2. Primul tranzistor
3. Crearea unui tranzistor bipolar
4. „Războiul Rece“ și impactul acesteia asupra componentelor electronice
5. Primele tranzistori sovietici
6. FETs
tranzistor 7. Aplicație
FONDUL INVENȚIEI 1. Transistor
2. Primul tranzistor
Exemplele descrise mai sus de proiecte și modele de tranzistori au fost rezultatele exploziile locale crezut că oamenii talentați sau norocoși, nu sunt susținute de un sprijin economic și organizatoric suficiente și nu va juca un rol major în dezvoltarea electronicii. J .. Bardeen, W. Brattain și William Shockley au fost în cele mai bune condiții. Ei au lucrat doar concentrat pe termen lung din lume (peste 5 ani) de program, cu suficient sprijin financiar și material în compania Bell Laboratories de telefon, apoi unul dintre cele mai puternice și de înaltă tehnologie în Statele Unite ale Americii. Lucrările lor au început în a doua jumătate a anilor treizeci, lucrarea condusă de Dzhozef Bekr, care a atras de ea de mare teoretician William Shockley și W. Brattain experimentator genial. In 1939 g. Shockley a propus ideea de a schimba conductivitatea unei plăci subțiri din materiale semiconductoare (oxid de cupru), care acționează pe acesta printr-un câmp electric extern. A fost ceva de genul un brevet și Yu Lilienfeld, iar mai târziu a făcut și a devenit un masiv cu efect de câmp tranzistor. În 1940, Shockley și Brattain a luat o soluție bună pentru a limita studiul elemente simple, - germaniu și siliciu. Cu toate acestea, toate încercările de a construi amplificator în stare solidă, nici fără nici un rezultat, și după Pearl Harbor (începutul practic al doilea război mondial pentru Statele Unite) au fost puse pe spate arzător. Shokkli și Brattain au fost trimise la Centrul de Cercetare, care a lucrat la crearea de radar. În 1945, ambele revenit la Bell Labs. Acolo, sub a creat îndrumarea Shockley echipa puternica de fizicieni, chimiști și ingineri pentru a lucra pe dispozitive semiconductoare. Acesta a inclus William Brattain și fizicianul John. Bardin. Shockley grup orientat pe punerea în aplicare a ideilor sale de dinainte de război. Dar dispozitivul refuză cu încăpățânare să lucreze, și Shockley, Bardeen și Brattain încredințat să-l aducă în minte, el practic a eliminat din acest subiect. Doi ani au adus doar rezultate negative de muncă grea. Bardin a sugerat că electronii în exces sunt ferm stabilit în zonele de suprafață ale câmpului extern și ecranate. Această ipoteză a determinat măsuri suplimentare. Plat înlocuit vârful electrodului de comandă, încercând să acționeze la nivel local pe stratul de suprafață al semiconductorului subțire.
3. CREAREA tranzistor bipolar
La fața locului tranzistor de Bardeen și Brattain - cu siguranță o îmbunătățire uriașă de tuburi cu vid. Dar el nu a devenit baza microelectronicii, sa dovedit a fi vârstă de scurtă, în vârstă de aproximativ 10 ani. Shockley au realizat rapid colegii lor și au creat o versiune plan a unui tranzistor bipolar, care este în viață astăzi și va trăi atâta timp cât există microelectronică. Brevetul pentru ea, a primit în 1951 și în 1952, William Shockley înființat și cu efect de câmp tranzistor urlet, așa cum au patentat. Așa că participarea lor la Premiul Nobel a câștigat cinstit.
In 1950, firma GSI a dezvoltat primul tranzistor de siliciu, și 1954 g. Transfigurată la Texas Instruments. începe producția de masă.
4. „Războiul Rece“ și influența acesteia asupra electronice
5. Primele tranzistoarelor sovietice
În mai 1953 a fost înființat un institut special de cercetare științifică (NII-35, mai târziu - SRI "Pulsar"), stabilită de Consiliul inter-agenții pe semiconductori. În 1955, începerea producției comerciale de tranzistori la „Svetlana“ din Leningrad și la biroul din fabrică creat pentru a dezvolta dispozitive semiconductoare. În 1956, instalație pilot Moscova NII-311 a fost redenumit în RI „Sapphire“ de la „optocuplor“ fabrică și reorientate pe dezvoltarea de diode semiconductoare și tiristoare. Pe parcursul celor 50-e în țară au fost dezvoltate o serie de noi de producție de tranzistori planare Tehnologie: rafting, aliat-difuzie, mesa-difuzie. Industria semiconductorilor în URSS a fost în curs de dezvoltare destul de rapid: în 1955, a fost lansat pe 96000, în 1957-2700000, iar în 1966 - mai mult de 11 milioane de tranzistori .. Și asta a fost doar începutul.
6. efect de câmp tranzistor
Schema brevetului prezentat în Fig. în cazul în care:
Electrodul poarta (1) servește ca un electrod poartă (3) servește ca un electrod de scurgere (4) Rolul sursei. Hrănirea un semnal alternativ la poarta, situată foarte aproape de conductor, semiconductor obține schimbarea de rezistență (2) între drena și sursa. La oscilație de frecvență joasă poate fi văzut săgețile ampermetru (7). Prezenta invenție este o poarta izolată prototip FET. Următoarea perioadă a valului de inventii de tranzistori a venit în 1939, când, după trei ani de cercetare pe amplificator stare solidă în compania „BTL“ (Bell Telephone Laboratories) Shockley a fost invitat să se alăture studiului Brattain pe redresor mednookisnomu. Lucrarea a fost întreruptă de-al doilea război mondial, dar înainte de a pleca spre partea din față Shockley a propus cele două tranzistoare. Cercetări transistoarelor
tranzistoarele bipolare sunt dispozitive semiconductoare cu un număr mare de straturi de alt tip de conductivitate dispus într-o altă combinație. Să considerăm un tranzistor bipolar.
Principiul de funcționare al unui tranzistor bipolar este că cele două sunt atât joncțiunea pn aproape unul de altul încât influența lor reciprocă are loc prin care amplifică semnalele electrice.
Așa cum se arată în Fig. . Aceste trei domenii - n-, p și n (în principiu, poate fi opusul: P-, p, p, în ceea ce privește toate argumentele acestui tranzistor va fi la fel, singura diferență în polaritățile de tensiune, un tranzistor numit pn p, iar pentru simplitate vom considera n-p-n prezentat în Fig.)
Astfel, în fig. trei straturi sunt reprezentate: conductivitatea electronică, cu un puternic, ceea ce înseamnă plus - gaura emitor - bază, și apoi electronic, dar mai slab dopat (concentrația de electroni mai mic) - colector. Grosimea bazei, adică, distanța dintre cele două p-n intersecții, egal Lb. foarte mici. Ar trebui să fie mai mică decât lungimea de difuzie a electronilor în bază. Acest lucru este de la câteva zeci de microni. Grosimea bazei nu trebuie sa fie mai multe unități de microni. (Grosimea unui fir de păr uman 20-50 microni. De asemenea, rețineți că este aproape de limita de rezoluție a ochiului uman, din moment ce nu putem vedea nimic mai puțin decât lungimea de undă a luminii, adică aproximativ 0,5 microni). Toate celelalte dimensiuni tranzistor nu sunt mai mari de aproximativ 1 mm.
Prin straturi aplicate de tensiune externă, astfel încât emitor tactul este deplasat în direcția înainte, și prin ea curge un curent mare, iar joncțiunea colector este deplasat pn în direcția opusă, astfel încât prin ea nu ar trebui să scurgeri de curent. Cu toate acestea, pentru că tranzițiile sunt aranjate aproape PN, ele influențează reciproc, iar imaginea se schimbă curent de electroni trecut din veniturile de tranziție emițător pn în continuare, ajunge la joncțiunea colector și un câmp pn electric din urmă electronii sunt trase în colector. Ca urmare, aproape întreaga tranzistori de calitate de colector de curent este egal cu curentul emitor. Pierderile curente sunt foarte mici: de interes sau chiar fracțiuni de procente.
De obicei, tranzistori circuitele bipolare sunt prezentate după cum urmează:
După cum se poate observa, o diagramă schematică a unui strigăt departe de construcția lor actuale. Dar, așa că este acceptat. Cercul simbolizează corpul tranzistorului. Subscript „b“ denotă un contact cu baza, „a“ reprezintă un contact pentru regiunea colector, iar „e“ - pentru regiunea emițător. săgețile de direcție au un contact definește emițător de tip tranzistor (n-p-n sau p-n-p).
Schema de bază comună: un câștig<1
Vedem că la emitor tactul este aplicat prejudecată înainte: plus la terminalul de bază, și negativă la contactul emițător. Pentru joncțiunea colector este aplicată inversa pn prejudecată. În acest caz, curentul bun tranzistor colector este doar cu puțin mai mică decât emițător.
Schema de emitor comun
În acest caz, tensiunea emitor a unui semn de bază și sunt hrănite, dar baza de date este furnizat nu mai mare de 0,7 V, iar colectorul - 5. 15 V. Câștigul b> 1
7. APLICAREA TRANSISTOR
Un prim tranzistor emise industrie internă au fost tranzistori dot, care sunt destinate pentru frecvența de amplificare și de oscilație generație de până la 5 MHz. În producția primelor tranzistori din lume au fost elaborate procese individuale și metodele de control al parametrilor dezvoltate. Experiența acumulată a permis să meargă la eliberarea de dispozitive mai avansate, care sunt deja în măsură să funcționeze la frecvențe de până la 10 MHz. punctul înlocuit ulterior a venit tranzistori plane având o înaltă caracteristici electrice și de performanță. În primul rând tranzistori P1 și P2 destinat să amplifice și să genereze oscilații electrice cu o frecvență de până la 100 kHz.
Apoi, au existat mai puternice tranzistori de frecvență joasă P3 și P4 aplicarea de care un amplificatoare 2 timpi activat pentru a primi puterea de ieșire la mai multe zeci de wați. Pe măsură ce dezvoltarea industriei semiconductorilor merge dezvoltarea de noi tipuri de tranzistori, inclusiv P5 și P6, care, în comparație cu predecesorii lor au caracteristici îmbunătățite.
Cu trecerea timpului, pentru a învăța noi tehnici de tranzistori de fabricație, și tranzistori P1 - P6 nu va satisface cerințele aplicabile și au fost scoase din producție. In schimb, au apărut tranzistori de tip P13 - P16, P201 - P203, care a aparținut, de asemenea, la joasă frecvență care nu depășește 100 kHz. O astfel de limită de frecvență joasă a metodei este explicată pentru fabricarea acestor tranzistori implementate de aliere.
Prin urmare, tranzistori P1 - P6, P13 - P16, P201 - P203 sunt numite flotabil. Tranzistorii capabile să genereze și să amplifice oscilații electrice cu o frecvență de ordinul zecilor și sutelor de MHz au apărut mult mai târziu - acestea au fost tranzistori tipaP401 - P403, care a inițiat aplicarea noii metode de difuzie de fabricare a dispozitivelor semiconductoare. Astfel de tranzistori sunt numite difuzie. Dezvoltarea în continuare a urmat calea de a îmbunătăți atât tranzistori flotabile și difuze, precum și crearea și dezvoltarea de noi metode pentru fabricarea lor.
Odată cu apariția bipolare tranzistori cu efect de câmp au început să întruchipeze ideea dezvoltării de calculatoare mici. Bazat pe ele, am început să creeze sisteme electronice la bord pentru aviație și tehnologie spațială.
In semnal de intrare Schema OE alimentat la bază, iar semnalul de ieșire este luat de la colector. Caracteristici de conducere și de ieșire sunt prezentate în ris.1Vidno că sistemul a devenit foarte dificilă. Cu toate acestea, cel mai important lucru este faptul că există - este un rezistor Rk. care determină amplificarea în tensiune, și care este de la câteva ohmi la o megohm (mai mare rezistență, cu atât mai mult câștig). Toate celelalte elemente sunt mai mult sau mai puțin probabil rs uslovny.Prezhde necesare pentru stabilizarea termică a tranzistorului. Acest lucru se face în detrimentul feedback-ul DC, pe care le vom discuta mai târziu.
Se - un condensator care shunts rezistor la frecvențe de funcționare, astfel încât atunci când un rezistor variabil nici un semnal. Acest condensator - mai multe microfarazi. De obicei, acesta este un condensator electrolitic.
Cp - condensatori care separă componenta continuă a semnalului de intrare și de ieșire de la circuite externe signallov de blocare. De obicei mai multe microfarazi.
RB1 - rezistență importantă, operațiune de control tranzistor, pentru a seta punctul de funcționare. Acest rezistor setează componenta continuă a curentului de bază. Valoarea sa depinde de valoarea lui Rk.
RB2 - rezistor practic inutile, el pur și simplu reprezintă o protecție tranzistor din ardere. Valoarea sa trebuie să fie mare, în timp ce se află dincolo de intrare și poate fi scurtcircuitate. De obicei, este de 1 sau mai multe kohmi, deoarece rezistența de intrare a tranzistorului este mic.
RL - rezistența de sarcină, mai bine în cazul în care este mare, deoarece acesta este conectat peste tranzistor de ieșire, și dacă este mică, producția va scădea.
Ui - un semnal de la intrare a tranzistorului. După cum se poate observa, la intrarea în multe părți diferite - rezistențe și condensatori. Dar, pe frecvențele de funcționare ale rezistenței condensatori sunt mici, iar acestea sunt bine trec semnale. Și două rezistențe paralele RB1 și RB2 sunt suficient de mari în comparație cu impedanța de intrare a tranzistorului. Prin urmare, se va lua în considerare doar rezistența de intrare a tranzistorului în sine soprotivlenie.Obychno notate cu litere mici:
rb - rezistența regiunii de bază tranzistor este de obicei foarte mici - de la câteva ohmi la zeci de ohmi;
rs - rezistența regiunii emitor (zecimi sau sutimi de ohmi), iar emitorul o joncțiune pn, de regulă în napryavlenii ectopic directe. Atunci când tranzistor deschis este în termen de 10. 100 ohmi. Tensiunea de intrare Uin este furnizat. Curentul care curge prin curentul de colector tranzistora.Cherez debitelor Ik = bib. Se calculează potențialul de la colector. Acum vom găsi câștigul de tensiune de Ku = Uout / Uin, dar din moment ce este dificil, vom căuta un câștig diferențial: