ТРАНЗИСТОРЫ
Наиболее широкое применение в радиолюбительской практике нашли биполярные и полевые транзисторы. У полевых транзисторов управление выходным током производится с помощью электрического поля. Они имеют три электрода: исток, затвор, сток. Биполярный транзистор так же имеет три электрода: эмиттер, база и коллектор. Достоинством полевого транзистора является то, что ток выходного электрода очень мал. Это определяет высокое входное сопротивление каскадов на этих транзисторах, т. е. влияние последующих каскадов на предыдущие - минимально. Второе, немаловажное достоинство полевых транзисторов - низкий уровень собственных шумов, что находит их применение в первых каскадах высококачественных усилителях звуковой частоты.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером определяется отношением постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданном постоянном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера.
Максимально допустимые токи и напряжения коллектора, базы и эмиттера. Превышение данных допусков чревато выходом транзистора из строя.
Максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе ( произведение постоянного напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора)
Граничная частота- это частота, при которой коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером приближается к единице.
Основными параметрами полевых транзисторов являются:
**Напряжение отсечки U0- приложенное к затвору напряжение, при котором перекрывается сечение канала.
**Максимальный ток стока Iс.макс.
**Напряжения (между затвором и стоком Uзс, между стоком и истоком Uси, и между затвором и истоком Uзи.)
**Входная Свх, проходная Спр и выходная Свых емкости.
СТРУКТУРА
Крайние области называются: эмиттером, и прилегающей к ней p-n переход - эмиттерным и коллектором, с прилегающей
к ней p-n переход - коллекторным. Средняя область называется базой транзистора.Работоспособность транзистора зависит от полярности подводимых извне напряжений к его переходам. А именно, эмиттерный переход должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном. Следует учесть, что носителями зарядов в транзисторах p-n-p являются дырки, а в транзисторах типа n-p-n - электроны. Часто в электронике употребляется такое понятие как "движение, перемещение дырок", которое нельзя понимать в буквальном смысле. Чтобы было бы более понятно, понятие "дырка" - это место покинутое электроном ( отсюда и название) и обладающее положительным потенциалом. Крайние области транзистора имеют одинаковый тип проводимости, поэтому он является обратимым прибором, т. е. эмиттер и коллектор можно поменять местами. Такое включение транзистора называется инверсным. Но параметры при нормальном и при инверсном включении транзистора одинаковыми не будут, так как конструктивно эмиттер и коллектор не индетичны.
СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ
Для схемы с ОБ выходным током является ток коллектора, а входным - ток эмиттера. Тогда коэффициент передачи тока
будет равен:
α=ΔIk/ΔIэ
**Для схемы с ОЭ выходным током является ток коллектора, а входным - ток базы. Коэффициент передачи тока будет
равен:
β=ΔIk/ΔIб
**Для схемы с ОК выходным током является ток эмиттера, а входным ток базы. И коэффициент передачи тока будет
равен:
ΔIэ/ΔIб=β+1=1/1-α
**Последнее выражение получено исходя из первого закона Кирхгофа, а именно, ток эмиттера равен сумме тока базы и
тока коллектора. Поэтому и коэффициенты α и β связаны между собой таким соотношением:
α=β/1+β ; β=α/1-α
**Из всех выражений можно сделать вывод, что коэффициент передачи тока в схеме с ОБ всегда будет меньше единице,
а в схеме с ОЭ всегда больше единице. Наибольшим коэффициентом передачи обладает схема с ОК. Это и определяет усилительные свойства транзистора. Схема с ОБ имеет малое входное и большое выходное сопротивление, что позволяет
получить усиление только по напряжению. Схема с ОЭ имеет средние значения входного и выходного сопротивления, что
позволяет получить усиление как по току так и по напряжению. Схема с ОК имеет большое входное и малое выходное
сопротивление, что позволяет получить усиление только по току.
МИКРОСХЕМЫ
Попробуем понять сравнение транзистора и микросхемы. Если транзистор представляет собой полупроводниковый кристалл размером около 1 мм, то в интегральной микросхеме, на таком по размеру кристалле можно сформировать огромное количество транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов, которые в свою очередь будут представлять некоторое функциональное устройство в едином герметизированном корпусе.
Интегральная микросхема (ИМС) представляет собой функционально законченное неразборное устройство, выполненное в собственном корпусе и имеющее некоторое количество выводов для соединения с другими узлами аппаратуры. По теории одного умника, количество элементов на единице площади микросхемы все время будет увеличиваться по определенному закону. И пока этот закон выполняется, хотя предел все-таки должен быть. Еще в начале 90-х годов микросхемы содержали тысячу и более элементов и считались микросхемами повышенной интеграции, то сейчас уже выпускаются микросхемы, у которых в одном корпусе содержатся более миллиона элементов.
Достоинство микросхемы, кроме габаритов, малой мощности потребления и высокой надежности, еще состоит и в том, что она облегчает задачу конструктора аппаратуры и избавляет от необходимости производить расчет отдельных каскадов.
В зависимости от функционального назначения микросхемы делятся на две категории: аналоговые и цифровые и выпускаются в виде серий. Разработка аналоговых микросхем шла сначала по пути создания ИМС универсального назначения и низкой степени интеграции. Четыре- пять транзисторов и несколько резисторов, соединенные различными способами, комбинируя которые можно было собирать схемы разного назначения. К таким микросхемам относились серии 218, 224, 118, 122. Однако универсальность таких микросхем скоро себя исчерпало. Приходилось помимо микросхемы использовать дискретные элементы или мириться с их избыточностью, оставляя незадействованными некоторые элементы внутри микросхемы. А при попытке создания микросхем повышенной интеграции - ее универсальность отпадала сама собой.
Далее разработка аналоговых микросхем шла по пути создания функциональных узлов. Здесь нужно остановиться на микросхеме серии 174. Эта серия была разработана для применения в телевизионной и радиоприемной технике, и отличалась своей долговечностью и универсальностью. Первые микросхемы этой серии появились в 1975 году, а в настоящее время серия насчитывает около 80 типов самого разного назначения.
Наиболее широкое применение нашли в последнее время цифровые микросхемы. Их выпуск в настоящее время достигает сотен миллионов в год. Их особенность состоит в том, что они одновременно являются функциональными узлами и имеют универсальное назначение Цифровые микросхемы выпускают в основном трех видов: ТТЛ, КМОП и ЭСЛ.
ТТЛ - (Транзисторно-транзисторная логика). Это название трансформировалось из названия ДТЛ (диодно-транзисторная логика), микросхемы которой содержали диоды и транзисторы. Потом диоды удалось изъять и заменить на многоэмиттерные транзисторы, что упростило технологию изготовления таких микросхем.
ЭCЛ - (эмиттерно-связанная логика). Строится на основе пары одинаковых транзисторов, эмиттеры которых соединены и общий эмиттерный ток стабилизирован.
КМОП Микросхемы данной логики являются самыми экономичными и при отсутствии сигнала почти не потребляют энергии от источников питания. Быстродействие микросхем КМОП растет пропорционально напряжению питания.
Более подробную и наглядную маркировку по полупроводниковым компонентам рекомендую почитать в электронных книгах Е. А. Москатова, которые можно найти на сайте http://moskatov.narod.ru .
