Transistor

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Le transistor est un dispositif électronique semiconductor qu'accomplit des fonctions de amplificador, oscilador, conmutador ou rectificador. Le terme "transistor" il est la contraction en anglais de transfer resistor ("résistance de transfert"). il actuellement se les trouve pratiquement en tous les engins domestiques d'usage quotidien: radios, téléviseurs, grabadoras, reproducteurs d'audio et video, fours de micro-ondes, machines à laver, automobiles, équipes de réfrigération, alarmes, montres de cuarzo, computadoras, calculatrices, imprimantes, lumières fluorescentes, équipes de rayons X, tomógrafos, ecógrafos, reproducteurs mp3, cellulaires, etc.

Sommaire 1 Histoire 2 Types de transistor 2.1 Transistor De pointe de contact 2.2 Transistor D'union bipolar 2.3 Transistor D'union unipolar 2.4 Transistor D'effet de champ 2.5 Fototransistor 3 Transistores Et électronique de puissance 4 Le transistor comme amplificador 4.1 Émetteur commun 4.2 Base commune 4.3 Colector Communes 5 Le transistor face à la soupape termoiónica 6 Voyez-vous aussi 7 Tu raccordes externes

Histoire

a Été le remplaçant de la soupape termoiónica de trois electrodos ou triodo, le transistor bipolar a été inventé dans les Laboratoires Bell de EE. UU. En décembre de 1947 par John Bardeen, Walter Houser Brattain et William Bradford Shockley, qui ont été galardonados avec le Prix Nobel de Physicienne en 1956.

Ils S'ont au début usé transistores bipolares et s'ont après inventé les dénommés transistores d'effet de champ (FET). En les derniers, le courant entre la source et la perte (colector) se contrôle en usant un champ électrique (sortie et perte (colector) mineures). Finalement, il est apparu le semiconductor métal-óxido FET (MOSFET). Les MOSFET ont permis une création extrêmement compacte, nécessaire pour les circuits hautement intégrés (IC). Aujourd'hui la plupart des circuits ils se bâtissent avec la dénommée technologie CMOS (semiconductor métal-óxido complémentaire). La technologie CMOS est une création avec deux différents MOSFET (MOSFET de chaîne n et p), que se complètent mutuellement et ils consomment très peu de courant dans un fonctionnement sans charge.

Le transistor figure d'un sustrato (usualmente silicium) et trois parts dopadas artificiellement (contaminées avec des matériels spécifiques en des quantités spécifiques) que forment deux unions bipolares, le émetteur qui émet porteurest, le colector que les reçoit ou recolecta et la troisième, qu'est intercalada entre les deux premières, modula le pas de dits porteurs (base). À différence des soupapes, le transistor est un dispositif contrôlé par courant et duquel il s'obtient courant amplifiée. Dans la création de circuits aux transistores se leur envisage un élément actif, à différence des resistorest, capacitorest et inductorest qu'ils sont des éléments passifs. Son fonctionnement seulement peut s'expliquer moyennant mécanicienne cuántica.

De façon simplifiée, le courant qui circule par le "colector" il est fonction amplifiée de laquelle il s'injecte en le "émetteur", mais le transistor seulement gradúa le courant qui circule à travers soi même, si depuis une source de courant continu se nourrit la "base" pour qu'il circule la charge par le "colector", selon le type de circuit que s'utilise. Le facteur d'amplification ou gain remporté entre courant de base et courante de colector, se dénomme Beta du transistor. Autres paramètres à avoir en compte et que sont particuliers de chaque type de transistor sont: Tensions de rupture de Colector Émetteur, de Base Émetteur, de Colector Base, Puissance Maximale, dissipation de chaleur, fréquence de travail, et diverse tables où se grafican les divers paramètres tels comme courant de base, tension Colector Émetteur, tension Basez Émetteur, courant d'Émetteur, etc. Les trois types de schémas basiques pour utilisation analogique des transistores sont émetteur commun, colector commun et base commune.

Modèles posterior au transistor décrit, le transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) ils n'utilisent pas le courant qu'il s'injecte dans le terminal de "base" pour modular le courant d'émetteur ou colector, mais la tension présente dans le terminal de porte ou grille de contrôle et gradúa la conductancia de la chaîne entre les terminaux de Source et Drenador. De cette manière, le courant de sortie dans la charge reliée au Drenador (D) sera fonction amplifiée de la Tension présente entre la Porte (Gate) et Source (Source). Son fonctionnement est analogue au du triodo, avec l'exception qu'en le triodo les équivalents à Porte, Drenador et Source sont Grille, Plaque et Cátodo.

Les transistores d'effet de champ, sont ceux qui ils ont permis l'intégration à grande échelle que nous nous amusons aujourd'hui, pour avoir une idée approchée ils peuvent se fabriquer divers milliers de transistores interconectados par centimètre cadré et dans diverse capes superposées.

Types de transistor

Transistor De pointe de contact

a Été le premier transistor qu'a obtenu gain, inventé en 1947 par J. Bardeen Et W. Brattain. Il figure d'une base de germanio sur laquelle se soutiennent, très ensemble, deux pointes métalliques qui constituent l'émetteur et le colector. Le courant d'émetteur est capable de modular la résistance que se "il voit" en le colector, d'ici le nom de "transfer resistor". Il se base sur des effets de surface, peu connus dans son jour. Il est difficile de fabriquer (les pointes ils s'ajustaient à la main), fragile (un coup pouvait déplacer les pointes) et ronflant. Il A pourtant vécu ensemble avec le transistor d'union (W. Shockley, 1948) En raison de son majeur large de bande. Dans l'actualité a disparu.

Transistor D'union bipolar

Le transistor d'union bipolar, ou BJT par ses sigles en anglais, se fabrique basiquement sur un monocristal de Germanio, Silicium ou Arseniuro de Galio, qu'ont des qualités de semiconductores, été intermède entre des conducteurs comme les métaux et les isolants comme le diamant. Sur le sustrato de vitre, se contaminent en forme très contrôlée trois zones, deux desquelles ils sont du même type, NPN ou PNP, en restant formées deux unions NP.

La zone N avec des éléments donneurs d'électrons (charges négatives) et la zone P d'aceptadores ou "creux" (charges positives). ils normalement s'utilisent comme des éléments aceptadores P à l'Indien (In), Aluminium (Au) ou Galio (Ga) et donneurs N à l'Arsénico (As) ou Fósforo (P).

La configuration de unions PN, donnent comme résultat transistores PNP ou NPN, où la lettre intervient il toujours correspond à la caractéristique de la base, et les autres deux à l'émetteur et au colector que, si bien sont du même type et de signe contraire à la base, ils ont différente pollution entre elles (par le générale, l'émetteur celle-ci beaucoup plus contaminé que le colector).

Le mécanisme qui représente le comportement semiconductor dépendra de dites pollutions, de la geometría associée et du type de technologie de pollution (diffusion gaseosa, epitaxial, etc.) Et du comportement cuántico de l'union.

Transistor D'union unipolar

Tambien Appelé d'effet de champ d'union (JFET), fué le premier transistor d'effet de champ dans la pratique. Il le forme une barre de matériel semiconductor de silicium de type N ou P. Dans les terminaux de la barre il s'établit un contact óhmico, avons ainsi un transistor d'effet de champ type N de la forme la plus basique. Si ils se diffusent deux régions P dans une barre de matériel N et se relient en externe entre soi, il se produira une porte. À un de ces contacts nous lui appellerons surtidor et à l'autre drenador. En appliquant tension positive entre le drenador et le surtidor et en reliant à porte au surtidor, établirons un courant, à celle que nous appellerons courant de drenador avec polarisation zéro. Avec un potentiel négatif de porte à celui que nous appelons tension d'estrangulamiento, cesse la conduite dans la chaîne.

Transistor D'effet de champ

Le transistor d'effet de champ, ou FET par ses sigles en anglais, que contrôle le courant en fonction d'une tension; ils ont grande impedancia d'entrée.

• Transistor D'effet de champ d'union, JFET, bâti moyennant une union PN.
• Transistor D'effet de champ de pale isolée, IGFET, dans celui qui la pale s'isole de la chaîne moyennant un dieléctrico.
• Transistor D'effet de champ MOS, MOSFET, où MOS signifie Métal-Óxido-Semiconductor, dans ce cas la pale est métallique et est séparée de la chaîne semiconductor par une cape d'óxido.

Fototransistor

Les fototransistores sont sensibles à la radiation électromagnétique, en des fréquences proches à la de la lumière.

Transistores Et électronique de puissance

Avec le développement technologique et évolution de l'électronique, la capacité des dispositifs semiconductores pour supporter chaque fois majeurs niveaux de tension et courante a permis son usage en des applications de puissance. Il est ainsi qu'actuellement les transistores sont employés en conversores estáticos de puissance, contrôles pour des moteurs et des clefs de grande puissance (principalement investisseurs), bien que son principal usage est basé sur l'amplification de courant dedans d'un circuit fermé.

Le transistor comme amplificador

Le comportement du transistor se peut voir comme deux diodos (Modèle d'Ebers-Moll), un entre base et émetteur, polarizado en direct et un autre diodo entre base et colector, polarizado en inverse. Ceci veut dire qu'entre base et émetteur nous aurons une tension égale à la tension directe d'un diodo, c'est-à-dire 0,6 à 0,8 V pour un transistor de silicium et quelques 0,4 pour le germanio.

Mais la grâce du dispositif est qu'en le colector aurons un courant proportionnel au courant de base: I_C = β I_B, c'est-à-dire, gain de courant lorsque β>1. Pour transistores normaux de signal, β varie entre 100 et 300.

Alors, ils existent trois configurations pour l'amplificador:

Émetteur commun

Le signal s'applique à la base du transistor et s'extrait par le colector. L'émetteur se relie aux masses autant du signal d'entrée comme à la de sortie. Dans cette configuration s'a gain autant de tension comme de courante et grande impedancia d'entrée. En cas d'avoir résistance d'émetteur, R_Et > 50 Ω, et pour des fréquences basses, la ganacia en tension s'approche assez bien par la suivante expression:  ; et l'impedancia de sortie, par R_C

Comme la base est reliée à l'émetteur par un diodo en direct, entre ils pouvons supposer une tension soutenue, V_g. nous aussi supposerons que β il est soutenu. nous alors devons la tension d'émetteur est: V_Et = V_B − V_g

Et le courant d'émetteur: .

Le courant d'émetteur est égal à la de colector plus la de base: . En vidant

La tension de sortie, qu'est la de colector se calcule comme:

Comme β >> 1, se peut approcher: et, alors,

Que nous pouvons écrire comme

Nous voyons que la part est soutenu (ne dépend pas du signal d'entrée), et la part nous donne le signal de sortie. Le signe négatif indique que le signal de sortie est desfasada 180º à l'égard de la d'entrée.

Enfin, le gain reste:

Le courant d'entrée, , qu'approchons par .

En supposant que V_B>>V_g, pouvons écrire:

Et l'impedancia d'entrée:

Pour avoir en compte l'influence de fréquence ils se doivent utiliser des modèles de transistor plus élaborés. Il est très fréquent user le modèle en pi.

Base commune

Le signal s'applique à l'émetteur du transistor et s'extrait par le colector. La base se relie aux masses autant du signal d'entrée comme à la de sortie. Dans cette configuration s'a ganacia seulement de tension. L'impedancia d'entrée est basse et le gain de courant quelque chose moindre qu'un, en raison de que part du courant d'émetteur sort par la base. Si nous ajoutons une résistance d'émetteur, que peut être la propre impedancia de sortie de la source de signal, une analyse similaire au réalisé dans le cas d'émetteur commun, nous donne le gain approché suivant: .

La base commune s'a l'habitude d'utiliser pour adapter sources de signal de basse impedancia de sortie comme, par exemple, microphones dynamiques.

Colector Communes

Le signal s'applique à la base du transistor et s'extrait par l'émetteur. Le colector se relie aux masses autant du signal d'entrée comme à la de sortie. Dans cette configuration s'a gain de courant, mais ne de tension qu'est légèrement inférieure à l'unité. Cette configuration multiplie l'impedancia de sortie par 1/β.

Le transistor face à la soupape termoiónica

Avant de l'apparition du transistor les ingénieurs utilisaient éléments actifs appelés soupapes termoiónicas. Les soupapes ont caractéristiques électriques similaires à la des transistores d'effet de champ (FET): le courant qui les traverse dépend de la tension en le borne de commando, appelé grillage. Les raisons pour lesquelles le transistor a remplacé à la soupape termoiónica sont diverses:

• Les soupapes précisent des tensions très grandes, de l'ordre des centenas de voltios, que sont létaux pour l'être humain.
• Les soupapes consomment beaucoup d'énergie, ce que les revient particulièrement peu utiles pour l'usage avec des batteries.
• Probablement, un des problèmes les plus importants ait été le poids. Le châssis nécessaire pour loger les soupapes et les transformadores requis pour son fonctionnement ajoutaient un poids important, qu'il allait depuis quelques kilos à des dizaines de kilos.
• Le temps moyen entre tu faillis des soupapes termoiónicas est très court comparé avec le de les transistores, surtout à cause de la chaleur générée.
• Les soupapes présentent une certain retard en commencer à fonctionner, puisqu'ils précisent être chauds pour établir la conduite.
• Le transistor est intrínsecamente insensible au effet microfónico, très fréquent dans les soupapes.
• Les transistores sont plus petits que les soupapes, même que les nuvistorest. Bien que il existe unanimité sur ce point, convient faire une exception: dans le cas de dispositifs de puissance, ceux-ci ils doivent porter un disipador, de sorte que la taille qui s'y a d'envisager est le de le dispositif (soupape ou transistor) plus le du disipador. Comme les soupapes peuvent fonctionner à des températures plus élevées, l'efficacité du disipador est majeur en elles qu'en les transistores, avec ce que suffit un disipador beaucoup plus petit.
• Les transistores travaillent avec impedancias basses, ou soit avec tensions réduites et courantes grandes; alors que les soupapes présentent impedancias élevées et donc travaillent avec des grandes tensions petits courants.
• Enfin, le coût des transistores ne seulement était très inférieur, mais qu'il racontait avec la promesse de que continuerait à descendre (comme est en fait arrivé) avec suffisante recherche et développement.

Comme exemple de tous ces inconvénients se peut citer à la première computadora digitale, appel ENIAC. Il était une équipe qu'il pesait plus de trente tonnes et il consommait 200 kilovatios, suffisantes pour nourrir une petite ville. Il avait autour de 18.000 soupapes, desquelles quelqu'unes se brûlaient chaque jour, en précisant une logistique et une organisation importantes.

Lorsque le transistor bipolar a été inventé en 1947, a été envisagé une révolution. Petit, rapide, fiable, peu coûteux, sobre dans ses besoins d'énergie, a remplacé progressivement à la soupape termoiónica pendant le décennie de 1950, mais ne de le tout. Certes, pendant les ans 1960, quelques fabricants continuèrent à utiliser des soupapes termoiónicas en des équipes de radio de gamme grande, comme Collins et Drake; après le transistor a déplacé à la soupape des transmisores mais ne de le tout des amplificadores de radiofrecuencia. Autres fabricants, d'équipe d'audio cette fois, comme Fender, continuèrent à utiliser des soupapes en amplificadores d'audio pour des guitares. Les raisons de la survivance des soupapes termoiónicas sont diverses:

• Le transistor n'a pas les caractéristiques de linealidad à grande puissance de la soupape termoiónica, par ce que n'a pas pu la remplacer en les amplificadores de transmission de radio professionnelles et de radioaficionados.^{[rendez-vous requise]}
• Les harmonieux introduits par la ne-linealidad des soupapes résultent plaisantes à l'écouté humain (voyez-vous psicoacústica), par ce que sont préférés par les audiófilos
• Le transistor est très sensible aux effets électromagnétiques des explosions nucléaires, par ce que ils s'ont suivis en utilisant soupapes termoiónicas dans quelques systèmes de contrôle-commando de chasses de fabrication soviétique.

Voyez-vous aussi

• Transistor de pointe de contact
• Transistor de base permeable
• Transistor bipolar
• Transistor balístico
• Transistor cuántico
• Transistor de silicium amorfo
• Fototransistor
• Transistor Uniunión (UJT)
• IGBT (Transistor bipolar de porte isolée)
• Transistor d'alliage
• Transistor table
• Transistor planar (Transistor plat)
• Transistor latéral
• Transistor verticale
• Histoire du transistor

Tu raccordes externes

Commons

• Wikimedia Commons Héberge contenu multimédia sur Transistor.
• Comme ils fonctionnent réellement les transistores Version originale en Anglais

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