• Транзисторы n-p-n-типа открываются положительным напряжением на базе по отношению к эмиттеру.

• Транзисторы p-n-p-типа. открываются отрицательным напряжением на базе по отношению к эмиттеру.

В закрытом (неактивном) состоянии оба транзистора прерывают ток между коллектором и эмиттером подобно однополюсному реле на одно направление с нормально разомкнутыми контактами. (На самом деле транзисторы пропускают очень слабый ток, называемый током утечки.)

Расположение транзистора на схемах может быть различным. Эмиттер может быть вверху, а коллектор внизу или наоборот. База может быть слева или справа, в зависимости того, что было удобнее тому, кто рисовал схему. Внимательно смотрите на стрелку транзистора, чтобы понять к какому типу он относится: n-p-n или p-n-p. Помните, что вы можете повредить транзистор, если подключите его неправильно.

Транзисторы бывают разных размеров и в различных корпусах. Для большинства из них невозможно сразу понять, какой из выводов подключен к эмиттеру, коллектору или базе. Чтобы выяснить это, вам может потребоваться заглянуть в технический паспорт производителя.

Если вы забыли назначение выводов, многие мультиметры имеют функцию определения эмиттера, коллектора и базы. Обычно это четыре отверстия, обозначенные буквами Е, В, С и Е. Если вы вставите вывод эмиттера в любое из отверстий, обозначенное буквой Е, вывод базы – в отверстие В, а вывод коллектора – в С, то мультиметр покажет коэффициент β для транзистора. При любых других вариантах подключения показания мультиметра будут нестабильными, пропадут, станут равны нулю или окажутся гораздо ниже, чем должны быть (практически всегда ниже 50, а чаще всего ниже 5).

Транзистор – чувствительный компонент!

Не забывайте, что повредить транзисторы очень легко, и как правило, повреждение будет необратимым.

• Никогда не прикладывайте напряжение напрямую через любые два вывода транзистора. Вы можете сжечь его слишком сильным током.

• Всегда ограничивайте ток, протекающий между коллектором и эмиттером транзистора с помощью резисторов, подобно тому, как вы защищали светодиод.

• Не подавайте напряжение в обратном направлении. Коллектор n-p-n-транзистора всегда должен быть положительнее, чем база, которая, в свою очередь, должна быть положительнее, чем эмиттер.

История появления транзистора

Хотя некоторые историки отслеживают происхождение транзистора со времени изобретения диодов (которые пропускают электрический ток в одном направлении и препятствуют обратному току), первый работающий и полностью функциональный транзистор был создан в компании Bell Laboratories («Лаборатории Белла») в 1948 году Джоном Бардином (John Bardeen),

Уильямом Шокли (William Shockley) и Уолтером Браттейном (Walter Brattain).

Шокли возглавлял группу исследователей и предвидел, насколько потенциально важным может стать полупроводниковый переключатель. Бардин был теоретиком, а Браттейн, собственно, и добился того, что все заработало. Сотрудничество было весьма продуктивным, пока цель не оказалась достигнутой. С того момента Шокли начал хитрить, чтобы запатентовать транзистор только под своим именем. Когда он уведомил об этом своих коллег, они, естественно, не обрадовались.

Не помогла и широко распространенная фотография, на которой Шокли сидел в центре за микроскопом, как если бы он выполнял всю практическую работу, в то время как двое коллег стояли позади него, что подразумевало их второстепенную роль. Копия этой фотографии появилась на обложке журнала Electronics (рис. 2.102). На самом деле Шокли, как руководитель, редко появлялся в лаборатории, где была проделана вся работа.

Рис. 2.102. На переднем плане – Уильям Шокли, позади Джон Бардин, справа Уолтер Браттейн. За создание первого в мире работоспособного транзистора в 1956 году им была присуждена Нобелевская премия

Продуктивное сотрудничество быстро распалось. Браттейн попросил перевести его в другую лабораторию в компании AT&T. Бардин перебрался в Университет штата Иллинойс, чтобы заниматься теоретической физикой. Шокли в конечном итоге оставил Bell Labs и основал компанию Shockley Semiconductor в местности, которая впоследствии стала называться Silicon Valley («Кремниевая долина»), но его амбиции опережали возможности технологий того времени. Его компания так никогда и не выпустила рентабельный продукт.

Восемь сотрудников из фирмы Шокли предали его, уволившись и основав свое дело, компанию Fairchild Semiconductor, которая стала весьма успешным производителем транзисторов, а позже – интегральных микросхем.

Транзисторы и реле

Единственный недостаток транзисторов состоит в том, что для их работы постоянно нужна энергия, в отличие от реле, которые могут находиться в выключенном состоянии совсем без подачи питания.

Реле также обеспечивают больше возможностей коммутации. Различные конфигурации контактов могут быть нормально разомкнутыми, нормально замкнутыми или блокироваться в любом положении. Реле может иметь переключатель на два направления, что обеспечивает замыкание то одной, то другой ветви цепи. Существуют реле с двухполюсным переключателем, который замыкает (или размыкает) две полностью гальванически развязанных цепи. Устройства с одним транзистором не могут обеспечить два направления или два полюса, хотя можно спроектировать более сложные схемы, которые имитируют такое поведение.

Сравнение характеристик транзисторов и реле приведено в табл. 2.3. Как видим, решение об использовании реле или транзистора зависит от конкретного применения компонента.

Таблица 2.3

Но хватит теории! Давайте заставим работать транзистор так, чтобы это было не только увлекательно, но и познавательно. Приступим к эксперименту 11.

Эксперимент 11. Свет и звук

Пришло время для вашего первого устройства, которое приносит реальную пользу. Сначала заставим мигать светодиод, а затем создадим несложный синтезатор звука.

Что вам понадобится

• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки провода, мультиметр

• Батарея 9 В и разъем для нее (1 шт.)

• Резисторы с номиналами 470 Ом (2 шт.), 1 кОм (1 шт.), 4,7 кОм (4 шт.), 100 кОм (1 шт.), 220 кОм (2 шт.), 470 кОм (4 шт.)

• Конденсаторы емкостью 0,01 мкФ (2 шт.), ОД мкФ (2 шт.), 0,33 мкФ (2 шт.), 1 мкФ (1 шт.), 3,3 мкФ (2 шт.), 33 мкФ (1 шт.), 100 мкФ (1 шт.), 220 мкФ (1 шт.)

• Транзисторы серии 2N2222 (6 шт.)

• Стандартный светодиод (1 шт.)

• Динамик с импедансом 8 Ом, диаметром 2,5 см или (предпочтительнее) 5 см (1 шт.)

Генератор колебаний

На рис. 2.103 показан макет устройства, предлагаемый вам для сборки. Как видим, здесь не так уж много пространства между компонентами, поэтому рекомендую собирать устройство с помощью плоскогубцев, а не пальцами. Тщательно отсчитывайте отверстия на плате, и несколько раз проверьте, что все находится на своих местах и соединено правильно. Номиналы компонентов приведены на рис. 2.104.

Подключите питание – светодиод должен включиться примерно на 1 секунду и погаснуть также примерно на 1 секунду.

И это все? Нет, это только начало.