Транзисторы: виды, особенности, сферы применения

В начале ХХ века был обнародован принцип работы полупроводников. Немного позже эти приборы были применены в производстве различной техники (преимущественно радио). Именно в радиотехнике на смену вакуумным лампам пришли транзисторы. Стоит более детально разобраться в их устройстве, видах и особенностях использования.

Основная характеристика

Под словом «транзистор» понимают термин, который образовался от двух слов английского происхождения – «transfer» и «resistor». Первое составное слово – transfer – имеет перевод «передача», а второе – resistor – понимается как «сопротивление». Поэтому можно сказать, что транзистор – это устройство, которое передает электрический ток с определенным уровнем сопротивления.

При изобретении полупроводникового прибора было предложено несколько альтернативных вариантов названий от разных изобретателей:

• стандартный полупроводниковый триод;
• триод кристаллического вида;
• лотатрон.

Но прижилось именно известное сегодня название. Этот термин был предложен Джоном Пирсом – это инженер, писатель. Вместе со своим другом и соратником по деятельности Уильямом Шокли они проводили исследования и наблюдения. В этих исследованиях также участвовали Уолтер Браттейн и Джон Бардин, а проводились они в лаборатории Bell Labs. Их трудом стал первый в истории пригодный к работе биполярный точечный транзистор – открытие случилось в декабре 1947 года. А для широкого круга презентация изобретения и самого термина состоялась 23 декабря того же 1947 года. Труды команды ученых не прошли зря – в 1956 году состоялось вручение изобретателям Нобелевской премии по физике.

Но не только эти имена достойны быть упомянуты на страницах истории изобретения транзисторных приборов. В 1958 году компанией Texas Instruments был запущен в массовое производство первый в мире кремниевый транзистор. Через год Жан Эрни сконструировал кремниевый транзистор, который имел планарную конструкцию. После этого открытия разработанная им технология стала основной в производстве транзисторных приборов.

Относительно принципа функционирования транзистора полевого типа, то на него был получен патент еще в 1928 году ученым из Германии Юлием Эдгаром Лилиенфельдом. А сама полевая конструкция транзистора была предложена и запатентована также немцем, физиком Оскаром Хайлом, это состоялось 1934 году. А изготовили такое устройство только в 90-х годах ХХ столетия. В основу этого производства была положена металл-оксид-полупроводниковая технология (сокращенно МОП-технология). Транзистор, изготовленный по данной технологии – это то устройство, которое используется практически во всех отраслях – от сложной спецтехники до компьютеров.

Транзисторы: виды и основные отличия

Существует два основных типа транзисторов:

1. Полевые, которые бывают двух видов по разновидности канала: n-тип и p-тип.
2. Биполярные, среди которых различают виды n-p-n (то есть с обратной проводимостью) или p-n-p (характеризуются прямой проводимостью).

Принципы работы, отличия и конкретные особенности можно разобрать только на примерах. Поэтому стоит ознакомиться со следующей информацией:

1. Биполярный транзистор n-p-n (обратной) полярности, изготовленный в корпусе ТО-3 (2N3055). Используется как элемент для изготовления выходного каскада для мощных усилителей звука. В такой технике он работает в динамическом режиме. Благодаря корпусу ТО-3 этот прибор можно удобно и достаточно просто закрепить. Транзистор этого типа может успешно функционировать при частоте до 3 МГц.
2. Транзистор биполярного вида n-p-n-типа (то есть обратной полярности), который имеет маркировку КТ315. Устанавливается обычно в паре с КТ361, производится с 1967 года. Может работать в динамическом или ключевом режиме, однако характеризуется малой мощностью.
3. Транзистор полевой с каналом n-типа и изолированным затвором (КП501). Характеризуется малой мощностью. Может обеспечить сопротивление 10-15 Ом. Различаются модификации А, Б и В, которые и определяют уровень сопротивления. Чаще всего используется в аппаратуре для связи, телефонах и радиотехнике. Поэтому за ним закрепилось другое название – сигнальный. Выпускается в корпусе типа ТО-92. Основная его задача состоит в усилении поступающего сигнала.
4. Полевой транзистор n-канальный, который изготавливается в соответствии с технологией HEXFET (irf3205). Чаще всего используется как силовой ключ при изготовлении высокочастотного инвертора (к примеру, в автомобилестроении). Выпускается в различного типа корпусах, что обусловлено разными показателями тока.
5. Биполярный транзистор или IGBT-транзистор с изолированным затвором (GA25N120ANTD). Характеризуется высокой мощностью (поэтому его называют высоковольтным) и изготавливается в корпусе типа ТО-3Р. Чаще всего применяют в изготовлении преобразователей инверторного типа (например, сварочные аппараты или нагреватели).

Рассмотренные виды транзисторных приборов – это только небольшая часть подобных устройств, которые часто используются в разной технике. Транзисторы производятся в разных корпусах и разных моделей. Кроме того, один и тот же вид изготавливается в разных корпусах, что значительно расширяет модельный ряд и применение транзисторов.

Стоит заметить, что типы корпусов транзисторов отечественных и иностранного производства отличаются. Это следует учитывать при покупке этих деталей и использовании их в ремонте техники.

Особенности цифровых транзисторов

Впервые транзисторы для цифровых устройств были изготовлены фирмой ROHM. Основное применение этих приборов состоит в следующих сферах:

• аудиоаппаратура;
• видеотехника;
• микроконтролерная техника.

По своей конструкции представляют биполярный транзистор и один-пара резисторов (один из пары может заменяться стабилитроном). Узнать параметры цифрового транзистора можно по маркировке, которая есть на корпусе. Ассортимент очень широк, разнообразны и цены на них. Все зависит от типа транзистора и компании-производителя.

Советы по подбору транзисторов

Если вы затрудняетесь, как подобрать транзистор, то стоит ознакомиться со следующими советами:

1. Помните, что главный параметр такого устройства – это мощность. Есть такие понятия, как структурная, максимальная и рассеиваемая мощность. Также стоит учесть напряжение в открытом и закрытом состоянии.
2. При положительном напряжении между блоком питания и коллектором необходим транзистор n-p-n-типа. Соответственно при отрицательном значении данного параметра используется p-n-p-тип.
3. При максимальном токе нужно выбирать полупроводниковый транзистор с показателями, минимум в полтора раза превышающими максимум.
4. Перед покупкой определенного вида транзисторного прибора стоит заранее поинтересоваться его характеристиками и сферой применения.

Итоги

Если вы хотите понять, для чего нужен транзистор, представьте его отдельным элементом системы или цепочки. Без него не будет исходной совокупности и потеряются все ее свойства.

Если бы этого изобретения не было, человечество не смогло бы создать все технические устройства, которые уже давно вошли в нашу жизнь. Транзисторы – это незаменимый компонент мобильных телефонов, радиотехники, транспорта и многого другого, чем мы пользуемся практически каждый день. Все эти приборы – бытовые и специальные – не были бы изобретены. Вероятнее всего, мы по сей день пользовались бы ламповыми приемниками и телевизорами.

Благодаря транзисторам человечество сделало столь большой скачок в технике и приборостроении. С их помощью мы облегчили свою жизнь и сделали возможности технологии практически безграничными.

Транзистор является уникальным и универсальным устройством, которое может одновременно являться и выключателем, и усилителем. За счет контроля потока электронов данные функции становятся возможными, то есть электрический ток при использовании транзисторов полностью контролируемый. Это дает большие возможности для производства и введения новых изобретений в нашу жизнь. Поэтому разумно считать транзистор – независимо от вида – самым весомым и значимым открытием науки, которое принесло огромную пользу человечеству.