Σε τι χρησιμεύει το τρανζίστορ; Βασικά στοιχεία ηλεκτρονικών για ανδρείκελα: τι είναι ένα τρανζίστορ και πώς λειτουργεί. Πώς λειτουργεί ένα διπολικό τρανζίστορ; Οδηγίες για ανδρείκελα

Τρανζίστορείναι μια συσκευή ημιαγωγών που έχει σχεδιαστεί για την ενίσχυση, αναστροφή, μετατροπή ηλεκτρικών σημάτων, καθώς και μεταγωγή ηλεκτρικών παλμών σε ηλεκτρονικά κυκλώματα διαφόρων συσκευών. Διακρίνετε τα διπολικά τρανζίστορ, που χρησιμοποιούν κρυστάλλους n-και Π-τρανζίστορ τύπου και πεδίου (μονοπολικά) κατασκευασμένα σε κρύσταλλο γερμανίου ή πυριτίου με έναν τύπο αγωγιμότητας.

Διπολικά τρανζίστορ

Φυσικές διεργασίες σε τρανζίστορ p-n-p-τύπος και n-p-n-οι τύποι είναι ίδιοι. Η διαφορά τους είναι ότι τα ρεύματα στις βάσεις των τρανζίστορ p-n-p-οι τύποι μεταφέρονται από τους κύριους φορείς φόρτισης - τρύπες και σε τρανζίστορ n-p-n-τύπος - ηλεκτρόνια.

Κάθε μια από τις συνδέσεις τρανζίστορ είναι εκπομπός ( ΕΙΝΑΙ) και συλλέκτης ( Β-Κ) μπορεί να αλλάξει είτε προς τα εμπρός είτε προς τα πίσω. Ανάλογα με αυτό, διακρίνονται τρεις τρόποι λειτουργίας του τρανζίστορ:

• λειτουργία αποκοπής- και τα δυο p-n-Οι μεταβάσεις είναι κλειστές, ενώ ένα σχετικά μικρό ρεύμα ρέει μέσω του τρανζίστορ Εγώ 0 λόγω δευτερευουσών φορέων χρέωσης.
• λειτουργία κορεσμού- και τα δυο pn-οι μεταβάσεις είναι ανοιχτές.
• ενεργή λειτουργία- ένας από pn-οι διαβάσεις είναι ανοιχτές και οι άλλες κλειστές.

Σε λειτουργίες αποκοπής και κορεσμού, πρακτικά δεν υπάρχει έλεγχος τρανζίστορ. Στην ενεργή λειτουργία, το τρανζίστορ εκτελεί τη λειτουργία ενεργό στοιχείοηλεκτρικά κυκλώματα για ενίσχυση σημάτων, δημιουργία ταλαντώσεων, μεταγωγή κ.λπ.

Εάν η τάση είναι άμεση στη διασταύρωση του πομπού και αντιστρέφεται στη διασταύρωση του συλλέκτη, τότε αυτή η ενεργοποίηση του τρανζίστορ θεωρείται κανονική και εάν η πολικότητα τάσης είναι αντίθετη, είναι αντίστροφη.

Εφαρμόζοντας το αρνητικό δυναμικό της πηγής EMF στον συλλέκτη και θετικό στον πομπό (Εικ. 21) στο κύκλωμα μεταγωγής ενός τρανζίστορ με κοινό πομπό, ανοίξαμε έτσι τη διασταύρωση του εκπομπού μι-σικαι έκλεισε τον συλλέκτη σι-Προς την, ενώ το ρεύμα συλλέκτη Ι Κ0 =I Ε0 =Εγώ 0μικρό, καθορίζεται από τη συγκέντρωση των φορέων μειοψηφίας (ηλεκτρόνια σε αυτή την περίπτωση). Εάν εφαρμόζεται μικρή τάση (0,3-0,5 V) μεταξύ του πομπού και της βάσης προς τα εμπρός pn-μετάβαση μι-σι, τότε συμβαίνει ένεσητρύπες από τον πομπό στη βάση, σχηματίζοντας ένα ρεύμα εκπομπού - Εγώ. Στη βάση, οι οπές εν μέρει ανασυνδυάζονται με ελεύθερα ηλεκτρόνια, αλλά ταυτόχρονα από μια εξωτερική πηγή τάσης Ε Β(Ε Β <E R)νέα ηλεκτρόνια εισέρχονται στη βάση, σχηματίζοντας ένα ρεύμα βάσης Ι Β.

Εικόνα 21-Σχέδιο ενεργοποίησης διπολικού τρανζίστορ

Δεδομένου ότι η βάση στο τρανζίστορ είναι κατασκευασμένη με τη μορφή ενός λεπτού στρώματος, μόνο ένα μικρό μέρος των οπών ανασυνδυάζεται με τα ηλεκτρόνια της βάσης και τα περισσότερα από αυτά φτάνουν στη διασταύρωση του συλλέκτη. Αυτές οι οπές συλλαμβάνονται από το ηλεκτρικό πεδίο της διασταύρωσης συλλέκτη, το οποίο επιταχύνεται για τρύπες. Το ρεύμα των οπών από τον πομπό στον συλλέκτη κλείνει μέσω μιας αντίστασης Ρ Κκαι πηγή τάσης με EMF Ε Κ, σχηματίζοντας ρεύμα συλλέκτη Ι Κστο εξωτερικό κύκλωμα.

Γράφουμε την αναλογία των ρευμάτων στο κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ (Εικ. 21), που ονομάζεται κύκλωμα μεταγωγής κοινός εκπομπός(OE)

Ο λόγος του ρεύματος συλλέκτη προς το ρεύμα εκπομπής ονομάζεται τρέχουσα αναλογία μεταφοράς

πού είναι το ρεύμα βάσης

Το κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ ΟΕ είναι το πιο κοινό λόγω του χαμηλού ρεύματος βάσης στο κύκλωμα εισόδου και της ενίσχυσης του σήματος εισόδου τόσο σε τάση όσο και σε ρεύμα. Οι κύριες ιδιότητες ενός τρανζίστορ καθορίζονται από την αναλογία των ρευμάτων και των τάσεων στα διάφορα κυκλώματά του και την αμοιβαία επιρροή τους μεταξύ τους.

Το τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει με συνεχές ρεύμα, μικρό εναλλασσόμενο σήμα, μεγάλο εναλλασσόμενο σήμα και σε λειτουργία κλειδιού (παλμικό).

Οικογένειες εισόδου

και τα Σαββατοκύριακα

τα στατικά χαρακτηριστικά του τρανζίστορ στο κύκλωμα με ΟΕ παρουσιάζονται στο σχ. 22. Μπορούν να ληφθούν ως αποτέλεσμα πειράματος ή υπολογισμού.

Εικόνα 22 - Οικογένειες στατικών χαρακτηριστικών εισόδου και εξόδου

Οι οικογένειες χαρακτηριστικών που συσχετίζουν τις τάσεις και τα ρεύματα εξόδου με τα ρεύματα και τις τάσεις εισόδου ονομάζονται χαρακτηριστικά μετάδοσηςή χαρακτηριστικά ελέγχου(Εικόνα 23).

Εικόνα 23-Απόδοση μετάδοσης

Διπολικά τρανζίστορ ταξινόμηση:

• με απαγωγή ισχύος (χαμηλή ισχύς (έως 0,3 W), μεσαία ισχύς (από 0,3 W έως 1,5 W) και ισχυρή (πάνω από 1,5 W)).
• με ιδιότητες συχνότητας (χαμηλή συχνότητα (έως 3 MHz), μεσαία συχνότητα (3_30 MHz), υψηλή (30_300 MHz) και εξαιρετικά υψηλή συχνότητα (πάνω από 300 MHz)).
• κατόπιν ραντεβού: γενική, ενισχυτική, γεννήτρια, μεταγωγή και παλμική.

Κατά τη σήμανση διπολικών τρανζίστορ, γράφουν πρώτα ένα γράμμα ή έναν αριθμό που υποδεικνύει το αρχικό υλικό ημιαγωγών: G ή 1 - γερμάνιο, K ή 2 - πυρίτιο. τότε ένας αριθμός από 1 έως 9 (1, 2 ή 3 - χαμηλή συχνότητα, 4, 5 ή 6 - υψηλή συχνότητα, 7, 8 ή 9 - εξαιρετικά υψηλή συχνότητα, αντίστοιχα, σε κάθε ομάδα χαμηλής, μέσης ή υψηλής ισχύος ). Τα επόμενα δύο ψηφία από το 01 έως το 99 είναι ο σειριακός αριθμός της ανάπτυξης και στο τέλος το γράμμα (από Α και πάνω) υποδεικνύει την παραμετρική ομάδα της συσκευής, για παράδειγμα, την τάση τροφοδοσίας του τρανζίστορ κ.λπ.

Για παράδειγμα, τρανζίστορ GT109G: γερμάνιο χαμηλής συχνότητας, χαμηλή ισχύς με συντελεστή μεταφοράς ρεύματος η 21μι= 100_250, U K= 6 V, Ι Κ= 20 mA (σταθερό ρεύμα).

Τρανζίστορ εφέ πεδίου

Τρανζίστορ εφέ πεδίουείναι μια συσκευή ημιαγωγών στην οποία το ρεύμα αποστράγγισης ( ΑΠΟ) μέσω καναλιού ημιαγωγών Π-ή R- ο τύπος ελέγχεται από ένα ηλεκτρικό πεδίο που εμφανίζεται όταν εφαρμόζεται τάση μεταξύ της πύλης ( W) και πηγή ( Και).

Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου κατασκευάζονται:

- με πύλη ελέγχου διασταύρωσης p-nγια χρήση σε συσκευές μετατροπέα υψηλής συχνότητας (έως 12_18 GHz). Ο συμβατικός χαρακτηρισμός τους στα διαγράμματα φαίνεται στο σχ. 24, ένα, σι;

- με μονωμένο(διηλεκτρικό στρώμα) παραθυρόφυλλογια χρήση σε συσκευές που λειτουργούν σε συχνότητες έως 1_2 GHz. Κατασκευάζονται είτε από ενσωματωμένο κανάλιμε τη μορφή MIS_structure (δείτε το σύμβολό τους στην Εικ. 24, σεκαι σολ), ή με επαγόμενο κανάλιμε τη μορφή μιας δομής MOS (δείτε το σύμβολό τους στην Εικ. 24, ρε, μι).

Εικόνα 24-Τύποι τρανζίστορ φαινομένου πεδίου

Κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ πεδίου με τύπο πύλης p-n-μετάβαση και κανάλι n-τύπος, η οικογένεια χαρακτηριστικών εξόδου του Εγώ Γ= φά(UC), U W = καταστκαι χαρακτηριστικό αποστράγγισης Εγώ Γ= φά(ΜΑΣ), U C= συνθφαίνεται στο σχ. 25.

Εικόνα 25 - Σχέδιο για την ενεργοποίηση ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και το χαρακτηριστικό αποστράγγισης του

Κατά τη σύνδεση των εξόδων αποστράγγισης ΑΠΟκαι πηγή Καιστο τροφοδοτικό Ηνωμένα Έθνηκατά κανάλι n- τύπος ρεύματος που ρέει Εγώ Γ, επειδή p-n-η μετάβαση δεν επικαλύπτει το τμήμα του καναλιού (Εικ. 25, ένα).

Σε αυτή την περίπτωση, καλείται το ηλεκτρόδιο από το οποίο οι φορείς φορτίου εισέρχονται στο κανάλι πηγή, και ονομάζεται το ηλεκτρόδιο μέσω του οποίου οι κύριοι φορείς φορτίου φεύγουν από το κανάλι απορροή.

Το ηλεκτρόδιο που χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της διατομής του καναλιού ονομάζεται παραθυρόφυλλο. Με αυξανόμενη αντίστροφη τάση U Wη διατομή του καναλιού μειώνεται, η αντίστασή του αυξάνεται και το ρεύμα αποστράγγισης μειώνεται Εγώ Γ.

Έτσι, αποστραγγίστε τον έλεγχο ρεύματος Εγώ Γσυμβαίνει όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση pn- μετάβαση κλείστρου W. Λόγω των χαμηλών αντίστροφων ρευμάτων στο κύκλωμα πύλης-πηγής, η ισχύς που απαιτείται για την κίνηση του ρεύματος αποστράγγισης είναι αμελητέα.

Στην τάση -U Z = -U ZO, που ονομάζεται τάση αποκοπής, η διατομή του καναλιού καλύπτεται πλήρως από το στρώμα φραγμού που έχει εξαντληθεί στους φορείς φόρτισης και το ρεύμα αποστράγγισης I CO(ρεύμα διακοπής) καθορίζεται από τους φορείς φόρτισης μειοψηφίας pn-μετάβαση (βλ. εικ. 25, σι).

Σχηματική δομή τρανζίστορ εφέ πεδίου με επαγόμενο n-Το κανάλι φαίνεται στο Σχ. 26. Όταν η τάση πύλης σε σχέση με την πηγή είναι μηδέν, και παρουσία τάσης στην αποχέτευση, το ρεύμα αποστράγγισης είναι αμελητέο. Ένα αξιοσημείωτο ρεύμα αποστράγγισης εμφανίζεται μόνο όταν εφαρμόζεται στην πύλη μια τάση θετικής πολικότητας σε σχέση με την πηγή, μεγαλύτερη από την λεγόμενη οριακή τάση U ZPOR.

Σχήμα 26-Σχηματική δομή ενός επαγόμενου FET ν-καναλιού

Στην περίπτωση αυτή, ως αποτέλεσμα της διείσδυσης του ηλεκτρικού πεδίου μέσω του διηλεκτρικού στρώματος στον ημιαγωγό σε τάσεις πύλης μεγαλύτερες από U ZPOR, εμφανίζεται ένα αντίστροφο στρώμα κοντά στην επιφάνεια του ημιαγωγού κάτω από την πύλη, που είναι το κανάλι που συνδέει την πηγή με την αποχέτευση.

Το πάχος και η διατομή του καναλιού αλλάζουν με την τάση της πύλης και το ρεύμα αποστράγγισης θα αλλάξει ανάλογα. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ελέγχεται το ρεύμα αποστράγγισης σε ένα επαγόμενο τρανζίστορ φαινομένου πεδίου πύλης. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι η υψηλή αντίσταση εισόδου (της τάξης πολλών megaohms) και το χαμηλό ρεύμα εισόδου. Μία από τις κύριες παραμέτρους των τρανζίστορ πεδίου είναι πλαγιά Σχαρακτηριστικό πύλης (βλ. εικ. 25, σε). Για παράδειγμα, για ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου τύπου KP103Zh μικρό= (3...5) mA/V.

Οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή αποτελείται από ραδιοστοιχεία. Μπορούν να είναι παθητικά, χωρίς να απαιτούν πηγή ενέργειας, και ενεργά, η λειτουργία των οποίων είναι δυνατή μόνο όταν εφαρμόζεται τάση. Οι ημιαγωγοί ονομάζονται ενεργά στοιχεία. Μία από τις πιο σημαντικές συσκευές ημιαγωγών είναι το τρανζίστορ. Αυτό το ραδιοστοιχείο αντικατέστησε τις συσκευές λαμπτήρων και άλλαξε εντελώς το κύκλωμα των συσκευών. Όλα τα μικροηλεκτρονικά και η λειτουργία οποιουδήποτε μικροκυκλώματος βασίζεται σε αυτό.

Το όνομα "τρανζίστορ" προέρχεται από τη συγχώνευση δύο αγγλικών λέξεων: μεταφορά - φορητό και αντίσταση - αντίσταση. Στη γενικά αποδεκτή ιδέα, αυτό είναι ένα στοιχείο ημιαγωγών με τρεις ακροδέκτες. Σε αυτό, το μέγεθος του ρεύματος σε δύο ακροδέκτες εξαρτάται από τον τρίτο, όταν αλλάζει το ρεύμα ή η τάση στην οποία ελέγχεται η τρέχουσα τιμή του κυκλώματος εξόδου. Οι διπολικές συσκευές ελέγχονται από τη διακύμανση του ρεύματος και οι συσκευές πεδίου ελέγχονται από την τάση.

Οι πρώτες εξελίξεις του τρανζίστορ ξεκίνησαν τον 20ο αιώνα. Στη Γερμανία, ο επιστήμονας Julius Edgar Lilienfeld περιέγραψε την αρχή του τρανζίστορ και ήδη το 1934, ο φυσικός Oscar Hale κατέγραψε μια συσκευή που αργότερα ονομάστηκε τρανζίστορ. Μια τέτοια συσκευή λειτουργούσε στο φαινόμενο ηλεκτροστατικού πεδίου.

Οι φυσικοί William Shockley, Walter Brattain, μαζί με τον επιστήμονα John Bardeen, έφτιαξαν το πρώτο μοντέλο ενός τρανζίστορ σημείου στα τέλη της δεκαετίας του '40. Με την ανακάλυψη της διασταύρωσης n-p, η παραγωγή ενός τρανζίστορ σημείου σταμάτησε και αντ' αυτού άρχισε η ανάπτυξη επίπεδων συσκευών από γερμάνιο. Το πρωτότυπο εργασίας του τρανζίστορ παρουσιάστηκε επίσημα τον Δεκέμβριο του 1947. Την ημέρα αυτή εμφανίστηκε το πρώτο διπολικό τρανζίστορ. Το καλοκαίρι του 1948, άρχισαν να πωλούνται συσκευές που κατασκευάστηκαν σε βάση τρανζίστορ. Από εκείνη τη στιγμή, οι σωλήνες κενού (τριόδους) που συνηθίζονταν εκείνη την εποχή άρχισαν να αποτελούν παρελθόν.

Στα μέσα της δεκαετίας του 1950, το πρώτο τρανζίστορ διασταύρωσης παρήχθη μαζικά από την Texas Instruments, το πυρίτιο χρησιμοποιήθηκε ως υλικό για την κατασκευή του. Εκείνη την εποχή, στην παραγωγή του ραδιοστοιχείου, βγήκε πολύς γάμος, αλλά αυτό δεν εμπόδισε την τεχνολογική ανάπτυξη της συσκευής. Το 1953, ένα κύκλωμα που χρησιμοποιήθηκε σε ακουστικά βαρηκοΐας κατασκευάστηκε σε τρανζίστορ και ένα χρόνο αργότερα, Αμερικανοί φυσικοί έλαβαν το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψή τους.

Ο Μάρτιος του 1959 χαρακτηρίστηκε από τη δημιουργία της πρώτης επίπεδης συσκευής πυριτίου, ο κατασκευαστής της ήταν ένας φυσικός από την Ελβετία, ο Jean Erni. Ένα ζευγάρι τρανζίστορ τοποθετήθηκε με επιτυχία σε ένα μόνο τσιπ πυριτίου. Από εκείνη τη στιγμή ξεκίνησε η ανάπτυξη των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Σήμερα, υπάρχουν περισσότερα από ένα δισεκατομμύριο τρανζίστορ σε ένα μόνο τσιπ. Για παράδειγμα, στον δημοφιλή επεξεργαστή υπολογιστή 8 πυρήνων Core i7-5960X, ο αριθμός τους είναι 2,6 δισεκατομμύρια.

Παράλληλα με τις βελτιώσεις στο διπολικό τρανζίστορ, τη δεκαετία του '60 ξεκίνησε η ανάπτυξη μιας συσκευής βασισμένης στη σύνδεση ενός μετάλλου με έναν ημιαγωγό. Ένα τέτοιο ραδιοστοιχείο ονομαζόταν τρανζίστορ MOS (μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού), σήμερα πιο γνωστό με την ονομασία "mosfet".

Αρχικά, ο όρος "τρανζίστορ" αναφερόταν στην αντίσταση, η τιμή της οποίας ελεγχόταν από την τάση, καθώς ένα τρανζίστορ μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος αντίστασης που ρυθμίζεται από το εφαρμοζόμενο δυναμικό σε ένα τερματικό. Για τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, με τα οποία η σύγκριση είναι πιο σωστή, είναι το δυναμικό στην πύλη και για τα διπολικά τρανζίστορ, το δυναμικό στη βάση ή το ρεύμα βάσης.

Η βάση της λειτουργίας της συσκευής είναι η ικανότητα της διασταύρωσης n-p να διέρχεται ρεύμα προς μία κατεύθυνση. Όταν εφαρμόζεται μια τάση σε μια διασταύρωση, εμφανίζεται η άμεση πτώση της και στην άλλη, αντιστρέφεται. Η ζώνη μετάβασης με μπροστινή τάση έχει χαμηλή αντίσταση και με αντίστροφη τάση έχει υψηλή αντίσταση. Ένα μικρό ρεύμα ελέγχου ρέει μεταξύ της βάσης και του πομπού. Η τιμή αυτού του ρεύματος αλλάζει την αντίσταση μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού. Υπάρχουν δύο τύποι διπολικών συσκευών:

• p-n-p;
• n-p-n.

Η διαφορά έγκειται μόνο στους κύριους φορείς φόρτισης, δηλαδή στην κατεύθυνση του ρεύματος.

Εάν συνδέσετε δύο ημιαγωγούς διαφορετικών τύπων μεταξύ τους, τότε μια περιοχή ή, όπως συνήθως λέγεται, μια διασταύρωση p-n, εμφανίζεται στο όριο σύνδεσης. Ο τύπος της αγωγιμότητας εξαρτάται από την ατομική δομή του υλικού, δηλαδή από το πόσο ισχυροί είναι οι δεσμοί στο υλικό. Τα άτομα σε έναν ημιαγωγό είναι διατεταγμένα σε ένα πλέγμα και από μόνο του ένα τέτοιο υλικό δεν είναι αγωγός. Αν όμως στο πλέγμα προστεθούν άτομα άλλου υλικού, τότε οι φυσικές ιδιότητες του ημιαγωγού αλλάζουν. Τα αναμεμιγμένα άτομα σχηματίζουν, ανάλογα με τη φύση τους, ελεύθερα ηλεκτρόνια ή οπές.

Τα σχηματισμένα ελεύθερα ηλεκτρόνια σχηματίζουν αρνητικό φορτίο και οι οπές ένα θετικό. Υπάρχει ένα πιθανό εμπόδιο στην περιοχή μετάβασης. Σχηματίζεται από μια διαφορά δυναμικού επαφής και το ύψος του δεν υπερβαίνει τα δέκατα του βολτ, εμποδίζοντας τους φορείς φορτίου να ρέουν βαθιά μέσα στο υλικό. Εάν η μετάβαση είναι υπό άμεση τάση, τότε η τιμή του φραγμού δυναμικού μειώνεται και η τιμή του ρεύματος που διέρχεται από αυτό αυξάνεται. Όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση, το μέγεθος του φραγμού αυξάνεται και η αντίσταση του φραγμού στη διέλευση του ρεύματος αυξάνεται. Κατανοώντας το έργο της διασταύρωσης p-n, μπορείτε να καταλάβετε πώς λειτουργεί το τρανζίστορ.

Πρώτα απ 'όλα, τέτοιες συσκευές χωρίζονται σε μεμονωμένες και σύνθετες. Υπάρχουν επίσης τα λεγόμενα πολύπλοκα ραδιοστοιχεία. Έχουν τρία συμπεράσματα και γίνονται συνολικά. Τέτοια συγκροτήματα περιέχουν τόσο τον ίδιο τύπο όσο και τρανζίστορ διαφορετικών τύπων. Η κύρια διαίρεση των συσκευών γίνεται σύμφωνα με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Ο γενικός ορισμός για ένα ραδιοστοιχείο μπορεί να διατυπωθεί ως εξής: ένα τρανζίστορ είναι ένα στοιχείο ημιαγωγού σχεδιασμένο να μετατρέπει ηλεκτρικά μεγέθη. Η κύρια εφαρμογή του είναι να ενισχύει το σήμα ή να λειτουργεί σε λειτουργία κλειδιού.

Η αρχή της λειτουργίας ενός τρανζίστορ για μια "τσαγιέρα" είναι ευκολότερο να περιγραφεί κατ' αναλογία με έναν σωλήνα νερού. Το ίδιο το στοιχείο μπορεί να αναπαρασταθεί ως βαλβίδα. Η βρύση με ένα ελαφρύ γύρισμα σας επιτρέπει να ρυθμίσετε τη ροή του νερού (ισχύς ρεύματος). Αν γυρίσετε λίγο τη λαβή, το νερό θα ρέει μέσω του σωλήνα (αγωγός), αν ανοίξετε τη βρύση ακόμα περισσότερο, θα αυξηθεί και η ροή του νερού. Έτσι, η έξοδος ενός ρεύματος νερού είναι ανάλογη της εισροής του, πολλαπλασιαζόμενη με μια ορισμένη τιμή. Αυτή η τιμή ονομάζεται κέρδος.

Ένα διπολικό τρανζίστορ έχει τρεις ακροδέκτες: πομπός, βάση, συλλέκτης. Ο πομπός και ο συλλέκτης έχουν τον ίδιο τύπο αγωγιμότητας, ο οποίος είναι διαφορετικός από τη βάση. Τα τρανζίστορ τύπου οπής αποτελούνται από δύο περιοχές αγωγιμότητας τύπου p και μία n τύπου. Ο ηλεκτρονικός τύπος είναι το αντίθετο. Κάθε περιοχή έχει τη δική της έξοδο.

Όταν ένα σήμα της απαιτούμενης αγωγιμότητας εφαρμόζεται στον πομπό, το ρεύμα στην περιοχή βάσης αυξάνεται. Οι κύριοι φορείς φόρτισης μετακινούνται στη ζώνη βάσης, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος στην περιοχή της αντίστροφης σύνδεσης. Υπάρχει μια μαζική χρέωση. Το ηλεκτρικό πεδίο αρχίζει να τραβάει φορείς διαφορετικού σήματος στη ζώνη αντίστροφης σύνδεσης. Στη βάση, συμβαίνει μερικός ανασυνδυασμός (καταστροφή) φορτίων του αντίθετου πρόσημου, λόγω του οποίου προκύπτει το ρεύμα βάσης.

Ο πομπός είναι η περιοχή της συσκευής που χρησιμεύει για τη μεταφορά φορέων φόρτισης στη βάση. Ο συλλέκτης είναι μια ζώνη που έχει σχεδιαστεί για την εξαγωγή φορέων φορτίου από τη βάση. Και η βάση είναι η περιοχή για να μεταφέρει ο πομπός το αντίθετο ποσό φόρτισης. Το κύριο χαρακτηριστικό της συσκευής είναι το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης, η λειτουργία του οποίου περιγράφει τη σχέση μεταξύ ρεύματος και τάσης.

Στο διάγραμμα, η συσκευή είναι υπογεγραμμένη με λατινικά γράμματα VT ή Q. Μοιάζει με έναν κύκλο με ένα βέλος μέσα, όπου το βέλος υποδεικνύει την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος. Για PNP (προς τα εμπρός) το βέλος είναι προς τα μέσα και για το NPN (αντίστροφη αγωγιμότητα) το βέλος είναι προς τα έξω. Για την κατασκευή ενός τρανζίστορ χρησιμοποιείται γερμάνιο ή πυρίτιο. Αυτά τα υλικά διαφέρουν στην περιοχή εργασίας της τάσης της μετάβασης βάσης. Για το γερμάνιο, βρίσκεται στην περιοχή 0,1-0,4 V, και για το πυρίτιο, από 0,4 έως 1,2 V. Συνήθως χρησιμοποιείται πυρίτιο.

Η διαφορά μεταξύ ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και ενός διπολικού είναι ότι σε αυτό η τιμή τάσης που εφαρμόζεται στην ελεγχόμενη επαφή είναι υπεύθυνη για τη διέλευση του ρεύματος.

Ο κύριος σκοπός των mosfet συνδέεται με την καλή τους ταχύτητα μεταγωγής με πολύ μικρή ισχύ που εφαρμόζεται στον πείρο ελέγχου. Το στοιχείο πεδίου έχει τρεις εξόδους: πύλη, αποστράγγιση, πηγή. Όταν λειτουργεί ένα mosfet με διασταύρωση ελέγχου n-p, το δυναμικό στην πύλη είναι είτε μηδέν (η συσκευή είναι ανοιχτή) είτε έχει μια ορισμένη τιμή μεγαλύτερη από το μηδέν (η συσκευή είναι κλειστή). Όταν η αντίστροφη τάση φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, το στρώμα φραγμού ανοίγει και η συσκευή μπαίνει σε λειτουργία αποκοπής.

Σε ένα mosfet με σύνδεση p-n, το ηλεκτρόδιο ελέγχου (πύλη) είναι ένα στρώμα ημιαγωγών με αγωγιμότητα τύπου p και ένα κανάλι τύπου n με αντίθετη αγωγιμότητα.

Η εικόνα του στο διάγραμμα είναι παρόμοια με μια διπολική συσκευή, μόνο όλες οι γραμμές είναι ευθείες και το βέλος μέσα τονίζει τον τύπο της συσκευής. Η αρχή λειτουργίας των συσκευών MOS βασίζεται στην επίδραση της αλλαγής της αγωγιμότητας ενός ημιαγωγού στο όριο μιας περιοχής με ένα διηλεκτρικό όταν εκτίθεται σε ηλεκτρικό πεδίο. Οι συσκευές πεδίου, ανάλογα με την ελεγχόμενη διασταύρωση p-n, μπορεί να είναι:

Κάθε είδος μπορεί να έχει αγωγιμότητα και τύπου p και n. Σε γενικές γραμμές, η αρχή της λειτουργίας δεν εξαρτάται από την αγωγιμότητα, αλλά μόνο η πολικότητα της πηγής τάσης.

Ένα τρανζίστορ είναι μια πολύπλοκη συσκευή, οι φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στις οποίες είναι δύσκολο να κατανοήσουν οι αρχάριοι ραδιοερασιτέχνες (ομοιώματα). Ο τρόπος λειτουργίας ενός τρανζίστορ μπορεί να εξηγηθεί ως εξής: ένα τρανζίστορ είναι ένα ηλεκτρονικό κλειδί, ο βαθμός ανοίγματος του οποίου εξαρτάται από το επίπεδο ρεύματος ή τάσης που εφαρμόζεται στην ελεγχόμενη έξοδο του (βάση ή πύλη).

Το γιατί χρειάζεται ένα τρανζίστορ μπορεί να περιγραφεί σε γενικευμένη μορφή. Για παράδειγμα, η βάση (παντζούρι) της συσκευής είναι μια πόρτα. Ανοίγει από μια εξωτερική επίδραση, δηλ. από μια τάση της ίδιας πολικότητας με τον συλλέκτη (πηγή). Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο περισσότερο ανοίγει η πόρτα. Υπάρχει μια ουρά από άτομα (φορείς φόρτισης) μπροστά από την πόρτα που θέλουν να την περάσουν (συλλέκτης-εκπομπός ή πηγή-αποχέτευση). Όσο μεγαλύτερος είναι ο αντίκτυπος στην πόρτα, τόσο περισσότερο είναι ανοιχτή, πράγμα που σημαίνει ότι θα τρέξουν περισσότεροι άνθρωποι.

Επομένως, αντιπροσωπεύοντας την πόρτα με τη μορφή αντίστασης μετάβασης, μπορούμε να συμπεράνουμε: όσο μεγαλύτερη είναι η πρόσκρουση στη βάση (πύλη), τόσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση στους κύριους φορείς φόρτισης (άνθρωποι) στην περίπτωση άμεσης πολικότητας. Εάν αλλάξει η πολικότητα (η πόρτα είναι κλειδωμένη), τότε δεν θα υπάρχει κίνηση φορτίων (ανθρώπων).

Ένα τρανζίστορ, αλλιώς ονομάζεται τρίοδος ημιαγωγών, είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που βασίζεται σε υλικά ημιαγωγών. Ο κύριος σκοπός της συσκευής είναι η δυνατότητα, αλλάζοντας το χαμηλό ρεύμα στο κύκλωμα ελέγχου, να αποκτά ενισχυμένο σήμα στην έξοδο. Η τρίοδος ημιαγωγών είναι ένα από τα κύρια στοιχεία των κυκλωμάτων πολλών ηλεκτρονικών συσκευών, από έναν ραδιοφωνικό δέκτη έως έναν υπολογιστή.

Ο ορισμός του «τρανζίστορ» σχετίζεται στενά με την ετυμολογία αυτής της λέξης. Σχηματίζεται από δύο αγγλικές λέξεις: transfer (transfer) και resistor (αντίσταση). Πράγματι, η αρχή λειτουργίας της συσκευής σχετίζεται με τη μεταφορά (αλλαγή) της αντίστασης στο ηλεκτρικό κύκλωμα.

• διπολικός;
• πεδίο (μονοπολικό).

Κάθε κατηγορία, με τη σειρά της, χωρίζεται σε διάφορες ποικιλίες.

Διπολικός:

Και οι δύο αυτοί τύποι τριοδίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο ίδιο ηλεκτρονικό κύκλωμα. Επομένως, για να μην συγχέουμε ποιο τμήμα πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε μια συγκεκριμένη θέση στο κύκλωμα, οι εικόνες των τριόδων p-n-p και n-p-n διαφέρουν μεταξύ τους.

Πεδίο:

• μονοπολική με διασταύρωση p-n.
• Τρανζίστορ MIS με μονωμένη πύλη.

Η αρχή της λειτουργίας της συσκευής

Στην ηλεκτρονική, χρησιμοποιούνται ημιαγωγοί με ηλεκτρονική (n) ή αγωγιμότητα οπής (p). Αυτοί οι χαρακτηρισμοί δείχνουν ότι στην πρώτη περίπτωση, στον ημιαγωγό κυριαρχούν αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, στη δεύτερη, θετικά φορτισμένες οπές.

Ας εξετάσουμε πώς είναι διατεταγμένο ένα τρανζίστορ χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός διπολικού τριόδου ημιαγωγού. Εξωτερικά, η συσκευή μοιάζει με ένα μικρό μέρος σε μεταλλική ή πλαστική θήκη με τρεις αγωγούς. Μέσα - ένα είδος σάντουιτς τριών στρωμάτων ημιαγωγών. Εάν το κεντρικό στρώμα είναι τύπου p, τότε τα περιβάλλοντα στρώματα είναι τύπου n. Αποδεικνύεται μια n-p-n τρίοδος. Εάν το κέντρο, που ονομάζεται επίσης βάση, είναι τύπου n, τότε οι πλάκες είναι κατασκευασμένες από ημιαγωγό με αγωγιμότητα οπών και η δομή της συσκευής είναι p-n-p. Ένα από τα εξωτερικά στρώματα ονομάζεται εκπομπός, το άλλο συλλέκτης. Κάθε ένα από αυτά τα τρία μέρη της συσκευής συνδέεται με ένα αντίστοιχο συμπέρασμα.

Μια σύντομη εξήγηση για το πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ, για "ομοιώματα" μοιάζει με αυτό. Πάρτε για παράδειγμα ένα τρανζίστορ n-p-n, όπου ο πομπός και ο συλλέκτης είναι στρώματα με κυρίως ηλεκτρονική αγωγιμότητα και η βάση είναι με οπή.

Συνδέουμε τον πομπό στον αρνητικό πόλο της ηλεκτρικής μπαταρίας και τη βάση και τον συλλέκτη στον θετικό πόλο. Για έναν αρχάριο λάτρη των ηλεκτρονικών, μπορείτε να το φανταστείτε Μια τρίοδος αποτελείται από δύο διόδους.Επιπλέον, η δίοδος βάσης εκπομπού είναι ενεργοποιημένη προς τα εμπρός και το ρεύμα ρέει μέσω αυτής, και η δίοδος βάσης-συλλέκτη ενεργοποιείται προς την αντίθετη κατεύθυνση και δεν υπάρχει ρεύμα.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε συμπεριλάβει μια μεταβλητή αντίσταση στο κύκλωμα βάσης, με την οποία μπορούμε να ρυθμίσουμε την τάση που παρέχεται στη βάση. Τι αποτέλεσμα θα έχουμε όταν η τάση μειωθεί στο μηδέν; Το ρεύμα στο κύκλωμα εκπομπού-βάσης θα σταματήσει να ρέει. Ας αυξήσουμε λίγο την τάση. Τα ηλεκτρόνια από την περιοχή n - εκπομπού θα σπεύσουν στη βάση που είναι συνδεδεμένη με την μπαταρία plus.

Μια σημαντική λεπτομέρεια - η βάση γίνεται όσο το δυνατόν πιο λεπτή. Επομένως, η μάζα των ηλεκτρονίων διέρχεται από αυτό το στρώμα και καταλήγει στον συλλέκτη υπό την επίδραση του θετικού πόλου της μπαταρίας, προς τον οποίο έλκεται. Έτσι, το ρεύμα αρχίζει να περνά όχι μόνο μεταξύ του πομπού και της βάσης, αλλά και μεταξύ του πομπού και του συλλέκτη. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα συλλέκτη είναι πολύ μεγαλύτερο από το ρεύμα βάσης.

Μια άλλη σημαντική περίσταση: Μια μικρή αλλαγή στο ρεύμα βάσης προκαλεί πολύ μεγαλύτερη αλλαγή στο ρεύμα του συλλέκτη. Έτσι, μια τρίοδος ημιαγωγών χρησιμεύει για την ενίσχυση διαφόρων σημάτων. Συνήθως, οι διπολικές τρίοδοι χρησιμοποιούνται πιο συχνά στην αναλογική τεχνολογία.

FET

Αυτός ο τύπος τριόδου διαφέρει από τον διπολικό όχι στις ιδιότητες ή τις λειτουργίες, αλλά στην αρχή της λειτουργίας. Σε ένα τρίοδο πεδίου, το ρεύμα ρέει από ένα τερματικό που ονομάζεται πηγή σε ένα τερματικό που ονομάζεται αποστράγγιση μέσω ενός ημιαγωγού ενός τύπου αγωγιμότητας, για παράδειγμα, p. Και ο έλεγχος της ισχύος αυτού του ρεύματος πραγματοποιείται αλλάζοντας την τάση στην τρίτη έξοδο - την πύλη.

Μια τέτοια δομή πληροί με μεγαλύτερη ακρίβεια τις απαιτήσεις της σύγχρονης ψηφιακής τεχνολογίας, όπου χρησιμοποιούνται κυρίως τρίοδοι πεδίου. Οι σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες καθιστούν δυνατή την τοποθέτηση πολλών δισεκατομμυρίων στοιχείων MOS με μονωμένη πύλη σε ένα τσιπ ημιαγωγών με εμβαδόν 1–2 τετραγωνικά εκατοστά. Έτσι δημιουργούνται οι κεντρικές μονάδες επεξεργασίας των προσωπικών υπολογιστών.

Προοπτικές για την ανάπτυξη συσκευών

Οι προοπτικές βρίσκονται, πρώτα απ 'όλα, στον τομέα της περαιτέρω σμίκρυνσης των συσκευών. Έτσι, Αμερικανοί επιστήμονες αναπτύσσουν σήμερα το λεγόμενο τρανζίστορ ενός μορίου. Το κύριο στοιχείο μιας τέτοιας συσκευής είναι ένα μόριο βενζολίου, στο οποίο συνδέονται τρία ηλεκτρόδια.

Εάν η ιδέα δικαιολογείται, θα είναι δυνατή η δημιουργία υπερ-ισχυρών υπολογιστικών συστημάτων. Εξάλλου, το μέγεθος του μορίου είναι πολύ μικρότερο από το μέγεθος των σημερινών τριόδων MOS σε ένα τσιπ πυριτίου.

Ένα ραδιοηλεκτρονικό στοιχείο από υλικό ημιαγωγών, χρησιμοποιώντας σήμα εισόδου, δημιουργεί, ενισχύει, αλλάζει παλμούς σε ολοκληρωμένα κυκλώματα και συστήματα αποθήκευσης, επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών. Ένα τρανζίστορ είναι μια αντίσταση της οποίας οι λειτουργίες ρυθμίζονται από την τάση μεταξύ του πομπού και της βάσης ή της πηγής και της πύλης, ανάλογα με τον τύπο της μονάδας.

Τύποι τρανζίστορ

Οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή ψηφιακών και αναλογικών μικροκυκλωμάτων για τον μηδενισμό του στατικού ρεύματος καταναλωτή και την απόκτηση βελτιωμένης γραμμικότητας. Οι τύποι των τρανζίστορ διαφέρουν στο ότι μερικά ελέγχονται από μια αλλαγή τάσης, τα τελευταία ρυθμίζονται από μια απόκλιση ρεύματος.

Οι μονάδες πεδίου λειτουργούν με αυξημένη αντίσταση DC, ο μετασχηματισμός υψηλής συχνότητας δεν αυξάνει το κόστος ενέργειας. Αν πούμε τι είναι ένα τρανζίστορ με απλά λόγια, τότε αυτό είναι ένα δομοστοιχείο με υψηλό περιθώριο κέρδους. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι μεγαλύτερο σε είδη αγρού παρά σε διπολικούς τύπους. Τα πρώτα δεν έχουν απορρόφηση φορέων φορτίου, γεγονός που επιταχύνει τη δουλειά.

Οι ημιαγωγοί πεδίου χρησιμοποιούνται συχνότερα λόγω των πλεονεκτημάτων τους έναντι των διπολικών τύπων:

• ισχυρή αντίσταση στην είσοδο σε σταθερό ρεύμα και υψηλή συχνότητα, αυτό μειώνει την απώλεια ενέργειας για έλεγχο.
• έλλειψη συσσώρευσης δευτερευόντων ηλεκτρονίων, η οποία επιταχύνει τη λειτουργία του τρανζίστορ.
• μεταφορά κινούμενων σωματιδίων.
• σταθερότητα με αποκλίσεις θερμοκρασίας.
• μικρός θόρυβος λόγω έλλειψης έγχυσης.
• χαμηλή κατανάλωση ενέργειας κατά τη λειτουργία.

Οι τύποι των τρανζίστορ και οι ιδιότητές τους καθορίζουν το σκοπό. Η θέρμανση του μετατροπέα διπολικού τύπου αυξάνει το ρεύμα κατά μήκος της διαδρομής από τον συλλέκτη στον πομπό. Έχουν αρνητικό συντελεστή αντίστασης και κινητοί φορείς ρέουν στη συσκευή συλλογής από τον πομπό. Η λεπτή βάση χωρίζεται με συνδέσεις p-n και το ρεύμα προκύπτει μόνο όταν συγκεντρώνονται κινούμενα σωματίδια και εγχέονται στη βάση. Ορισμένοι φορείς φορτίου συλλαμβάνονται από μια γειτονική διασταύρωση p-n και επιταχύνονται, έτσι υπολογίζονται οι παράμετροι των τρανζίστορ.

Τα FET έχουν ένα άλλο είδος πλεονεκτήματος που πρέπει να αναφερθεί για τα ανδρείκελα. Συνδέονται παράλληλα χωρίς να εξισώνουν την αντίσταση. Δεν χρησιμοποιούνται αντιστάσεις για το σκοπό αυτό, καθώς ο δείκτης αυξάνεται αυτόματα όταν αλλάζει το φορτίο. Για να επιτευχθεί υψηλή τιμή του ρεύματος μεταγωγής, στρατολογείται ένα σύμπλεγμα μονάδων, το οποίο χρησιμοποιείται σε μετατροπείς ή άλλες συσκευές.

Είναι αδύνατο να συνδέσετε ένα διπολικό τρανζίστορ παράλληλα, ο προσδιορισμός των λειτουργικών παραμέτρων οδηγεί στο γεγονός ότι ανιχνεύεται μια θερμική διάσπαση μη αναστρέψιμης φύσης. Αυτές οι ιδιότητες σχετίζονται με τις τεχνικές ιδιότητες απλών καναλιών p-n. Οι μονάδες συνδέονται παράλληλα χρησιμοποιώντας αντιστάσεις για την εξίσωση του ρεύματος στα κυκλώματα εκπομπών. Ανάλογα με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τις επιμέρους ιδιαιτερότητες, οι διπολικοί τύποι και οι τύποι πεδίου διακρίνονται στην ταξινόμηση των τρανζίστορ.

Διπολικά τρανζίστορ

Τα διπολικά σχέδια παράγονται ως συσκευές ημιαγωγών με τρεις αγωγούς. Σε κάθε ένα από τα ηλεκτρόδια παρέχονται στρώματα με αγωγιμότητα p οπής ή αγωγιμότητα n ακαθαρσίας. Η επιλογή ενός πλήρους συνόλου στρωμάτων καθορίζει την απελευθέρωση των τύπων συσκευών p-n-p ή n-p-n. Τη στιγμή που η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, διαφορετικοί τύποι φορτίων μεταφέρονται ταυτόχρονα από οπές και ηλεκτρόνια, εμπλέκονται 2 τύποι σωματιδίων.

Οι φορείς κινούνται λόγω του μηχανισμού διάχυσης. Τα άτομα και τα μόρια μιας ουσίας διεισδύουν στο διαμοριακό πλέγμα ενός γειτονικού υλικού, μετά το οποίο η συγκέντρωσή τους μειώνεται σε όλο τον όγκο. Η μεταφορά γίνεται από περιοχές υψηλής συμπύκνωσης σε περιοχές χαμηλής περιεκτικότητας.

Τα ηλεκτρόνια διαδίδονται επίσης υπό τη δράση ενός πεδίου δύναμης γύρω από σωματίδια με ανομοιόμορφη συμπερίληψη πρόσθετων κραμάτων στη βασική μάζα. Για να επιταχυνθεί η λειτουργία της συσκευής, το ηλεκτρόδιο που συνδέεται με το μεσαίο στρώμα γίνεται λεπτό. Οι εξωτερικοί αγωγοί ονομάζονται πομπός και συλλέκτης. Το χαρακτηριστικό αντίστροφης τάσης της μετάβασης δεν είναι σημαντικό.

FET

Το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ελέγχει την αντίσταση χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό εγκάρσιο πεδίο που προκύπτει από την εφαρμοζόμενη τάση. Το μέρος από το οποίο κινούνται τα ηλεκτρόνια στο κανάλι ονομάζεται πηγή και η αποστράγγιση μοιάζει με το τελικό σημείο εισόδου φορτίων. Η τάση ελέγχου διέρχεται από έναν αγωγό που ονομάζεται πύλη. Οι συσκευές χωρίζονται σε 2 τύπους:

• με έλεγχο p-n-junction?
• Τρανζίστορ MIS με μονωμένη πύλη.

Οι συσκευές του πρώτου τύπου περιέχουν μια γκοφρέτα ημιαγωγών στο σχέδιο, η οποία συνδέεται με το ελεγχόμενο κύκλωμα χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια στις αντίθετες πλευρές (αποχέτευση και πηγή). Μια θέση με διαφορετικό τύπο αγωγιμότητας εμφανίζεται μετά τη σύνδεση της πλάκας στην πύλη. Μια πηγή σταθερής πόλωσης που εισάγεται στο κύκλωμα εισόδου παράγει μια τάση μπλοκαρίσματος στη διασταύρωση.

Η πηγή του ενισχυμένου παλμού βρίσκεται επίσης στο κύκλωμα εισόδου. Μετά την αλλαγή της τάσης στην είσοδο, ο αντίστοιχος δείκτης στη διασταύρωση p-n μετασχηματίζεται. Το πάχος του στρώματος και η περιοχή διατομής της διασταύρωσης του καναλιού στον κρύσταλλο, που μεταδίδει τη ροή των φορτισμένων ηλεκτρονίων, τροποποιούνται. Το πλάτος του καναλιού εξαρτάται από το διάστημα μεταξύ της περιοχής εξάντλησης (κάτω από την πύλη) και του υποστρώματος. Το ρεύμα ελέγχου στα σημεία έναρξης και λήξης ελέγχεται αλλάζοντας το πλάτος της περιοχής εξάντλησης.

Το τρανζίστορ MIS χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι η πύλη του διαχωρίζεται με μόνωση από το στρώμα καναλιού. Σε έναν κρύσταλλο ημιαγωγών, που ονομάζεται υπόστρωμα, δημιουργούνται ντοπαρισμένες θέσεις με το αντίθετο πρόσημο. Σε αυτά είναι εγκατεστημένοι αγωγοί - μια αποχέτευση και μια πηγή, μεταξύ των οποίων βρίσκεται ένα διηλεκτρικό σε απόσταση μικρότερη από ένα μικρό. Στον μονωτήρα υπάρχει ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο - ένα κλείστρο. Λόγω της δομής που προκύπτει που περιέχει ένα μέταλλο, ένα διηλεκτρικό στρώμα και έναν ημιαγωγό, στα τρανζίστορ δίνεται η συντομογραφία MIS.

Συσκευή και αρχή λειτουργίας για αρχάριους

Οι τεχνολογίες λειτουργούν όχι μόνο με φορτίο ηλεκτρισμού, αλλά και με μαγνητικό πεδίο, κβάντα φωτός και φωτόνια. Η αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ έγκειται στις καταστάσεις μεταξύ των οποίων μεταβαίνει η συσκευή. Αντίθετο μικρό και μεγάλο σήμα, ανοιχτή και κλειστή κατάσταση - αυτή είναι η διπλή δουλειά των συσκευών.

Μαζί με το υλικό ημιαγωγών στη σύνθεση, που χρησιμοποιείται με τη μορφή ενός μόνο κρυστάλλου ντοπαρισμένου σε ορισμένα σημεία, το τρανζίστορ έχει στο σχεδιασμό του:

• Συμπεράσματα από μέταλλο?
• Διηλεκτρικοί μονωτές?
• θήκη τρανζίστορ από γυαλί, μέταλλο, πλαστικό, κεραμομεταλλικό.

Πριν από την εφεύρεση των διπολικών ή πολικών συσκευών, οι ηλεκτρονικοί σωλήνες κενού χρησιμοποιούνταν ως ενεργά στοιχεία. Τα κυκλώματα που αναπτύχθηκαν για αυτούς, μετά από τροποποίηση, χρησιμοποιούνται στην παραγωγή συσκευών ημιαγωγών. Θα μπορούσαν να συνδεθούν ως τρανζίστορ και να χρησιμοποιηθούν, καθώς πολλά από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των λαμπτήρων είναι κατάλληλα για την περιγραφή της λειτουργίας των ειδών του αγρού.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της αντικατάστασης λαμπτήρων με τρανζίστορ

Η εφεύρεση των τρανζίστορ είναι ένας παράγοντας τόνωσης για την εισαγωγή καινοτόμων τεχνολογιών στην ηλεκτρονική. Το δίκτυο χρησιμοποιεί σύγχρονα στοιχεία ημιαγωγών, σε σύγκριση με τα παλιά κυκλώματα λαμπτήρων, τέτοιες εξελίξεις έχουν πλεονεκτήματα:

• μικρές διαστάσεις και χαμηλό βάρος, το οποίο είναι σημαντικό για τα μικροσκοπικά ηλεκτρονικά.
• η δυνατότητα εφαρμογής αυτοματοποιημένων διαδικασιών στην παραγωγή συσκευών και ομαδικών σταδίων, γεγονός που μειώνει το κόστος.
• η χρήση πηγών ρεύματος μικρού μεγέθους λόγω της ανάγκης για χαμηλή τάση.
• στιγμιαία ενεργοποίηση, δεν απαιτείται θέρμανση της καθόδου.
• αυξημένη ενεργειακή απόδοση λόγω μειωμένης απαγωγής ισχύος.
• δύναμη και αξιοπιστία?
• καλά συντονισμένη αλληλεπίδραση με πρόσθετα στοιχεία στο δίκτυο.
• αντοχή σε κραδασμούς και κραδασμούς.

Μειονεκτήματα εμφανίζονται στις ακόλουθες διατάξεις:

• Τα τρανζίστορ πυριτίου δεν λειτουργούν σε τάσεις μεγαλύτερες από 1 kW, οι λαμπτήρες είναι αποτελεσματικοί σε ρυθμούς πάνω από 1-2 kW.
• Όταν χρησιμοποιείτε τρανζίστορ σε δίκτυα εκπομπής υψηλής ισχύος ή πομπούς μικροκυμάτων, απαιτείται αντιστοίχιση ενισχυτών χαμηλής ισχύος που συνδέονται παράλληλα.
• την ευπάθεια των στοιχείων ημιαγωγών στις επιδράσεις ενός ηλεκτρομαγνητικού σήματος·
• μια ευαίσθητη αντίδραση στις κοσμικές ακτίνες και την ακτινοβολία, που απαιτεί την ανάπτυξη ανθεκτικών μικροκυκλωμάτων ακτινοβολίας από αυτή την άποψη.

Σχέδια μεταγωγής

Για να λειτουργήσει σε ένα μόνο κύκλωμα, το τρανζίστορ απαιτεί 2 εξόδους στην είσοδο και στην έξοδο. Σχεδόν όλοι οι τύποι συσκευών ημιαγωγών έχουν μόνο 3 σημεία σύνδεσης. Για να βγούμε από μια δύσκολη κατάσταση, ένα από τα άκρα εκχωρείται ως κοινό. Αυτό οδηγεί σε 3 κοινά σχήματα σύνδεσης:

• για διπολικό τρανζίστορ?
• πολική συσκευή?
• με ανοιχτή αποχέτευση (συλλέκτη).

Η διπολική μονάδα συνδέεται με έναν κοινό πομπό για ενίσχυση τόσο τάσης όσο και ρεύματος (MA). Σε άλλες περιπτώσεις, ταιριάζει με τις ακίδες ενός ψηφιακού τσιπ όταν υπάρχει μεγάλη τάση μεταξύ του εξωτερικού κυκλώματος και του εσωτερικού σχεδίου σύνδεσης. Έτσι λειτουργεί η σύνδεση κοινού συλλέκτη και παρατηρείται μόνο αύξηση του ρεύματος (ΟΚ). Εάν πρέπει να αυξήσετε την τάση, τότε το στοιχείο εισάγεται με μια κοινή βάση (OB). Η επιλογή λειτουργεί καλά σε κυκλώματα σύνθετου καταρράκτη, αλλά σπάνια ρυθμίζεται σε έργα ενός τρανζίστορ.

Στο κύκλωμα περιλαμβάνονται συσκευές ημιαγωγών πεδίου των ποικιλιών MIS και που χρησιμοποιούν μια διασταύρωση p-n:

• με κοινό πομπό (CI) - μια σύνδεση παρόμοια με την ΟΕ μιας μονάδας διπολικού τύπου
• με μία έξοδο (OS) - ένα σχέδιο τύπου ΟΚ.
• με κοινό κλείστρο (OZ) - παρόμοια περιγραφή του OB.

Σε σχέδια ανοιχτής αποστράγγισης, το τρανζίστορ ενεργοποιείται με έναν κοινό πομπό ως μέρος του μικροκυκλώματος. Η έξοδος συλλέκτη δεν συνδέεται με άλλα μέρη της μονάδας και το φορτίο πηγαίνει στον εξωτερικό σύνδεσμο. Η επιλογή της έντασης της τάσης και της ισχύος του ρεύματος συλλέκτη γίνεται μετά την εγκατάσταση του έργου. Οι συσκευές ανοιχτής αποστράγγισης λειτουργούν σε κυκλώματα με ισχυρά στάδια εξόδου, προγράμματα οδήγησης διαύλου, λογικά κυκλώματα TTL.

Σε τι χρησιμεύουν τα τρανζίστορ;

Το πεδίο εφαρμογής οριοθετείται ανάλογα με τον τύπο της συσκευής - μια διπολική μονάδα ή μια μονάδα πεδίου. Γιατί χρειάζονται τρανζίστορ; Εάν απαιτείται χαμηλό ρεύμα, για παράδειγμα, σε ψηφιακά σχέδια, χρησιμοποιούνται προβολές πεδίου. Τα αναλογικά κυκλώματα επιτυγχάνουν υψηλή γραμμικότητα απολαβής σε ένα εύρος τάσεων και εξόδων τροφοδοσίας.

Οι περιοχές εγκατάστασης για διπολικά τρανζίστορ είναι οι ενισχυτές, οι συνδυασμοί τους, οι ανιχνευτές, οι διαμορφωτές, τα κυκλώματα εφοδιαστικής τρανζίστορ και οι μετατροπείς λογικού τύπου.

Οι τόποι εφαρμογής των τρανζίστορ εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά τους. Λειτουργούν σε 2 τρόπους:

• με ενισχυτικό τρόπο, αλλάζοντας τον παλμό εξόδου με μικρές αποκλίσεις του σήματος ελέγχου.
• στη ρύθμιση κλειδιού, ελέγχοντας την τροφοδοσία φορτίων με ασθενές ρεύμα εισόδου, το τρανζίστορ είναι εντελώς κλειστό ή ανοιχτό.

Ο τύπος της μονάδας ημιαγωγών δεν αλλάζει τις συνθήκες λειτουργίας της. Η πηγή συνδέεται με ένα φορτίο, όπως διακόπτη, ενισχυτή ήχου, φωτιστικό, μπορεί να είναι ένας ηλεκτρονικός αισθητήρας ή ένα ισχυρό παρακείμενο τρανζίστορ. Με τη βοήθεια ρεύματος, ξεκινά η λειτουργία της συσκευής φορτίου και το τρανζίστορ συνδέεται στο κύκλωμα μεταξύ της εγκατάστασης και της πηγής. Η μονάδα ημιαγωγών περιορίζει την ποσότητα ενέργειας που παρέχεται στη μονάδα.

Η αντίσταση στην έξοδο του τρανζίστορ μετασχηματίζεται ανάλογα με την τάση στον αγωγό ελέγχου. Το ρεύμα και η τάση στην αρχή και στο τέλος του κυκλώματος αλλάζουν και αυξάνονται ή μειώνονται και εξαρτώνται από τον τύπο του τρανζίστορ και τον τρόπο σύνδεσης του. Ο έλεγχος μιας ελεγχόμενης τροφοδοσίας οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος, σε παλμό ισχύος ή σε αύξηση της τάσης.

Τρανζίστορ και των δύο τύπων χρησιμοποιούνται στις ακόλουθες περιπτώσεις:

1. Στην ψηφιακή ρύθμιση. Έχουν αναπτυχθεί πειραματικά σχέδια ψηφιακών κυκλωμάτων ενίσχυσης που βασίζονται σε μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό (DAC).
2. σε γεννήτριες παλμών. Ανάλογα με τον τύπο του συγκροτήματος, το τρανζίστορ λειτουργεί με κλειδί ή γραμμική σειρά για να αναπαράγει τετράγωνα ή αυθαίρετα σήματα, αντίστοιχα.
3. Σε ηλεκτρονικές συσκευές υλικού. Για την προστασία πληροφοριών και προγραμμάτων από κλοπή, παράνομη εισβολή και χρήση. Η εργασία πραγματοποιείται στη λειτουργία κλειδιού, η ένταση του ρεύματος ελέγχεται σε αναλογική μορφή και ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας το πλάτος παλμού. Τα τρανζίστορ τοποθετούνται στους κινητήρες των ηλεκτρικών κινητήρων, εναλλάσσοντας σταθεροποιητές τάσης.

Οι μονοκρυσταλλικοί ημιαγωγοί και οι μονάδες ανοίγματος και κλεισίματος αυξάνουν την ισχύ, αλλά λειτουργούν μόνο ως διακόπτες. Σε ψηφιακές συσκευές, τα τρανζίστορ τύπου πεδίου χρησιμοποιούνται ως οικονομικές μονάδες. Οι τεχνολογίες κατασκευής στην έννοια των ολοκληρωμένων πειραμάτων προβλέπουν την παραγωγή τρανζίστορ σε ένα μόνο τσιπ πυριτίου.

Η σμίκρυνση των κρυστάλλων οδηγεί σε ταχύτερους υπολογιστές, λιγότερη ενέργεια και λιγότερη θερμότητα.

Τα τρανζίστορ είναι ενεργά εξαρτήματα και χρησιμοποιούνται σε όλα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα ως ενισχυτές και συσκευές μεταγωγής (διακόπτες τρανζίστορ). Ως συσκευές ενίσχυσης, χρησιμοποιούνται σε συσκευές υψηλής και χαμηλής συχνότητας, γεννήτριες σημάτων, διαμορφωτές, ανιχνευτές και πολλά άλλα κυκλώματα. Στα ψηφιακά κυκλώματα, στα τροφοδοτικά μεταγωγής και στους ελεγχόμενους ηλεκτρικούς δίσκους, χρησιμεύουν ως κλειδιά.

Διπολικά τρανζίστορ

Αυτό είναι το όνομα του πιο συνηθισμένου τύπου τρανζίστορ. Χωρίζονται σε τύπους npn και pnp. Το υλικό για αυτούς είναι συνήθως πυρίτιο ή γερμάνιο. Στην αρχή, τα τρανζίστορ κατασκευάζονταν από γερμάνιο, αλλά ήταν πολύ ευαίσθητα στη θερμοκρασία. Οι συσκευές πυριτίου είναι πολύ πιο ανθεκτικές στις διακυμάνσεις του και φθηνότερες στην κατασκευή.

Στην παρακάτω φωτογραφία φαίνονται διάφορα διπολικά τρανζίστορ.

Οι συσκευές χαμηλής κατανάλωσης βρίσκονται σε μικρές πλαστικές ορθογώνιες ή μεταλλικές κυλινδρικές θήκες. Έχουν τρεις εξόδους: για τη βάση (Β), τον πομπό (Ε) και τον συλλέκτη (Κ). Κάθε ένα από αυτά συνδέεται με ένα από τα τρία στρώματα πυριτίου είτε με n-αγωγιμότητα (το ρεύμα σχηματίζεται από ελεύθερα ηλεκτρόνια) είτε με τύπο p (το ρεύμα σχηματίζεται από τις λεγόμενες θετικά φορτισμένες «τρύπες»), οι οποίες κάνουν επάνω στη δομή του τρανζίστορ.

Πώς είναι διατεταγμένο ένα διπολικό τρανζίστορ;

Οι αρχές λειτουργίας του τρανζίστορ πρέπει να μελετηθούν, ξεκινώντας από τη συσκευή του. Εξετάστε τη δομή ενός τρανζίστορ npn, η οποία φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Όπως μπορείτε να δείτε, περιέχει τρία στρώματα: δύο με αγωγιμότητα τύπου n και ένα με τύπο p. Ο τύπος αγωγιμότητας των στρωμάτων καθορίζεται από τον βαθμό ντόπινγκ με ειδικές ακαθαρσίες διαφόρων τμημάτων του κρυστάλλου πυριτίου. Ο πομπός τύπου n είναι πολύ ντοπαρισμένος για να λαμβάνει πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια ως κύριους φορείς ρεύματος. Η πολύ λεπτή βάση τύπου p είναι ελαφρώς ντοπαρισμένη με ακαθαρσίες και έχει υψηλή αντοχή, ενώ ο συλλέκτης τύπου n είναι πολύ ντοπαρισμένος για να του δώσει χαμηλή αντίσταση.

Πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ

Ο καλύτερος τρόπος για να τα γνωρίσετε είναι με πειραματισμό. Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα ενός απλού κυκλώματος.

Χρησιμοποιεί ένα τρανζίστορ ισχύος για τον έλεγχο της λάμπας. Θα χρειαστείτε επίσης μια μπαταρία, έναν μικρό λαμπτήρα φακού περίπου 4,5 V / 0,3 A, ένα ποτενσιόμετρο μεταβλητής αντίστασης (5K) και μια αντίσταση 470 ohm. Αυτά τα εξαρτήματα πρέπει να συνδεθούν όπως φαίνεται στο σχήμα στα δεξιά του διαγράμματος.

Γυρίστε το ρυθμιστικό του ποτενσιόμετρου στη χαμηλότερη θέση. Αυτό θα μειώσει την τάση βάσης (μεταξύ βάσης και γείωσης) σε μηδέν βολτ (U BE = 0). Η λάμπα δεν ανάβει, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει ρεύμα μέσω του τρανζίστορ.

Εάν τώρα γυρίσετε τη λαβή από την κάτω θέση της, τότε το UBE αυξάνεται σταδιακά. Όταν φτάσει τα 0,6 V, το ρεύμα αρχίζει να ρέει στη βάση του τρανζίστορ και η λάμπα αρχίζει να λάμπει. Όταν η λαβή μετακινηθεί περαιτέρω, η τάση U BE παραμένει στα 0,6 V, αλλά το ρεύμα βάσης αυξάνεται και αυτό αυξάνει το ρεύμα μέσω του κυκλώματος συλλέκτη-εκπομπού. Εάν η λαβή μετακινηθεί στην επάνω θέση, η τάση στη βάση θα αυξηθεί ελαφρώς στα 0,75 V, αλλά το ρεύμα θα αυξηθεί σημαντικά και η λάμπα θα λάμπει έντονα.

Και αν μετρήσεις τα ρεύματα του τρανζίστορ;

Αν συμπεριλάβουμε ένα αμπερόμετρο μεταξύ του συλλέκτη (C) και της λάμπας (για τη μέτρηση I C), ένα άλλο αμπερόμετρο μεταξύ της βάσης (B) και του ποτενσιόμετρου (για τη μέτρηση I B) και ένα βολτόμετρο μεταξύ του κοινού καλωδίου και της βάσης και επαναλάβετε το ολόκληρο το πείραμα, μπορούμε να πάρουμε μερικά ενδιαφέροντα δεδομένα. Όταν το κουμπί του ποτενσιόμετρου βρίσκεται στη χαμηλότερη θέση του, το U BE είναι 0 V, όπως και τα ρεύματα I C και I B . Όταν μετακινείται η λαβή, αυτές οι τιμές αυξάνονται έως ότου το φως αρχίσει να λάμπει, όταν είναι ίσες: U BE = 0,6 V, I B = 0,8 mA και I C = 36 mA.

Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε τις ακόλουθες αρχές λειτουργίας τρανζίστορ από αυτό το πείραμα: ελλείψει θετικής τάσης πόλωσης (για τύπου npn) στη βάση, τα ρεύματα μέσω των ακροδεκτών του είναι μηδενικά, και παρουσία τάσης βάσης και ρεύμα, οι αλλαγές τους επηρεάζουν το ρεύμα στο κύκλωμα συλλέκτη-εκπομπού.

Τι συμβαίνει όταν το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο

Κατά την κανονική λειτουργία, η τάση που εφαρμόζεται στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού κατανέμεται έτσι ώστε το δυναμικό της βάσης (τύπου p) να είναι περίπου 0,6 V υψηλότερο από αυτό του πομπού (n-type). Ταυτόχρονα, εφαρμόζεται μια τάση προς τα εμπρός σε αυτή τη διασταύρωση, είναι πολωμένη προς τα εμπρός και ανοιχτή για ροή ρεύματος από τη βάση προς τον πομπό.

Μια πολύ υψηλότερη τάση εφαρμόζεται στη διασταύρωση βάσης-συλλέκτη, με το δυναμικό του συλλέκτη (n-type) να είναι υψηλότερο από αυτό της βάσης (p-type). Άρα εφαρμόζεται αντίστροφη τάση στη διασταύρωση και έχει αντίστροφη πόλωση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα μάλλον παχύ στρώμα χωρίς ηλεκτρόνια στον συλλέκτη κοντά στη βάση όταν εφαρμόζεται τάση τροφοδοσίας στο τρανζίστορ. Ως αποτέλεσμα, δεν ρέει ρεύμα μέσω του κυκλώματος συλλέκτη-εκπομπού. Η κατανομή των φορτίων στις ζώνες μετάβασης του τρανζίστορ npn φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Ποιος είναι ο ρόλος του ρεύματος βάσης;

Πώς να κάνουμε την ηλεκτρονική μας συσκευή να λειτουργεί; Η αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ είναι να επηρεάζει το ρεύμα βάσης στην κατάσταση της κλειστής διασταύρωσης βάσης-συλλέκτη. Όταν η διασταύρωση βάσης-εκπομπού είναι πολωμένη προς τα εμπρός, ένα μικρό ρεύμα θα ρέει στη βάση. Εδώ, οι φορείς του είναι θετικά φορτισμένες τρύπες. Συνδυάζονται με ηλεκτρόνια που προέρχονται από τον πομπό για να παρέχουν το ρεύμα IBE. Ωστόσο, λόγω του γεγονότος ότι ο πομπός είναι πολύ ντοπαρισμένος, πολλά περισσότερα ηλεκτρόνια ρέουν από αυτόν στη βάση από αυτά που μπορούν να συνδυαστούν με οπές. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μεγάλη συγκέντρωση ηλεκτρονίων στη βάση, και τα περισσότερα από αυτά τη διασχίζουν και εισέρχονται στο στρώμα συλλέκτη που έχει εξαντληθεί από ηλεκτρόνια. Εδώ, πέφτουν υπό την επίδραση ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου που εφαρμόζεται στη διασταύρωση βάσης-συλλέκτη, περνούν από το στρώμα που έχει εξαντληθεί από ηλεκτρόνια και τον κύριο όγκο του συλλέκτη στην έξοδό του.

Οι αλλαγές στο ρεύμα που ρέει στη βάση επηρεάζουν τον αριθμό των ηλεκτρονίων που έλκονται από τον πομπό. Έτσι, οι αρχές λειτουργίας του τρανζίστορ μπορούν να συμπληρωθούν με την ακόλουθη δήλωση: πολύ μικρές αλλαγές στο ρεύμα βάσης προκαλούν πολύ μεγάλες αλλαγές στο ρεύμα που ρέει από τον πομπό στον συλλέκτη, δηλ. λαμβάνει χώρα ενίσχυση ρεύματος.

Τύποι FET

Στα αγγλικά, ονομάζονται FETs - Τρανζίστορ εφέ πεδίου, τα οποία μπορούν να μεταφραστούν ως "τρανζίστορ εφέ πεδίου". Αν και υπάρχει μεγάλη σύγχυση σχετικά με τα ονόματα για αυτά, υπάρχουν βασικά δύο κύριοι τύποι τους:

1. Με έλεγχο pn-junction. Στην αγγλική βιβλιογραφία, αναφέρονται ως JFET ή Junction FET, το οποίο μπορεί να μεταφραστεί ως "τρανζίστορ εφέ πεδίου σύνδεσης". Διαφορετικά ονομάζονται JUGFET ή Junction Unipolar Gate FET.

2. Με μονωμένη πύλη (αλλιώς τρανζίστορ MOS ή MIS). Στα αγγλικά, ονομάζονται IGFET ή Insulated Gate FET.

Εξωτερικά, μοιάζουν πολύ με τα διπολικά, κάτι που επιβεβαιώνεται από την παρακάτω φωτογραφία.

Συσκευή FET

Όλα τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μπορούν να ονομαστούν συσκευές UNIPOLE, επειδή οι φορείς φόρτισης που σχηματίζουν το ρεύμα μέσω αυτών είναι του μοναδικού τύπου για ένα δεδομένο τρανζίστορ - είτε ηλεκτρόνια είτε "οπές", αλλά όχι και τα δύο ταυτόχρονα. Αυτό διακρίνει την αρχή της λειτουργίας ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου από ένα διπολικό, στο οποίο το ρεύμα παράγεται ταυτόχρονα και από τους δύο αυτούς τύπους φορέων.

Οι φορείς ρεύματος ρέουν σε FET με μια ένωση ελέγχου pn κατά μήκος ενός στρώματος πυριτίου χωρίς συνδέσεις pn, που ονομάζεται κανάλι, με αγωγιμότητα είτε τύπου n είτε p μεταξύ δύο ακροδεκτών, που ονομάζονται "πηγή" και "αποχέτευση" - ανάλογα του εκπομπού και συλλέκτη ή ακριβέστερα, η κάθοδος και η άνοδος της τριόδου κενού. Η τρίτη έξοδος - μια πύλη (ανάλογη με ένα πλέγμα τριόδου) - συνδέεται με ένα στρώμα πυριτίου με διαφορετικό τύπο αγωγιμότητας από αυτό του καναλιού πηγής-αποχέτευσης. Η δομή μιας τέτοιας συσκευής φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου; Η αρχή λειτουργίας του είναι να ελέγχει τη διατομή του καναλιού εφαρμόζοντας τάση στη διασταύρωση πύλης-καναλιού. Έχει πάντα αντίστροφη πόλωση, επομένως το τρανζίστορ δεν αντλεί σχεδόν καθόλου ρεύμα μέσω του κυκλώματος πύλης, ενώ μια διπολική συσκευή χρειάζεται ένα ορισμένο ποσό ρεύματος βάσης για να λειτουργήσει. Όταν αλλάζει η τάση εισόδου, η περιοχή της πύλης μπορεί να επεκταθεί, εμποδίζοντας το κανάλι πηγής-αποχέτευσης μέχρι να κλείσει εντελώς, ελέγχοντας έτσι το ρεύμα αποστράγγισης.