Puntos de conocimiento del triodo
El triodo es uno de los componentes básicos de los semiconductores. Tiene la función de amplificar la corriente y es el componente central de los circuitos electrónicos. El triodo se compone de dos uniones PN, que están muy cerca entre sí en el sustrato semiconductor. Dos uniones PN dividen todo el semiconductor en tres partes: la parte central es la región base y los dos lados son la región emisora y la región colectora. El acuerdo es PNP y NPN.
Nombre chino
Transistor
Nombre extranjero
Transistor de unión bipolar
Otro nombre
Transistor
Tiempo de invención
1947
Materiales
Semiconductor
Rápido
p>Navegación
Historial de desarrollo Principio de funcionamiento Clasificación del producto Parámetro del producto Tipo de juicio Tipo de estructura Función del producto Estado de trabajo Juicio del producto Circuito amplificador Símbolo del producto Selección de nombres de productos Fórmula de juicio de reemplazo
Explicación básica
p>Transistor [1] (también llamado transistor) es solo el nombre general para los dispositivos amplificadores de tres pines en chino. Los transistores de los que hablamos a menudo pueden ser varios dispositivos, como se muestra en la imagen.
Se puede observar que aunque ambos se llaman triodos, en realidad las expresiones en inglés son muy diferentes. La palabra triodo es en realidad una palabra pictográfica exclusiva de los chinos.
"Triodo" es la única traducción al inglés de "Triodo" en el diccionario inglés-chino. Está relacionada con la primera aparición del triodo electrónico y es lo original a lo que se refiere la palabra triodo en el diccionario. verdadero sentido. Los dispositivos restantes llamados triodos en chino no se pueden traducir a triodos en la traducción real.
Transistor (comúnmente conocido como un tipo de tubo de electrones)
Transistor bipolar BJT (transistor de unión bipolar)
Transistor de efecto de campo tipo J efecto de campo de puerta de unión transistor (Transistor de efecto de campo)
El nombre completo en inglés de MOS FET (Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico).
Transistor de efecto de campo con ranura en V VMOS (Semiconductor vertical de óxido metálico)
Nota: Estos tres parecen ser transistores de efecto de campo. De hecho, los transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico y los transistores de efecto de campo de canal V son estructuras unipolares, correspondientes a bipolares, por lo que también pueden denominarse colectivamente transistores de unión unipolar.
El FET tipo J es un FET no aislante, y tanto el MOS FET como el VMOS son FET aislantes.
VMOS es un nuevo tipo de transistor de potencia de alta corriente y alta amplificación (canal cruzado) mejorado sobre la base de MOS. La diferencia es que se utiliza una ranura en forma de V, que aumenta en gran medida el factor de amplificación y la corriente de funcionamiento del transistor MOS, pero al mismo tiempo también aumenta en gran medida la capacitancia de entrada del transistor MOS. Es un producto de mejora de alta potencia de los transistores MOS, pero su estructura es muy diferente de la de los transistores MOS tradicionales. VMOS es solo una mejora y no tiene el exclusivo tubo MOS de modo de agotamiento de MOS.
Historia del desarrollo
El 23 de diciembre de 1947, en los Laboratorios Bell de Murray Hill, Nueva Jersey, Estados Unidos, tres científicos: el Dr. Bardeen, el Dr. Bryton y el Dr. Shockley—estaban trabajando nerviosamente. Llevar a cabo experimentos de manera ordenada. Están realizando experimentos para amplificar señales de sonido utilizando cristales semiconductores en circuitos conductores. Los tres científicos se sorprendieron al descubrir que una parte de la pequeña corriente que fluye a través del dispositivo que inventaron podría en realidad controlar una corriente mucho mayor que fluye a través de otra parte, creando un efecto de amplificación. Este dispositivo es un logro que hace época en la historia de la tecnología: el transistor. Debido a que se inventó en Nochebuena y tiene un impacto tan grande en la vida futura de las personas, se le llama "regalo de Navidad para el mundo". Estos tres científicos ganaron el Premio Nobel de Física en 1956.
[2] Una nueva investigación ha descubierto que depositar una capa del material correspondiente fuera del sustrato del extremo de salida de electrones del transistor puede formar una estructura semiconductora de refrigeración P-N, porque el nivel de energía electrónica del material N es bajo. y el nivel de energía de los electrones del material P es bajo. El nivel de energía es alto y los electrones necesitan absorber calor del sustrato cuando fluyen, lo que proporciona una buena manera para que el núcleo del transistor disipe el calor. Debido a que el calor extraído es proporcional a la corriente, la industria también llama a esta tecnología de disipación de calor "sangre electrónica". Según la posición de polaridad del nuevo material agregado, el nuevo triodo de refrigeración se denomina N-PNP o NPN-P.
Los transistores impulsaron y provocaron la "revolución del estado sólido", que a su vez impulsó la industria electrónica de semiconductores en todo el mundo. Como componente principal, primero se utilizó rápida y ampliamente en herramientas de comunicación y produjo enormes beneficios económicos. Debido a que los transistores han cambiado por completo la estructura de los circuitos electrónicos, han surgido circuitos integrados y circuitos integrados a gran escala, haciendo realidad dispositivos de alta precisión, como las computadoras electrónicas de alta velocidad.
Principio de funcionamiento
Base teórica
Los transistores (en adelante, transistores) se dividen en dos tipos según los materiales: tubos de germanio y tubos de silicio. Cada uno tiene dos formas estructurales: NPN y PNP, pero los más utilizados son los transistores NPN de silicio y PNP de germanio (donde N representa negativo en inglés). Los semiconductores tipo N añaden fósforo al silicio de alta pureza para reemplazar algunos átomos de silicio. Bajo voltaje estimulación Generando electrones libres para la conductividad, P significa positivo, es decir, agregando boro para reemplazar el silicio, generando una gran cantidad de agujeros para la conductividad). Excepto por la diferente polaridad de la fuente de alimentación, sus principios de funcionamiento son los mismos. A continuación solo se presenta el principio de amplificación actual de los tubos de silicio NPN.
Para un tubo NPN, consta de dos semiconductores de tipo N con un semiconductor de tipo P intercalado en el medio. La unión PN formada entre el emisor y la base se llama unión emisor, y la unión PN formada entre el colector y la base se llama unión colector. Estos tres cables se denominan emisor e (emisor), base b (base) y colector c (colector). Como se muestra en la figura de la derecha
Cuando el potencial del punto B es varios voltios mayor que el potencial del punto E, la unión del emisor está en un estado de polarización directa, y cuando el potencial del punto C es varios voltios más alto que el potencial del punto B Volts, la fuente de alimentación del colector Ec es más alta que la fuente de alimentación de la base Eb.
Al fabricar un transistor, conscientemente hacemos que la concentración de portador mayoritario en la región del emisor sea mayor que la concentración en la región de la base. Al mismo tiempo, hacemos que la región de la base sea muy delgada y controlamos estrictamente el contenido de impurezas. , de modo que una vez que se enciende la energía, la emisión. Los portadores mayoritarios (electrones) en la región base y los portadores mayoritarios (huecos) en la región base pueden difundirse fácilmente a través de la unión del emisor. Sin embargo, desde la base de concentración de los primeros. es mayor que el de este último, la corriente a través de la unión del emisor es básicamente un flujo de electrones.
Debido a la delgada región de la base y la polarización inversa de la unión del colector, la mayoría de los electrones inyectados en la región de la base pasan a través de la unión del colector y entran en la región del colector para formar la corriente del colector Ic, con solo unos pocos electrones (1-10%) se recombinan en los orificios del área de la base, y los orificios de recombinación del área de la base se complementan con la fuente de alimentación del área de la base Eb, formando la corriente del área de la base Ibo. Según el principio de continuidad de corriente:
Ie=Ib+Ic
Es decir, si sumas un Ib pequeño a la base, puedes obtener un Ib grande a la base. El colector Ic se llama amplificación de corriente. Ic e Ib mantienen una cierta relación proporcional, es decir:
β1=Ic/Ib
Entre ellos: β1-se llama factor de amplificación DC<. /p>
La relación entre el cambio de corriente del colector △Ic y el cambio de corriente de la base △Ib es:
β= △Ic/△Ib
En la fórmula, β - se llama factor de amplificación de corriente alterna. Debido a que no hay mucha diferencia entre β1 y β a bajas frecuencias, a veces por conveniencia, los dos no se distinguen estrictamente y el valor de β probablemente es de decenas a más de cien.
α1=Ic/Ie (Ic e Ie son las corrientes en el camino de CC).
Entre ellos: α1 también se denomina coeficiente de amplificación de CC, que generalmente se utiliza en * * * circuitos amplificadores de configuración base para describir la relación entre la corriente del emisor y la corriente del colector.
α = △Ic/△Ie
α en la expresión es el factor de amplificación de corriente base de AC * * * *. De manera similar, cuando se ingresa una pequeña señal, no hay mucha diferencia entre α y α1.
Para las dos ampliaciones que describen la relación actual, existe la siguiente relación.
El efecto de amplificación actual del triodo es en realidad utilizar pequeños cambios en la corriente base para controlar grandes cambios en la corriente del colector. [3]
El triodo es un dispositivo de amplificación de corriente, pero en el uso real, la amplificación de corriente del triodo a menudo se convierte en amplificación de voltaje a través de una resistencia.
Principio de amplificación
1. El emisor emite electrones a la región base.
La fuente de alimentación Ub se aplica a la unión del emisor a través de la resistencia Rb. La unión del emisor está polarizada directamente y los portadores mayoritarios (electrones libres) en la región del emisor continúan pasando a través de la unión del emisor y entran en la base. región, formando Emisor actual Es decir. Al mismo tiempo, los portadores mayoritarios en la región base también difunden a la región emisora, pero como la concentración de portadores mayoritarios es mucho menor que la de la región emisora, esta corriente puede ignorarse, por lo que se puede considerar que el emisor La unión es principalmente un flujo de electrones.
2. Difusión y recombinación de electrones en la región base
Después de que los electrones ingresan a la región base, primero se concentran cerca de la unión del emisor, formando gradualmente una diferencia de concentración de electrones. Bajo la acción de la diferencia de concentración, el flujo de electrones se difunde hacia la unión del colector en el área de la base y es arrastrado hacia el área del colector por el campo eléctrico de la unión del colector, formando una corriente de colector ic. También hay una pequeña cantidad de electrones (debido a que el área de la base es muy delgada) que se recombinan con los huecos en el área de la base. La relación entre el flujo de electrones de difusión y el flujo de electrones de recombinación determina la capacidad de amplificación del transistor.
3. La zona del colector recoge electrones.
Debido a que el voltaje inverso aplicado a la unión del colector es muy grande, la fuerza del campo eléctrico generada por este voltaje inverso evitará que los electrones en el área del colector se difundan al área de la base y, al mismo tiempo, los electrones que se difunden cerca de la unión del colector serán atraídos hacia el área del colector, formando la corriente principal del colector Icn. Además, los portadores minoritarios (agujeros) en el área del colector también se desplazarán y fluirán hacia el área de la base para formar una corriente de saturación inversa, representada por Icbo. Su valor es muy pequeño, pero es extremadamente sensible a la temperatura.
Clasificación de productos
A. Según material: tubo de silicona y tubo de germanio.
B. Según estructura: NPN, PNP. Como se muestra en la imagen:
C. Dividido por función: tubo de conmutación, tubo de alimentación, tubo Darlington, tubo fotosensible, etc.
D. Según potencia: tubo de baja potencia, tubo de media potencia, tubo de alta potencia.
E. Según frecuencia de trabajo: tubo de baja frecuencia, tubo de alta frecuencia, tubo de overclocking.
F. Según la tecnología estructural, se divide en tubos de aleación y tubos planos.
G. Según el método de instalación: triodo enchufable y triodo en chip.
Parámetros del producto
Frecuencia característica
Cuando f= fT, el transistor pierde completamente su función de amplificación actual. Si la frecuencia de funcionamiento es mayor que fT, el circuito no funcionará correctamente.
FT se denomina producto de ganancia de ancho de banda, es decir, fT=βfo. Si se conocen la frecuencia de funcionamiento fo y el factor de amplificación de corriente de alta frecuencia del transistor de corriente, se puede encontrar la frecuencia característica fT. A medida que aumenta la frecuencia de funcionamiento, la amplificación disminuye. FT también se puede definir como la frecuencia cuando β=1.
Voltaje/Corriente
Este parámetro se puede utilizar para especificar el rango de voltaje y corriente del tubo.
hFE
Ampliación actual.
VCEO
El voltaje de ruptura inverso del colector y el emisor representa el voltaje de saturación en la saturación crítica.
Modulación de código de pulso
Disipación de potencia máxima permitida.
Envoltura
Especifica la forma exterior del tubo. Si todos los demás parámetros son correctos, los diferentes paquetes harán imposible el montaje en la placa de circuito.
Juzgue el tipo
Juzgue la posición de la clavija del triodo. Hay dos disposiciones de empaque para la posición de la clavija del triodo, como se muestra a la derecha: el triodo es una resistencia de unión. dispositivo, y sus tres pines son datos de resistencia obvios. Al realizar la prueba (tomando un multímetro digital como ejemplo, bolígrafo rojo +, bolígrafo negro -), cambiamos el engranaje de prueba al engranaje de diodo (engranaje zumbador). El símbolo es como se muestra a la derecha: la base de una estructura NPN normal. transistor (b) opuesto al colector (b). La resistencia inversa de la base (b) de la estructura PNP normal al colector (c) y al emisor (e) es 430ω-680ω, y la resistencia directa es infinita. Cuando no hay corriente de polarización, la resistencia del colector C al emisor E es infinita. La resistencia de prueba desde la base hasta el colector es aproximadamente igual a la resistencia desde la base hasta el emisor. Por lo general, la resistencia de prueba de la base al colector es aproximadamente 5-100ω menor que la resistencia de prueba de la base al emisor (obviamente para transistores de alta potencia). Si se excede este valor, el rendimiento del componente se ha deteriorado. Por favor, no lo vuelvas a usar. Si se usa mal en un circuito, el punto de funcionamiento de todo o parte del circuito puede deteriorarse y este componente puede dañarse muy rápidamente. Los circuitos de alta potencia y los circuitos de alta frecuencia reaccionan significativamente ante componentes de baja calidad.
Aunque la estructura del empaque es diferente, tiene las mismas funciones y rendimiento que otros tipos de lámparas con los mismos parámetros. En el diseño de circuitos, solo se requieren diferentes estructuras de empaque para ocasiones de uso específicas.
Cabe señalar que algunos fabricantes producen algunos componentes no estándar. Por ejemplo, la posición normal del pasador del C945 es BCE, pero la disposición de la posición del pasador de dichos componentes producidos por algunos fabricantes es EBC, lo que lo hará. Como resultado, los trabajadores descuidados colocaron nuevos componentes en el circuito sin probarlos, lo que provocó que el circuito dejara de funcionar e incluso quemaran componentes relacionados, como la fuente de alimentación conmutada utilizada en los televisores.
En nuestro multímetro de uso común, el diagrama de disposición de pines para probar el triodo:
Supongamos que un determinado electrodo del triodo es la "base", conecte la aguja negra al supuesto electrodo base y luego conecte el lápiz rojo a los otros dos electrodos por turno. Si la resistencia medida dos veces es muy grande (entre unos pocos k y decenas de k), o ambas son muy pequeñas (entre unos cientos de k y unos pocos k), repita la medición anterior con el lápiz. Si las dos resistencias medidas son opuestas (tanto pequeñas como grandes), puede estar seguro de que la base supuesta es correcta. De lo contrario, suponga que el otro polo es la "base" y repita la prueba anterior para determinar la base.
Una vez determinada la base, conecte el lápiz negro a la base y el lápiz rojo a los otros dos electrodos. Si la resistencia medida es muy pequeña, el transistor es NPN; en caso contrario, es PNP.
Juzgue el colector cy el emisor e, tomando NPN como ejemplo:
Conecte el pin de contacto negro al supuesto colector C y el pin de contacto rojo al supuesto emisor On E, sostenga los polos B y C con las manos, lea los valores de resistencia de C y E que se muestran en la tabla, luego conecte los pines de contacto rojo y negro al revés y vuelva a probar. Si la primera resistencia es menor que la segunda resistencia, la hipótesis nula es verdadera.
Tipo estructural
El transistor está compuesto por dos uniones PN muy cercanas sobre un sustrato semiconductor. Dos uniones PN dividen todo el semiconductor en tres partes: la parte central es la región base y los dos lados son la región emisora y la región colectora. El acuerdo es PNP y NPN.
Los electrodos correspondientes se extraen de tres áreas, a saber, la base B, el emisor E y el colector c
La unión PN entre el emisor y la base se llama unión del emisor, unión PN entre el colector y la base se llama unión del colector. La región base es delgada, mientras que la región emisora es gruesa y tiene una alta concentración de impurezas. El área del emisor del transistor PNP "emite" agujeros y su dirección de movimiento es consistente con la dirección de la corriente, por lo que la flecha del emisor apunta hacia adentro y "emite" electrones libres; la dirección del movimiento de los electrones libres es opuesta a la dirección de la corriente, por lo que emite La flecha polar apunta hacia afuera. La flecha del emisor apunta a la dirección de conducción de la unión PN bajo tensión CC. Hay dos tipos de transistores de silicio y transistores de germanio: tipo PNP y tipo NPN.
Forma de embalaje e identificación de pines de transistores