Бесспорно, транзистор, являясь одним из важнейших электронных компонентов, — это величайшее изобретение 20-го столетия. Это трехэлектродный прибор, который преимущественно используется для контроля над электрическим током в качестве усилителя или выключателя. Когда на базу транзистора подается маленький ток, то из коллектора выходит ток очень большой. Это и обуславливает свойство транзистора как выключателя (маленький ток может «включать» и «выключать» большой).
Первый транзистор изобрели 23 декабря 1947 года трое ученых Вильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн из Bell Telephone Laboratories в Нью- Джерси. Это было первое устройство, смоделированное и как передатчик, преобразующий звуковые волны в электрические, и как резистор, контролирующий движение тока. Название транзистор происходит от английских слов «transmitter» — передатчик и «resistor» — сопротивление. И хотя сейчас транзистор используется гораздо шире, чем следует из названия, его по-прежнему называют именно так.
10 мая 1954 года компания Texas Instruments впервые выпустила в продажу транзистор. Они быстро вытеснили громоздкие и ненадежные вакуумные лампы, которые были гораздо больше и требовали больше энергии для работы. Если переместиться на 50 лет вперед, в 2004 год, то, что мы увидим? Транзисторы занимают очень важное место в инженерном деле. Они есть практически в любой схеме, в обычной интегральной схеме их миллионы, а место, которое они занимают, меньше ногтя. Такие компании, как AMD, NEC, Samsung и Intel, постоянно работают над улучшением технологии создания транзисторов, чтобы сделать их меньше, быстрее и дешевле.
Эта глава касается теории транзисторов только поверхностно и сфокусирована в основном на наиболее общих моментах.
Транзистор представляет собой своеобразный «сандвич» из полупроводников. В зависимости от метода обработки структуры кристалла (в ходе процесса, называемого легированием), он приобретает положительный заряд (р-полупро- водник) или отрицательный (n-полупроводник). Известны транзисторы типа n-p- n (когда р-полупроводник расположен между слоями n-полупроводника) и транзистор типа p-n-p (когда слой n-полупроводника расположен между слоями р-полупроводника).
Напряжение на базе (B), коллекторе (К) и эмиттере (E) измеряется относительно земли и подписывается соответствующими индексами — Ув, Ук и Уе. Значение напряжения при его падении на границе областей транзистора подписывается двумя буквами (например, Уве соответствует падению напряжения между базой и эмиттером).
Чтобы легче запомнить, какое из условных обозначений соответствует какому транзистору, запомните, что n-p-n-транзистор — это тот, из которого стрелочка выходит (что логично при наличии эмиттерного перехода). Тогда тот, что остался, очевидно, является p-n-p-транзистором.
Стоит сказать о четырех свойствах n-p-n-транзистора (свойства p-n-p- транзистора аналогичны с точностью до полярности его слоев):
Величина заряда коллектора должна быть больше величины заряда эмиттера.
Переходы «база-эмиттер» и «база-коллектор» представляют собой встречновключенные диоды. Обычно диод «база-эмиттер» является проводящим (с падением напряжения в режиме прямого тока Уве приблизительно 0,7 В), а диод «база-коллектор» — обратносмещенным.
Каждый транзистор имеет максимальные значения токов !к, !в и Уке, превышение которых может привести к повреждению прибора. Также нужно обязательно учитывать и другие промышленные данные, как, например, рассеиваемую мощность.
Комментарии