Një tranzistor është një pajisje gjysmëpërçuese. Ai mund t’i bëjë sinjalet elektronike më të forta ose t’i ndezë dhe fikë ato. Mund ta mendoni si një çelës drite. Një veprim i vogël mund të kontrollojë një rrjedhë shumë më të madhe të energjisë elektrike. Tranzistorët funksionojnë si çelësa dhe amplifikatorë. Ato ju lejojnë të kontrolloni rryma ose tensione të mëdha me një sinjal shumë të vogël. Këto pjesë të vogla janë kudo. Telefoni dhe kompjuteri juaj kanë nevojë për miliarda tranzistorë për të funksionuar.
Processor | Vlerësimi i Numrit të Transistorëve |
|---|---|
Apple A17 | Rreth dy herë më shumë se Kirin 9000 |
HiSilicon Kirin 9000 | Më pak transistorë se Apple A17 |
Çfarë është një transistor
Përcaktim
Një tranzistor funksionon si një portë e vogël në elektronikë. Ai ndihmon në kontrollin e mënyrës se si lëviz energjia elektrike në një qark. Kjo pajisje mund t'i bëjë sinjalet më të forta ose t'i ndezë dhe fikë ato. Brenda, ka tre shtresa të bëra nga material gjysmëpërçues. Këto shtresa janë konfiguro si PNP ose NPNShtresa e mesme është pjesa e kontrollit. Nëse ndryshoni hyrjen këtu, ajo ndryshon rrymën në shtresat e tjera.
Transistorët kanë tre pjesë kryesore:
emitter
Bazë
Koleksionist
Një tension ose rrymë e vogël në bazë kontrollon një rrymë më të madhe midis emetuesit dhe kolektorit. Kjo është arsyeja pse Transistorët janë kaq të rëndësishëm në elektronikë. Ato i gjeni pothuajse në çdo pajisje moderne.
Këshillë: Mendojeni një tranzistor si një kontrollues. Një sinjal i vogël i tregon nëse duhet të rrjedhë një rrymë më e madhe.
Transistorët mund ta bëjnë një sinjal më të fortë. Fuqia e daljes mund të jetë shumë më e madhe se fuqia e hyrjes. Kjo është arsyeja pse radiot, kompjuterët dhe telefonat përdorin transistorë.
Tranzistori përdor material gjysmëpërçues.
Ka tre terminale për t'u lidhur me një qark.
Dopingu ndryshon gjysmëpërçuesin në mënyrë që transistori të funksionojë siç duhet.
Roli në Qarqe
Transistorët kryejnë shumë funksione në qarqet analoge dhe dixhitale. Ata mund t'i bëjnë sinjalet më të forta, të ndërrojnë rrymat dhe të ndërtojnë porta logjike. Në qarqet analoge, transistorët përforcojnë sinjalet e dobëta. Për shembull, altoparlantët përdorin transistorë për ta bërë muzikën më të lartë. Në qarqet dixhitale, transistorët punojnë si çelësa. Ata ndezin dhe fikin sinjalet në mënyrë që kompjuterët të mund të përpunojnë informacionin.
Ja një tabelë që tregon se si funksionojnë transistorët në lloje të ndryshme qarqesh:
Lloji i qarkut | Rolet kryesore të transistorëve | Shembuj të aplikacioneve |
|---|---|---|
Analog | Përforcim | Amplifikatorë audio, transmetues RF |
Filtrim | Qarqet e filtrimit të sinjalit | |
ulje | Transmetimi AM/FM | |
Dixhital | Portat Logjike | DHE, OSE, JO porta |
Switching | Kontrolluesit e motorëve, mikroprocesorët |
Transistorët ndryshuan shumë elektronikën. Më parë, njerëzit përdornin tuba vakumi. Këto tuba ishin të mëdha dhe përdornin shumë energji. Kur Bell Labs shpiku tranzistorin në vitin 1947, qarqet u zvogëluan dhe funksionuan më mirë. Tani, qarqet e integruara kanë shumë tranzistorë së bashku. Kjo i bëri të mundur kompjuterët, telefonat inteligjentë dhe udhëtimet në hapësirë.
Shënim: Moduli hënor Apollo 11 kishte qarqe të integruara me transistorë. Kjo i ndihmoi astronautët të uleshin në hënë në mënyrë të sigurt.
Transistorët ndihmojnë që pajisjet të jenë të shpejta, të vogla dhe të përdorin më pak energji. Transistorët përdoren kur përdoret një makinë llogaritëse, kur dëgjohet muzikë ose kur dërgohen mesazhe me tekst.
Si funksionojnë transistorët
Funksioni i ndërrimit
Transistorët ndodhen brenda shumë gjërave që përdorni çdo ditë. Ju nuk i shihni, por janë aty. Ato veprojnë si çelësa të vegjël në pajisjet tuaja. Kur shtypni një buton në telefonin tuaj, transistorët ndihmojnë në ndezjen ose fikjen e gjërave. Mendoni për një tranzistor si një rubinet. Nëse e hapni rubinetin, rrjedh ujë. Nëse e mbyllni, uji ndalet. Në elektronikë, transistorët kontrollojnë mënyrën e lëvizjes së rrymës, ashtu si një rubinet kontrollon ujin.
Transistorët funksionojnë si çelësa në dy mënyra kryesore. Njëra mënyrë quhet modaliteti i ndërprerjes. Në këtë modalitet, tranzistori është si një çelës i hapur. Asnjë rrymë nuk lëviz midis kolektorit dhe emetuesit. Mënyra tjetër quhet modaliteti i ngopjes. Këtu, tranzistori është si një çelës i mbyllur. Rryma më e madhe rrjedh nëpër të. Ky veprim i ndezjes dhe fikjes ju lejon të kontrolloni sinjalet elektrike në qarqe.
Këshillë: Transistorët mund të ndërrohen shumë shpejt dhe pothuajse nuk bëjnë asnjë zhurmë. Kjo është arsyeja pse pajisjet e reja elektronike i përdorin ato në vend të çelësave të vjetër.
Ja disa vende në jetën reale ku transistorët veprojnë si çelësa:
Procesorët e kompjuterëve i përdorin ato për të kaluar shumë shpejt.
Ato ndihmojnë në kontrollin e releve në makina dhe makineri shtëpiake.
Çelësat e tranzistorit janë të vegjël, të lehtë dhe të lirë, kështu që janë në pothuajse çdo pajisje.
Nëse dërgoni një tension të vogël në bazën e një NPN tranzitor, ndizet. Pastaj mund të rrjedhë rrymë. Nëse e hiqni tensionin, tranzistori fiket. Kjo ju lejon të kontrolloni rrymat e mëdha me sinjale të vogla.
Funksioni i amplifikatorit
Transistorët gjithashtu mund t’i bëjnë sinjalet e dobëta më të forta. Ato përdoren si amplifikatorë. Për shembull, kur luani muzikë, transistorët e përforcojnë zërin në mënyrë që ta dëgjoni. Në një radio, transistorët e bëjnë sinjalin e antenës mjaftueshëm të fortë që ta dëgjoni.
Një sinjal i vogël shkon në bazën ose portën e tranzistorit. Ky sinjal i vogël kontrollon një rrymë më të madhe nga kolektori në emetues. Sinjali i daljes bëhet mjaftueshëm i fortë për altoparlantë ose kufje. Këtë e shihni te pedalet e kitarës. Një tranzistor i vetëm e bën tingullin e dobët të kitarës më të lartë.
Shënim: Një tranzistor ka nevojë për tensionin e duhur për të funksionuar si amplifikator. Kjo quhet polarizim. Pjesa bazë-emiter duhet të ketë rreth 0.6V deri në 0.7V për transistorët e silikonit. Tensioni kolektor-emiter duhet të jetë mjaftueshëm i lartë që sinjali të lëvizë lart e poshtë.
Ja një tabelë që tregon diapazonin e fitimit për një amplifikator me emetues të përbashkët:
Lloji i fitimit | Fitimi minimal | Fitimi maksimal |
|---|---|---|
Përforcues i zakonshëm i emetuesve | -5.32 | -218 |
Transistorët gjenden në pajisjet audio, ku i bëjnë sinjalet e mikrofonit më të larta pa shtuar zhurmë. Ato ndihmojnë gjithashtu me kontrollet e tonit, duke ju lejuar të ndryshoni frekuencat e ulëta, të mesme dhe të larta.
Kontrolli aktual
Transistorët ju ndihmojnë të kontrolloni se sa rrymë lëviz në një qark. Ato përdoren për të menaxhuar rrymën midis pjesëve të ndryshme të një pajisjeje. Çdo tranzistor ka tre terminale. Për një BJT, këto janë emetuesi, baza dhe kolektori. Për një FET, ato janë burimi, porta dhe kulluesi.
Ja se si transistorët kontrollojnë rrymën dhe tensionin:
Ju dërgoni një rrymë të vogël në bazën e një BJT ose një tension në portën e një FET.
Ky hyrje e vogël kontrollon një rrymë shumë më të madhe nga kolektori në emetues ose nga kulluesi në burim.
Mund ta ndizni ose fikni tranzistorin duke ndryshuar hyrjen, njësoj si të hapni një rubinet për të kontrolluar ujin.
Këshillë: Lidhja midis rrymës bazë dhe rrymës së kolektorit në një BJT është e rëndësishme. Një rrymë e vogël bazë mund të kontrollojë një rrymë kolektorësh shumë më të madhe. Kjo quhet amplifikim dhe tregon se si transistorët kontrollojnë sinjalet.
Transistorët përdorin materiale gjysmëpërçuese për të punuar. Gjysmëpërçuesit ju lejojnë të kontrolloni shumë mirë tensionin dhe rrymën. Këtë e shihni në kompjuterë, telefona dhe madje edhe në mjetet hapësinore.
Kur përdorni transistorë, mund të kontrolloni tensionin dhe rrymën në shumë mënyra. Mund të ndërroni sinjalet, t'i bëni ato më të forta ose të menaxhoni fuqinë në një qark. Kjo i bën transistorët pjesët kryesore të elektronikës moderne.
Pjesët e tranzistorit
Përbërësit kryesorë
Çdo tranzistor ka tre pjesë kryesoreÇdo pjesë bën diçka të rëndësishme. Këto pjesë punojnë së bashku për të lëvizur energjinë elektrike në pajisje.
Komponent | Përshkrim |
|---|---|
emitter | Dërgon elektrone, ka shumë doping, është bërë nga bakri ose alumini. |
Bazë | Kontrollon rrjedhën, ka pak doping, lejon që elektronet të lëvizin nga emetuesi në kolektor. |
Koleksionist | Mbledh elektrone, më të mëdha se emetuesi dhe baza, ka disa dopaminime, të bëra nga silici ose alumini. |
Emituesi jep elektrone ose vrima. Baza është e hollë dhe kontrollon rrjedhën. Vetëm disa bartës ngarkese mund të kalojnë nëpër bazë. Kolektori merr elektrone ose vrima nga emetuesi. Madhësia dhe materiali i secilës pjesë ndryshojnë se sa mirë funksionon tranzistori. Kur përdorni një tranzistor si çelës, baza vendos nëse rryma lëviz nga emetuesi në kolektor. Si një amplifikator, një sinjal i vogël në bazë krijon një sinjal më të madh në kolektor.
Këshillë: Mënyra se si i konfiguroni këto pjesë dhe nga çfarë janë bërë ato përcakton nëse transistori funksionon si çelës apo si përforcues.
Material gjysmëpërçues
Transistorët përdorin materiale të veçanta të quajtura gjysmëpërçues. Këto materiale ndihmojnë në kontrollin e energjisë elektrike. Silici është gjysmëpërçuesi më i zakonshëm. Silici gjendet në pothuajse çdo pajisje elektronike sepse është i lirë dhe funksionon mirë.
Ja disa materiale të përdorura për transistorët:
Germaniumi u përdor për herë të parë në gjysmëpërçues.
Siliconi u bë popullor në vitet 1950 sepse është i lehtë për t’u gjetur dhe funksionon më mirë.
Arsenuri i galiumit përdoret për elektronikë të shpejtë, por është i vështirë për t'u prodhuar.
Silici është i mirë sepse përballon nxehtësinë dhe është i lehtë për t’u marrë. Germaniumi ndihmoi transistorët e hershëm, por shkrihet lehtë dhe nuk është i qëndrueshëm. Arsenuri i galiumit është më i mirë për qarqet shumë të shpejta, si ato në satelitë ose kulla celulare.
Materiali që zgjidhni ndryshon shpejtësinë dhe cilësinë e funksionimit të transistorit tuaj. Materialet me lëvizshmëri të lartë lejojnë që ngarkesa të lëvizë shpejt, kështu që pajisjet të funksionojnë më shpejt. Disa materiale të reja, si gjysmëpërçuesit magnetikë, madje mund të ruajnë memorie brenda transistorit.
Shënim: Lloji i gjysmëpërçuesit që zgjidhni mund t'i bëjë pajisjet më të shpejta, më të vogla dhe më të forta.
Llojet e tranzistorëve
Transistorët kanë forma dhe lloje të ndryshme. Shumica e elektronikës përdorin dy lloje kryesore. Secili lloj kryen një punë të veçantë. Të mësuarit rreth tyre ju ndihmon të kuptoni se si funksionojnë pajisjet.
BJT
Një lloj kryesor është tranzistor i bashkimit bipolarNjerëzit e quajnë shkurt BJT. Ky tranzistor përdor elektrone dhe vrima për të lëvizur rrymën. Ju e kontrolloni atë duke dërguar një rrymë të vogël në bazë. BJT-të janë të mira për t'i bërë sinjalet e dobëta më të forta. Ato gjithashtu ndihmojnë në ndezjen dhe fikjen e gjërave.
Ja një tabelë me karakteristikat e rëndësishme të BJT-ve:
Karakteristikë | Përshkrim |
|---|---|
Rryma e ndërprerjes së kolektorit (ICBO) | Rryma në kolektor kur ka tension dhe emetuesi është i hapur. |
Rryma e ndërprerjes së emetuesit (IEBO) | Rryma në emetues kur ka tension dhe kolektori është i hapur. |
Fitimi i rrymës DC (hFE) | Rryma e kolektorit e pjesëtuar me rrymën e bazës kur emetuesi është i tokëzuar. |
Tensioni i ngopjes së kolektorit-emiterit (VCE(sat)) | Tensioni kur tranzistori është i ngopur në kushte të caktuara. |
Tensioni i ngopjes së emetuesit bazë (VBE(sat)) | Tensioni midis bazës dhe emetuesit në gjendje ngopjeje në kushte të caktuara. |
Frekuenca e tranzicionit (fT) | Frekuenca ku fitimi i rrymës është 1 me emetuesin e tokëzuar. |
Kapaciteti i daljes së kolektorit (Cob) | Kapaciteti i bazës së kolektorit i matur në kushte të caktuara. |
Shifra e zhurmës (NF) | Raporti i sinjalit ndaj zhurmës në hyrje dhe dalje, i gjetur me anë të një formule. |
Ju shihni BJT në shumë vende:
amplifiers
Oscillators
Ndërrimi i tensionit të ulët
Amplifikator me kolektor të përbashkët (ndjekës i emetuesit)
Amplifikator me emetues të përbashkët
Amplifikator me bazë të përbashkët
Qarku i ndërrimit
Këshillë: Nëse doni të bëni një amplifikator i thjeshtë, ndoshta do të përdorni një tranzistor kryqëzimi bipolar.
FET
Lloji tjetër kryesor është transistori me efekt fushe. Ju e kontrolloni këtë transistor me tension. FET-et përdorin vetëm një lloj bartësi ngarkese. Ato përdorin më pak energji sesa BJT-të. Transistorët me efekt fushe i gjeni në qarqet dixhitale dhe portat logjike.
Ja një tabelë që krahason transistorët me efekt fushor dhe BJT-të:
tipar | FET | BJT-të |
|---|---|---|
Tipi i Kontrollit | Tensioni i kontrolluar | Kontrolluar rrymën |
Fitimi aktual | ulët | i lartë |
Fitimi i tensionit | i lartë | ulët |
Shpejtësia e ndërrimit | Shpejt | Medium |
Konsumi i energjisë | ulët | i lartë |
Temperatura Koeficienti | Pozitiv | Negativ |
Masat | Të vogla | Të mëdha |
Pengesa input | i lartë | ulët |
Aplikime | Aplikimet e tensionit të ulët | Aplikime me rrymë të ulët |
Kostoja e prodhimit | Më i lartë | Ulët |
Ekzistojnë dy lloje të zakonshme të transistorëve me efekt fushor:
Lloji i FET-it | Përshkrim | Përdorimet tipike |
|---|---|---|
JFET | Një FET i thjeshtë me një kanal të kontrolluar nga një portë e bërë nga një kryqëzim pn. | Përdoret në amplifikatorë dhe çelësa për shkak të impedancës së lartë të hyrjes. |
MOSFET | FET-i më i përdorur me një portë të izoluar për kontroll me fuqi të ulët. | Gjendet në qarqet dixhitale, elektronikën e fuqisë dhe portat logjike. |
Shënim: Transistorët me efekt fushor ndihmojnë pajisjet tuaja të punojnë më shpejt dhe të përdorin më pak energji. I gjeni në kompjuterë, telefona dhe makina.
Çdo lloj transistori ka funksionin e vet. Disa janë më të mirët për t'i bërë sinjalet më të forta. Të tjerët janë të mirë për ndërrimin e shpejtë të gjërave. Njohja e ndryshimit ju ndihmon të zgjidhni transistorin e duhur për projektin tuaj.
Rëndësia e transistorëve
Ndikimi në teknologji
Transistorët kanë ndryshuar botën në të cilën jetoni. Këto pajisje të vogla e bënë teknologjinë më të mirë dhe më të lehtë për t’u përdorur. Kur shkencëtarët krijuan transistorin e parë në vitin 1947, kjo nxori në pah shumë ide të reja. Përpara transistorëve, njerëzit përdornin tuba vakumi. Tubat e vakumit ishin të mëdhenj dhe prisheshin shpesh. Transistorët e bënë elektronikën më të vogël dhe më të besueshme.
Transistorët ndihmuan në bërjen pajisjet elektronike shumë më të vogla. Tani keni kompjuterë, telefona inteligjentë dhe orë inteligjente falë tyre.
Epoka dixhitale filloi me transistorët. Ato na lejuan të ruanim dhe të përdornim shumë informacion.
Transistorët zunë vendin e tubave të vakumit. Kjo i bëri gjërat më të mira në komunikim, argëtim, kujdes shëndetësor dhe shkencë.
Inteligjenca artificiale dhe Interneti i Gjërave kanë nevojë për transistorë. Këto fusha vazhdojnë të rriten ndërsa transistorët bëhen më të vegjël dhe më të fortë.
Mund të shihni se si transistorët ndryshuan gjërat duke parë këto momente të mëdha:
Viti | Moment historik | Përshkrim |
|---|---|---|
1947 | Transistori i Parë | Shkencëtarët e Bell Labs krijuan tranzistorin e parë funksional. |
1955 | Pasivimi i sipërfaqes | Kjo bëri të mundur krijimin e shumë qarqeve të integruara. |
1959 | MOSFET-i i parë | Tani mijëra transistorë mund të futeshin në një çip të vetëm. |
1963 | Shpikja e CMOS | Kjo ndihmoi në krijimin e çipave kompjuterikë dhe memories për kompjuterët. |
Përdorimet e përditshme
Transistorët përdoren gjatë gjithë kohës, edhe nëse nuk vihen re. Ato gjenden brenda pothuajse çdo gjëje elektronike në shtëpi ose shkollë. Ja disa shembuj:
Kompjuterët kanë miliona ose miliarda transistorë në çipat e tyre.
Telefonat inteligjentë përdorin transistorë për të punuar shpejt dhe për të ruajtur fotot dhe aplikacionet tuaja.
Televizorët kanë nevojë për transistorë për t'i bërë sinjalet më të forta dhe për të ndryshuar kanalet.
Radiot përdorin transistorë për ta bërë zërin më të lartë dhe për t'ju ndihmuar të zgjidhni stacionet.
Kamerat dixhitale kanë transistorë në sensorët dhe çipat e tyre.
Çipat modernë mund të kenë miliarda transistorë. Disa çipa të rinj kanë mbi 60 miliardë. Numri i transistorët në një CPU mund të jetë miliona ose miliarda, varësisht nga ajo për çfarë përdoret.
Sa herë që dërgoni mesazhe, shikoni një video ose luani një lojë, përdorni transistorë. Këto pjesë të vogla i bëjnë pajisjet tuaja të preferuara të funksionojnë.
Transistorët e ndryshojnë jetën tuaj në shumë mënyra. I gjeni në çdo pajisje dixhitale që përdorni.
Transistorët i ndihmojnë kompjuterët të punojnë duke u ndezur dhe fikur shpejt.
Ato i bëjnë sinjalet e dobëta më të forta në mënyrë që të dëgjoni më mirë muzikën ose zërat.
Ato e mbajnë energjinë të sigurt në shumë makina.
Ato e shndërrojnë energjinë e baterisë në energji që mund ta përdorni.
Transistorët ndihmojnë që pajisjet të jenë më të vogla dhe më të shpejta. Ato gjithashtu i bëjnë ato të funksionojnë më mirë.
Ata filluan epokën dixhitale dhe ndihmuan në rritjen e teknologjisë në mjekësi, komunikim dhe jetën e përditshme.
Kur përdorni telefonin ose kompjuterin tuaj, mos harroni se transistorët e ndihmojnë atë të funksionojë.
FAQ
Çfarë bën një tranzistor në telefonin tuaj?
Një tranzistor e lejon telefonin tuaj të përpunojë informacion dhe të ruajë të dhëna. Ai i ndez dhe i fik sinjalet shumë shpejt. Ju përdorni tranzistorë sa herë që hapni një aplikacion ose dërgoni një mesazh.
Pse transistorët i bëjnë pajisjet më të vogla?
Transistorët zënë më pak hapësirë sesa llambat e vjetra të vakumit. Ju mundeni përshtaten me miliarda prej tyre në një çip. Kjo ju ndihmon të mbani pajisje të fuqishme në xhep.
A mund të gjeni transistorë në objektet e përditshme?
Po! E sheh! transistorët në kompjuterë, televizorë, radio dhe madje edhe lodra. Ato i ndihmojnë këto pajisje të funksionojnë më mirë dhe të përdorin më pak energji.
Si e dini nëse një transistor po funksionon?
Mund ta testosh një tranzistor me një multimetër. Nëse sheh tensionin e duhur midis terminaleve, transistori yt funksionon. Nëse jo, mund të duhet ta zëvendësosh.
Cili është ndryshimi midis një BJT dhe një FET?
Tipi | Kontrolluar nga | Përdorimi i zakonshëm |
|---|---|---|
BJT | Aktual | amplifiers |
FET | tension | Qarqet dixhitale |
Këshillë: Zgjidhni një BJT për sinjale të forta. Zgjidhni një FET për ndërrim të shpejtë.
