kategoriler: İlginç gerçekler, Acemi elektrikçiler
Görüntülenme sayısı: 216769
Makaleye yorum: 3
Transistörler: amaç, cihaz ve çalışma prensipleri
Makalenin ilk bölümüne buradan bakın: Transistör geçmişi.
"Transistör" adı ne anlama geliyor?
Transistör hemen böyle tanıdık bir isim almadı. Başlangıçta, lamba tekniğine benzer şekilde, yarı iletken triyot. Modern isim iki kelimeden oluşur. İlk kelime “transfer” dir (burada, hemen “transformatör” ü hatırlıyorum) bir verici, dönüştürücü ve taşıyıcı anlamına gelir. Ve kelimenin ikinci yarısı, "direnç" kelimesine benziyor - ana özelliği elektrik direnci olan elektrik devrelerinin bir detayı.
Ohm yasasında ve diğer birçok elektrik mühendisliği formülünde ortaya çıkan bu dirençtir. Bu nedenle "transistör" kelimesi bir direnç dönüştürücü olarak yorumlanabilir. Hidrolikte olduğu gibi, akışkan akışındaki değişim bir valf tarafından kontrol edilir. Bir transistör için, böyle bir "valf" bir elektrik akımı oluşturan elektrik yüklerinin miktarını değiştirir. Bu değişiklik, bir yarı iletken cihazın iç direncindeki bir değişiklikten başka bir şey değildir.
Elektrik sinyallerinin amplifikasyonu
Gerçekleştirilen en yaygın işlem transistörleröyle elektrik sinyallerinin amplifikasyonu. Ancak bu tam olarak doğru ifade değildir, çünkü mikrofondan gelen zayıf sinyal öyle kalır.
Radyo ve televizyonda da amplifikasyon gereklidir: milyarlarca watt'lık bir antenden zayıf bir sinyal, bir ses veya ekran görüntüsü elde edilecek şekilde yükseltilmelidir. Ve bu birkaç onluk ve bazı durumlarda yüzlerce watt'lık bir güçtür. Bu nedenle, güç kaynağından alınan ek enerji kaynakları yardımıyla zayıf bir giriş sinyalinin güçlü bir kopyasını elde etmek için amplifikasyon işlemi azaltılır. Başka bir deyişle, düşük güçlü bir giriş güçlü enerji akışlarını uyarır.
Teknoloji ve doğanın diğer alanlarında amplifikasyon
Bu tür örnekler sadece elektrik devrelerinde bulunmaz. Örneğin, gaz pedalına bastığınızda aracın hızı artar. Aynı zamanda, gaz pedalına çok sert basmanız gerekmez - motor gücüne kıyasla, pedal üzerindeki basınç önemsizdir. Hızı azaltmak için, giriş efektini zayıflatmak için pedalın biraz serbest bırakılması gerekecektir. Bu durumda, benzin güçlü bir enerji kaynağıdır.
Aynı etki hidrolikte de görülebilir: elektromanyetik bir valfin, örneğin bir takım tezgahında açılması için çok az harcanır. Ve mekanizmanın pistonundaki yağ basıncı birkaç tonluk bir kuvvet yaratabilir. Bu kuvvet, geleneksel bir mutfak musluğunda olduğu gibi yağ borusunda ayarlanabilir bir valf sağlandığında ayarlanabilir. Hafif örtülü - basınç düştü, basınç düştü. Daha fazla açarsanız, baskı yoğunlaştı.
Valfi çevirmek için özel çaba sarf etmek de gerekli değildir. Bu durumda, harici enerji kaynağı makinenin pompalama istasyonudur. Ve doğa ve teknolojide birçok benzer etki var. Ama yine de, transistörle daha çok ilgileniyoruz, bu yüzden daha fazla düşünmek zorundayız ...
Sinyal yükselteçleri
Çoğu amplifikatör devresinde, dirençleri zayıf bir giriş sinyalinin etkisi altında değişen değişken direnç olarak transistörler veya elektronik tüpler kullanılır. Bu "değişken direnç" DC devresinin, örneğin, galvanik hücreler ya da piller, böylece devrede sabit bir akım akmaya başlar. Devrenin kurulumu sırasında bu akımın başlangıç değeri (henüz giriş sinyali yoktur) ayarlanır.
Giriş sinyalinin etkisi altında, aktif elemanın (transistör veya lamba) iç direnci, giriş sinyali ile zaman içinde değişir. Bu nedenle, doğru akım, yükteki giriş sinyalinin güçlü bir kopyasını oluşturarak alternatif akıma dönüşür. Bu kopyanın ne kadar doğru olacağı birçok koşula bağlıdır, ancak daha sonra bunun hakkında konuşacağız.
Giriş sinyalinin hareketi yukarıda belirtilen gaz pedalına veya hidrolik sistemdeki valfe çok benzer. Bir transistörde böyle bir kapı vanasının ne olduğunu anlamak için, en azından çok basitleştirilmiş, ancak yarı iletkenlerdeki bazı süreçler hakkında doğru ve anlaşılabilir olmalıdır.
İletkenlik ve atom yapısı
İletken içindeki elektronların hareketi nedeniyle bir elektrik akımı oluşturulur. Bunun nasıl olduğunu anlamak için atomun yapısını düşünmelisiniz. Düşünce, elbette, mümkün olduğunca basit, hatta ilkel olacak, ancak sürecin özünü anlamanıza izin veren, yarı iletkenlerin çalışmasını tanımlamaktan daha fazla gerekli değildir.
1913'te, Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, atomun gezegensel bir modelini önerdi; bu, Şekil 1'de gösterildi.
Şekil 1. Gezegensel atom modeli
Teorisine göre, bir atom bir çekirdekten oluşur, bu da protonlardan ve nötronlardan oluşur. Protonlar pozitif bir elektrik yükünün taşıyıcılarıdır ve nötronlar elektriksel olarak nötrdür.
Çekirdeğin etrafında, elektronlar negatif elektrik yükü olan yörüngelerde döner. Bir atomdaki proton ve elektron sayısı aynıdır ve çekirdeğin elektrik yükü, toplam elektron yükü ile dengelenir. Bu durumda, atomun bir denge durumunda olduğunu veya elektriksel olarak nötr olduğunu, yani pozitif veya negatif bir yük taşımadığını söylüyorlar.
Bir atom bir elektronu kaybederse, elektrik yükü pozitif olur ve bu durumda atomun kendisi pozitif bir iyon olur. Bir atom kendine yabancı bir elektron bağlarsa, buna negatif iyon denir.
Şekil 2 periyodik tablonun bir parçasını göstermektedir. Silikonun (Si) bulunduğu dikdörtgene dikkat edelim.
Şekil 2. Periyodik tablonun parçası
Sağ alt köşede bir sayı sütunu bulunur. Elektronların atomun yörüngelerine nasıl dağıldıklarını gösterir - yörüngenin çekirdeğine en yakın alt basamak. Şekil 1'e yakından bakarsanız, elektron dağılımı 2, 8, 4 olan bir silikon atomuna sahip olduğumuzu güvenle söyleyebiliriz. Şekil 1 hacimlidir, neredeyse elektronların yörüngelerinin küresel olduğunu gösterir, ancak daha fazla akıl yürütme için bunların aynı düzlemde ve tüm elektronlar Şekil 3'te gösterildiği gibi aynı yol boyunca ilerler.
Şekil 3.
Şekildeki Latin harfleri kabuğu gösterir. Bir atomdaki elektron sayısına bağlı olarak, sayıları farklı olabilir, ancak en fazla yedi olabilir: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 50, P = 72, Q = 98. Her yörüngede, belli sayıda elektron olun. Örneğin, son Q'da 98 kadar var, daha az mümkün, daha fazla değil. Aslında, hikayemiz açısından, bu dağılım göz ardı edilebilir: sadece dış yörüngede bulunan elektronlarla ilgileniyoruz.
Tabii ki, aslında, tüm elektronlar aynı düzlemde hiç dönmez: K adında bir yörüngede olan 2 elektron bile çok yakın bulunan küresel yörüngelerde döner. Ve daha yüksek seviyeli yörüngeler hakkında ne söyleyebiliriz! İşte olur ... Ama akıl yürütmenin basitliği için, her şeyin Şekil 3'te gösterildiği gibi bir düzlemde gerçekleştiğini varsayıyoruz.
Bu durumda, kristal kafes bile, aslında çok daha karmaşık olmasına rağmen, malzemenin anlaşılmasını kolaylaştıracak düz bir formda sunulabilir. Düz ızgara Şekil 4'te gösterilmiştir.
Resim 4
Dış tabakanın elektronlarına değerlik denir. Şekilde gösterilen onlardır (kalan elektronlar bizim hikayemiz için önemli değildir).Atomların moleküllere birleşmesine katılan ve farklı maddeler yaratırken özelliklerini belirlerler.
Atomdan ayrılabilen ve serbestçe dolaşabilen onlardır ve bazı koşullar varsa bir elektrik akımı yaratırlar. Ek olarak, dış kabuklarda transistörler - yarı iletken amplifikatör cihazları ile sonuçlanan süreçler meydana gelir.
Makalenin devamı: Transistörler. Bölüm 2. İletkenler, izolatörler ve yarı iletkenler.
Boris Aladyshkin
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: