Transistor - Nozioni di base, tipi e modalità di preparazione

Introduzione al transistor:

In precedenza, il componente critico e importante di un dispositivo elettronico era un tubo a vuoto a cui è abituato un tubo elettronico controllare la corrente elettrica . I tubi a vuoto funzionano ma sono ingombranti, richiedono tensioni di funzionamento più elevate, un elevato consumo energetico, una minore efficienza e materiali catodici che emettono elettroni vengono utilizzati durante il funzionamento. Quindi, questo è finito come calore che ha ridotto la durata del tubo stesso. Per superare questi problemi, John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley furono inventati un transistor ai Bell Labs nell'anno 1947. Questo nuovo dispositivo era una soluzione molto più elegante per superare molti dei limiti fondamentali delle valvole a vuoto.

Il transistor è un dispositivo semiconduttore che può sia condurre che isolare. Un transistor può fungere da interruttore e da amplificatore. Converte le onde audio in onde elettroniche e resistenze, controllando la corrente elettronica. I transistor hanno una durata molto lunga, dimensioni inferiori, possono funzionare con alimentatori a tensione inferiore per una maggiore sicurezza e non richiedono corrente di filamento. Il primo transistor è stato fabbricato con germanio. Un transistor svolge la stessa funzione di un triodo a tubo a vuoto, ma utilizza giunzioni a semiconduttore invece di elettrodi riscaldati in una camera a vuoto. È l'elemento costitutivo fondamentale dei dispositivi elettronici moderni e si trova ovunque nei sistemi elettronici moderni.

Nozioni di base sui transistor:

Un transistor è un dispositivo a tre terminali. Vale a dire,

• Base: è responsabile dell'attivazione del transistor.
• Collezionista: questo è il vantaggio positivo.
• Emettitore: questo è il vantaggio negativo.

L'idea alla base di un transistor è che ti consente di controllare il flusso di corrente attraverso un canale variando l'intensità di una corrente molto più piccola che scorre attraverso un secondo canale.

Tipi di transistor:

Esistono due tipi di transistor: sono i transistor a giunzione bipolare (BJT), i transistor ad effetto di campo (FET). Una piccola corrente scorre tra la base e l'emettitore, il terminale di base può controllare un flusso di corrente maggiore tra il collettore e i terminali dell'emettitore. Per un transistor ad effetto di campo, ha anche i tre terminali, sono gate, source e drain e una tensione sul gate può controllare una corrente tra source e drain. I semplici diagrammi di BJT e FET sono mostrati nella figura seguente:

Transistor a giunzione bipolare (BJT)

Transistor ad effetto di campo (FET)

Come puoi vedere, i transistor sono disponibili in una varietà di dimensioni e forme diverse. Una cosa che tutti questi transistor hanno in comune è che hanno ciascuno tre cavi.

• Transistor a giunzione bipolare:

Un transistor a giunzione bipolare (BJT) ha tre terminali collegati a tre regioni di semiconduttori drogati. Viene fornito con due tipi, P-N-P e N-P-N.

Transistor P-N-P, costituito da uno strato di semiconduttore drogato N tra due strati di materiale drogato P. La corrente di base che entra nel collettore viene amplificata alla sua uscita.

Questo è quando il transistor PNP è ON quando la sua base è abbassata rispetto all'emettitore. Le frecce del transistor PNP indicano la direzione del flusso di corrente quando il dispositivo è in modalità di inoltro attivo.

Transistor N-P-N costituito da uno strato di semiconduttore drogato P tra due strati di materiale drogato N. Amplificando la corrente alla base si ottiene l'alta corrente di collettore ed emettitore.

Questo è quando il transistor NPN è ON quando la sua base è abbassata rispetto all'emettitore. Quando il transistor è in stato ON, il flusso di corrente è tra il collettore e l'emettitore del transistor. Basato su portatori di minoranza nella regione di tipo P, gli elettroni si spostano dall'emettitore al collettore. Consente la maggiore corrente e il funzionamento più veloce per questo motivo, la maggior parte dei transistor bipolari utilizzati oggi sono NPN.

• Transistor ad effetto di campo (FET):

Il transistor ad effetto di campo è un transistor unipolare, per la conduzione vengono utilizzati FET a canale N o FET a canale P. I tre terminali di FET sono source, gate e drain. I FET di base del canale n e del canale P sono mostrati sopra. Per un FET a canale n, il dispositivo è costruito con materiale di tipo n. Tra la sorgente e il drenaggio, il materiale del tipo allora funge da resistore.

Questo transistor controlla i portatori positivi e negativi riguardanti buchi o elettroni. Il canale FET è formato dallo spostamento di portatori di carica positivi e negativi. Il canale di FET che è fatto di silicio.

Esistono molti tipi di FET, MOSFET, JFET, ecc. Le applicazioni dei FET sono in un amplificatore a basso rumore, amplificatore buffer e un interruttore analogico.

Biasing del transistor a giunzione bipolare

I transistor sono i più importanti dispositivi attivi a semiconduttore essenziali per quasi tutti i circuiti. Sono usati come interruttori elettronici, amplificatori, ecc. Nei circuiti. I transistor possono essere NPN, PNP, FET, JFET, ecc. Che hanno funzioni diverse nei circuiti elettronici. Per il corretto funzionamento del circuito, è necessario polarizzare il transistor utilizzando reti di resistori. Il punto di lavoro è il punto sulle caratteristiche di uscita che mostra la tensione Collettore-Emettitore e la corrente del Collettore senza segnale in ingresso. Il punto di funzionamento è anche noto come punto di polarizzazione o punto Q (punto di riposo).

La polarizzazione è indicata per fornire resistori, condensatori o tensione di alimentazione, ecc. Per fornire caratteristiche operative adeguate dei transistor. La polarizzazione CC viene utilizzata per ottenere la corrente del collettore CC a una particolare tensione del collettore. Il valore di questa tensione e corrente è espresso in termini di Q-Point. In una configurazione con amplificatore a transistor, l'IC (max) è la corrente massima che può fluire attraverso il transistor e VCE (max) è la tensione massima applicata al dispositivo. Per far funzionare il transistor come amplificatore, è necessario collegare al collettore un resistore di carico RC. La polarizzazione imposta la tensione e la corrente di funzionamento CC al livello corretto in modo che il segnale di ingresso CA possa essere adeguatamente amplificato dal transistor. Il punto di polarizzazione corretto è da qualche parte tra gli stati completamente ON o completamente OFF del transistor. Questo punto centrale è il punto Q e se il transistor è opportunamente polarizzato, il punto Q sarà il punto operativo centrale del transistor. Ciò aiuta la corrente di uscita ad aumentare e diminuire mentre il segnale di ingresso oscilla attraverso il ciclo completo.

Per impostare il Q-Point corretto del transistor, viene utilizzato un resistore del collettore per impostare la corrente del collettore su un valore costante e stabile senza alcun segnale nella sua base. Questo punto di funzionamento CC costante è impostato dal valore della tensione di alimentazione e dal valore della resistenza di polarizzazione di base. I resistori di polarizzazione di base vengono utilizzati in tutte e tre le configurazioni di transistor come le configurazioni di base comune, collettore comune ed emettitore comune.

Modalità di polarizzazione:

Di seguito sono riportate le diverse modalità di polarizzazione della base del transistor:

1. Differenziazione attuale:

Come mostrato in Fig.1, due resistori RC e RB vengono utilizzati per impostare la polarizzazione di base. Questi resistori stabiliscono la regione operativa iniziale del transistor con polarizzazione di corrente fissa.

Il transistor polarizza in avanti con una tensione di polarizzazione di base positiva attraverso RB. La caduta di tensione diretta base-emettitore è di 0,7 volt. Pertanto la corrente attraverso RB è I._B= (V_DC- V_ESSERE) / IO_B

2. Differenziazione del feedback:

La Fig.2 mostra la polarizzazione del transistor mediante l'uso di un resistore di retroazione. La polarizzazione di base è ottenuta dalla tensione del collettore. Il feedback del collettore garantisce che il transistor sia sempre polarizzato nella regione attiva. Quando la corrente del collettore aumenta, la tensione sul collettore diminuisce. Ciò riduce l'azionamento di base che a sua volta riduce la corrente del collettore. Questa configurazione di feedback è ideale per i progetti di amplificatori a transistor.

3. Polarizzazione del doppio feedback:

La Fig.3 mostra come si ottiene la polarizzazione utilizzando resistori a doppia retroazione.

Utilizzando due resistenze RB1 e RB2 si aumenta la stabilità rispetto alle variazioni di Beta aumentando il flusso di corrente attraverso le resistenze di polarizzazione di base. In questa configurazione la corrente in RB1 è pari al 10% della corrente del collettore.

4. Polarizzazione di divisione della tensione:

La Fig.4 mostra la polarizzazione del partitore di tensione in cui due resistori RB1 e RB2 sono collegati alla base del transistor formando una rete di partitori di tensione. Il transistor viene polarizzato dalla caduta di tensione su RB2. Questo tipo di configurazione di polarizzazione è ampiamente utilizzato nei circuiti dell'amplificatore.

5. Biasing doppia base:

La Fig.5 mostra il doppio feedback per la stabilizzazione. Utilizza sia il feedback di base dell'emettitore che del collettore per migliorare la stabilizzazione controllando la corrente del collettore. I valori del resistore devono essere selezionati per impostare la caduta di tensione sul resistore dell'emettitore al 10% della tensione di alimentazione e la corrente attraverso RB1, al 10% della corrente del collettore.

Vantaggi del transistor:

1. Minore sensibilità meccanica.
2. Costo inferiore e dimensioni ridotte, specialmente nei circuiti a piccolo segnale.
3. Basse tensioni di esercizio per una maggiore sicurezza, costi inferiori e distanze più strette.
4. Durata estremamente lunga.
5. Nessun consumo di energia da un riscaldatore catodico.
6. Cambio rapido.

Può supportare la progettazione di circuiti a simmetria complementare, cosa non possibile con i tubi a vuoto. Se hai domande su questo argomento o sui file elettrici e progetti elettronici lascia i commenti qui sotto.