|
Поиск по сайту: |
|
По базе: |
 |
| Главная страница > Статьи > Транзисторы | |||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RET транзисторы NXPИстория транзисторовРождение твердотельной электроники можно отнести к тридцатым годам 19 века, когда Майкл Фарадей экспериментируя с сульфидом серебра, обнаружил, что проводимость данного вещества растет с повышением температуры, в противоположность проводимости металлов, которая в этом случае уменьшается. В то время такое явление не было достаточно изучено из-за отсутствия технических возможностей и Фарадей не смог его объяснить. Следующим этапом в развитии твердотельной электроники стал 1874 год, когда немецкий физик Фердинанд Браун опубликовал свою статью в одном из журналов, где он описал важнейшее свойство полупроводников (на примере серных металлов) - возможность проводить ток только в одном направлении. Браун тщетно пытается объяснить, противоречащее закону Ома, выпрямляющее свойство контакта полупроводника с металлом, проводя все новые и новые исследования. Браун не сумел объяснить такое свойство полупроводников и его современники не уделили должного внимания этому явлению. Появление транзистора в XX веке стало переворотным моментом в развитии электроники. Это изобретение связано со многими именами великих ученых. В 1906 году американский инженер Гринлиф Виттер Пикард получил патент на кристаллический детектор. Такой детектор представлял собой тонкий металлический проводник, с помощью которого осуществлялся контакт с поверхностью металла. Появление множества конструкций такого детектора, не принесло желаемых результатов, а появление в это время электронных ламп сводит на нет все усилия создать полупроводниковое устройство отвечающее требованиям того времени. Первые патенты на принцип работы полевых транзисторов были зарегистрированы в Германии в 1928 году на имя Юлия Эдгара Лилиенфельда. Немецкий физик Оскар Хейл в 1934 году запатентовал полевой транзистор. Полевые транзисторы основаны на простом электростатическом эффекте поля, по физическим процессам они проще биполярных транзисторов, и поэтому они придуманы и запатентованы, задолго до биполярных транзисторов. Тем не менее, первый МОП-транзистор, составляющий основу микроэлектроники, был изготовлен позже биполярного транзистора в 1960 году. И только в 90-х годах XX века во времена лавинного развития компьютерной техники, МОП-технология получила массовое распространение и стала доминировать над биполярной. Так только в 1947 году Уильям Шокли, Джон Барди и Уолтер Браттейн в лабораториях компании Bell Labs впервые создали действующий биполярный транзистор, который был продемонстрирован 16 декабря того же года. 23 декабря состоялась официальная церемония демонстрации транзистора в действии, и эта дата считается днем изобретения транзистора. Транзистор получил свое настоящее наименование не сразу, предлагались различные варианты его наименования "полупроводниковый триод" (semiconductor triode), "твердый триод" (solid triode), "триод поверхностного состояния" (surface states triode), "кристаллический триод" (crystal triode) и "lotatron", но в итоге было принято название предложенное Джоном Пирсом транзистор (transistor от анг. transfer - переносить и resistance - сопротивление). Первоначально название "транзистор" относилось к резисторам, управляемым напряжением, схематически транзистор можно представить именно в таком виде, как некое сопротивление, регулируемое напряжением на одном электроде (в полевых транзисторах - напряжение между затвором и истоком, в биполярных - напряжение между базой и эмиттером). Транзистор структура, основные понятия и принципы работыТранзистор - полупроводниковый электронный элемент, как правило, с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Биполярный транзистор Биполярный транзистор построен на основе трехслойного кристалла с двумя близко расположенными pn-переходами (рис.1).
В транзисторе имеются три области: эмиттер, база, коллектор. В соответствии с расположением pn - переходы называются эмиттер-база - эмиттерным, база коллектор - коллекторным. В зависимости от типа проводимости слоев различают два типа транзисторов: pnp и npn. Принцип работы обоих типов транзисторов одинаковый, разница только в проводимости. В зависимости от полярности напряжений приложенных к электродам транзистора, различают следующие режимы работы: линейный (усилительный), насыщения, отсечки и инверсный. В линейном режиме работы транзистора эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном. В режиме насыщения оба перехода смещены в прямом направлении, а в режиме отсечки - в обратном. В инверсном же режиме коллекторный переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный в обратном. Работа транзистора основана на управлении токами электродов в зависимости от приложенных к его переходам напряжений. В линейном режиме управление токов в выходной цепи осуществляется за счет изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Такое свойство усиливать сигналы широко используется в аналоговой технике. Принцип усиления сигнала в транзисторе, основан на вольтамперной характеристике (ВАХ) транзистора, и чем круче ВАХ, тем больше коэффициент усиления. Отсюда следует, что в линейном режиме транзистор для малых приращений тока базы можно заменить источником тока коллектора, управляемого током базы. При этом если пренебречь падением напряжения между базой и эмиттером, то можно считать этот переход коротким замыканием. Для перехода транзистора из линейного режима в режим насыщения необходимо увеличивать ток базы до тех пор, пока напряжение на коллекторе не понизится до такого значения, при котором произойдет отпирание коллекторного перехода. При переходе в режим насыщения в базе протекает избыточный ток, т.е. ток базы превышает значение, необходимое для получения данного тока коллектора при работе транзистора в линейном режиме. Другим ключевым режимом биполярного транзистора является режим отсечки. Перевести транзистор в режим отсечки можно приложением между базой и эмиттером обратного напряжения. Исходя из условий описанных выше, два ключевых режима транзистора - насыщения и отсечки - позволяют использовать транзистор как замкнутый или разомкнутый ключ S. Транзисторные ключи находят широкое применение в различных электронных устройствах: измерительных усилителях для коммутации сигналов, в силовых преобразователях частоты и др. Во всех этих применениях транзистор попеременно переводится из режима насыщения в режим отсечки и обратно. В связи с этим очень важным является скорость переключения такого ключа, которая обычно характеризуется временем переключения или максимальной частотой коммутации. Последним режимом работы транзистора является инверсный режим, при котором коллекторный переход смещается в прямом направлении, а эмиттерный в обратном. По сути дела, в этом режиме коллектор и эмиттер меняются местами, и роль коллектора теперь выполняет эмиттер. Если транзистор несимметричный, то обычно в инверсном режиме падает усиление транзистора. Наиболее часто инверсный режим транзистора используется в двунаправленных ключах. В этом случае транзистор делается симметричным и его усиление практически не изменяется при замене коллектора и эмиттера. В таких транзисторах области коллектора и эмиттера имеют одинаковые свойства и геометрические размеры, поэтому любая из них может работать как эмиттер или коллектор. Для симметричных транзисторов характеристики в инверсном режиме подобны характеристикам в линейном режиме. Динамические характеристики транзистора по-разному описывают его поведение в линейном или ключевом режимах. Для ключевых режимов очень важным является время пере-ключения транзистора из одного состояния в другое. В то же время для усилительного режима транзистора более важными являются его свойства, которые показывают возможность транзистора усиливать сигналы различных частот. Параметры предельных режимов. Предельно допустимые режимы работы транзисторов определяются максимально допустимыми напряжениями и токами, максимальной рассеиваемой мощностью и допустимой температурой корпуса прибора. Основными причинами, вызывающими выход транзистора из строя или нарушение нормальной работы схемы в результате изменения основных параметров транзисторов, могут быть: слишком высокое обратное напряжение на одном из переходов и перегрев прибора при увеличении тока через переходы. RET-транзисторНа рынке аналоговой техники в настоящее время доминируют биполярные транзисторы (международный термин биполярного транзистора - bipolar junction transistor (BJT)). Технология изготовления биполярных транзисторов может быть различной - сплавление, диффузия и т.д. это в значительной мере определяет характеристики прибора. По составам основного полупроводникового материала (иногда применяются комбинированные наименования, частично описывающие материалы конкретной разновидности, например "кремний на сапфире") различают германиевые, кремниевые и арсенид-галлиевые транзисторы. Что представляет собой RET-транзистор? Транзисторы со встроенными резисторами (Resistor-equipped transistors (RETs)) - биполярные транзисторы со встроенными в единый корпус резисторами, иногда их так же называют цифровыми транзисторами (digital transistors) (рис.2).
Экономические аспекты применения RET транзисторовПроведем экскурс в теорию экономической эффективности производства. Эффективность производства - это сложная экономическая категория, в ней отражается действие многих экономических законов и показывается одна из важнейших сторон общественного производства - его результативность. Формы проявления эффективности можно сгруппировать следующим образом:
Повышение эффективности производства обуславливается совокупностью постоянно действующих факторов и рядом особенностей современного этапа экономического развития общества. С одной стороны, повышение экономической эффективности необходимо в связи с ограниченностью приращения некоторых видов ресурсов, изменениями в стоимости факторов производства, возрастанием потребностей рынка в продукции, усилением требований к качеству продукции. С другой стороны, на современном этапе развития общества расширяются возможности повышения экономической эффективности общества. Экономическая эффективность производства означает результативность производства, то есть достижения максимальных результатов при минимальных затратах и минимальных ресурсах. При рассмотрении вопроса экономической эффективности производства необходимо иметь в виду, что понятия "эффект" и "эффективность" неоднозначны. В наиболее общем виде в форме эффекта любого производства выступает его функция - это конечный результат, который получает свое воплощение непосредственно в объеме произведенных материальных ценностей. Однако, как бы не был важен эффект, сам по себе он не достаточно характеризует деятельность предприятия, так как не показывает ценой каких затрат он был получен. То есть один и тот же эффект может быть получен разными способами и при разном уровне задействованных ресурсов. И наоборот, одинаковые затраты могут дать разный эффект. Поэтому возникает необходимость сравнения эффекта и затрат, необходимых для его достижения. Показатели экономической эффективности Эффект производства на уровне предприятия за определенный промежуток времени выражается объемом продукции. Объем продукции может оцениваться при помощи натуральных, условно-натуральных показателей и в стоимостном выражении. Объем продукции характеризуется валовой, товарной и реализованной продукцией. Валовая продукция представляет собой исчисленный в денежном выражении суммарный объем продукции. Она охватывает как конечную, завершенную, так и незавершенную продукцию и включает в себя комплектующие изделия, полуфабрикаты и продукцию, изготовление которой уже начато. Товарная продукция - это объем всей произведенной предприятием конечной продукции. Реализованная продукция - это часть товарной продукции, которая уже продана. Результат (эффект) производственной деятельности предприятия характеризуют такие показатели, как валовой доход, чистый доход и прибыль предприятия. Валовой доход определяется путем исключения из стоимости валовой (товарной) продукции материальных затрат и амортизации. Чистый доход - это разница между стоимостью валовой продукции и полной себестоимостью. Одним из основных показателей характеризующих результат деятельности предприятия является прибыль. Прибыль образуется в результате реализации продукции. Ее величина определяется разницей между выручкой, полученной от реализации продукции, и затратами на производство и реализацию. Второй составляющий показатель экономической эффективности являются затраты. Все затраты на производство продукции подразделяются: на текущие и единовременные. Текущие затраты - это затраты непосредственно связанные с производством и реализацией продукции, образуют ее себестоимость. Величина текущих затрат зависит от множества факторов. Так каждый вид продукции может быть произведен из различных видов сырья и материалов. Основным показателем, характеризующим эффективность текущих затрат, является рентабельность продукции. Она определяется как отношение прибыли от реализации продукции к ее себестоимости. Единовременные затраты - это затраты связанные с расширением и обновлением производства. Как правило, это крупные единовременные вложения средств капитального характера. Эффективность единовременных затрат рассчитывается как отношение прироста валового дохода, чистого дохода и прибыли к капитальным вложениям. Основные направления повышения эффективности производства Сущность проблемы повышения экономической эффективности производства состоит в увеличении экономических результатов на каждую единицу затрат в процессе использования имеющихся ресурсов. Повышение эффективности производства может достигаться как за счет экономии текущих затрат, так как и путем лучшего использования действующего капитала. Важнейшим фактором повышения эффективности был и остается научно-технический прогресс. Автоматизация производства, широкое внедрение прогрессивных технологий, создание и использование новых материалов способствует снижению трудовых и материальных затрат, а также увеличению производимой продукции. Эффективность производства зависит напрямую от режима экономии. Ресурсосбережение должно превратиться в решающий источник удовлетворения растущих потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах. Повышение эффективности производства в значительной степени зависит от лучшего использования основных фондов. Необходимо интенсивнее использовать созданный производственный потенциал, добиваться ритмичности производства, максимальной загрузки оборудования, повышать сложность его работы. Важное место в повышении эффективности производства занимают организационно-экономические факторы. Прежде всего, это развитие и совершенствование форм организации производства - концентрации, специализации, кооперирования и комбинирования. На повышение эффективности оказывает влияние совершенствование форм и методов управления, планирования, экономического стимулирования - всего хозяйственного механизма. Большую роль в решении задач эффективного хозяйствования призвана сыграть наука. Фундаментальные и прикладные исследования по актуальным проблемам ускорения научно-технического прогресса позволяет повысить эффективность производства. Пути снижения себестоимости продукции Величина себестоимости не только характеризует затраты, которые несет предприятие на создание и реализацию продукции и услуг, она оказывает непосредственное влияние на конечные результаты его деятельности. Снижение себестоимости услуг, лежащих в основе формирования тарифов, является предпосылкой для их уменьшения, что делает услуги более доступным для широкого круга потребителей. Для предприятий всех отраслей резервом снижения себестоимости является:
Также факторами, влияющими на снижение себестоимости продукции являются:
Снижение себестоимости - это не самоцель, а средство достижения максимальных конечных результатов деятельности, повышение эффективности работы предприятий и их конкурентоспособности в условиях становления рыночных. В современном мире экономика требует постоянного совершенствования и оптимизации финансовых расходов при создании любого предмета или устройства. С целью такой оптимизации многие производители ведут новые разработки и внедряют все новые технологии, при этом несут большие финансовые затраты на оплату разработчикам, закупку оборудования, комплектующих, плат и др. Один из методов снижения затрат Один из вариантов увеличения экономической эффективности предприятия по производству электроники, является снижение затрат на комплектующие. Затраты на комплектующие включают в себя:
Казалось бы транзистор и пара резисторов, в чем экономия? Но давайте рассмотрим, какая экономия получается в итоге.
NXP Semiconductors на рынке электронных компонентовRET транзисторы, на ряду с диодами и транзисторами общего применения, являются одними из самых востребованных элементов в современной электронике. В условиях жесткой конкуренции и существующих требований к высокой энергоэффективности оборудования разработчики стремятся уменьшить габариты, энергопотребление и себестоимость конечной продукции. Очевидные преимущества применения RET транзисторов подтолкнули производителей микроэлектроники уделить им особое внимание. В настоящее время многие компании по производству микроэлектроники выпускают RET транзисторы, например: Компания Таблица RET транзисторов NXP
Область применения RET транзисторовRET транзистор универсальный прибор и области его применения практически не ограничены:
ВыводыНа основании рассмотренных преимуществ RET транзисторов производства компании NXP Semiconductors можно сделать выводы, что, их легко можно применять в электронике, где ранее применялись транзисторы серий BC846, BC856, BC847, BC857, BC807, BC817 и другие, а так же электронные компоненты других известных производителей, таких ROHM, ON-Semiconductors, Infineon, Fairchild и др., а зачастую превосходить качественные и ценовые показатели этих производителей. Егоров Алексей,  Главная - Микросхемы - DOC - ЖКИ - Источники питания - Электромеханика - Интерфейсы - Программы - Применения - Статьи |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сравнивая стоимость отдельных элементов транзистора плюс двух резисторов, и RET транзистора получим примерно одинаковую стоимость, которая на рынке электронных компонентов не превышает 40 копеек. Такое сравнение не корректно, т.к. здесь не учтены затраты на доставку, работы по их установке и пайке на плату. При раздельном заказе элементов необходимо оплачивать доставку 3-х коробок, при заказе RET транзистора 1 коробку. Экономия на изготовление печатной платы, меньше площадь платы, числа отверстий, экономия времени на изготовление платы (требуется меньшее число шагов и времени укладки элементов на плате, меньшее количество точек пайки), меньший расход припоя. К тому же RET транзисторы, как правило, изготавливаются в удобных SMD корпусах SOT23, SC-75, SC-101, SOT323 и др., что не требует дополнительной подготовки печатной платы и изготовления отверстий. Одним и важных факторов является надежность RET транзисторов, т.к. меньше количество элементов уменьшает количество их выхода из строя, параметры элементов подбираются при производстве транзисторов, что дает меньший разброс параметров и больший коэффициент выхода бракованных элементов. Все эти факторы сокращают стоимость электронного устройства до 80%.
