at kung saan ang emitter.
Kunin natin ang unang pagsukat.
Kunin natin ang pangalawang pagsukat:
Samakatuwid, ang gitnang asul na pin ay ang kolektor, at ang dilaw sa kaliwa ay ang emitter.
Suriin natin ang isa pang transistor - KT814B. Siya ang ating PNP structure. Ang base nito ay ang asul na output. Sinusukat namin ang boltahe sa pagitan ng asul at pula na mga terminal:
at pagkatapos ay sa pagitan ng asul at dilaw:
Wow! Pareho dito at mayroong 720 millivolts.
Ang pamamaraang ito ay hindi nakatulong sa transistor na ito. Well, huwag mag-alala, may pangatlong paraan para dito...
Paraan Blg. 3
Halos bawat modernong isa ay may 6 na maliliit na butas, at sa tabi ng mga ito ay may ilang mga titik, tulad ng NPN, PNP, E, C, B. Ang anim na maliliit na butas na ito ay tiyak na inilaan para sa pagsukat. Tatawagin ko itong mga butas na butas. Hindi sila mukhang butas))).
Inilalagay namin ang multimeter knob sa icon na "h FE".
Tinutukoy namin kung anong conductivity ito, iyon ay, NPN o PNP, at itinutulak ito sa naturang seksyon. Ang kondaktibiti ay tinutukoy ng lokasyon ng mga diode sa transistor, kung hindi mo nakalimutan. Kinukuha namin ang aming transistor, na sa parehong direksyon ay nagpakita ng parehong pagbagsak ng boltahe sa pareho Mga junction ng P-N, at ilagay ang base sa butas kung saan ang titik "B".
Hindi namin hinawakan ang base, ngunit pinapalitan lang ang dalawang pin. Wow, ang cartoon ay nagpakita ng higit pa kaysa sa unang pagkakataon. Samakatuwid, sa butas E mayroong kasalukuyang isang emitter, at sa butas C mayroong isang kolektor. Ang lahat ay elementarya at simple ;-).
Paraan Blg. 4
Sa tingin ko ito ang pinakamadali at pinakatumpak na paraan upang suriin ang pinout ng isang transistor. Upang gawin ito, bumili lamang ng Universal R/L/C/Transistor-meter at ipasok ang transistor lead sa mga terminal ng device:
Ito ay agad na magpapakita sa iyo kung ang iyong transistor ay buhay. At kung siya ay buhay, ibibigay niya ang kanyang pinout.