トランジスタの理解と実際の回路への応用との間の「ギャップ」

それらはどのように機能しますか？私は高校1年生で、電子工学を科目として持っています。私はこれを理解し、大学でもエレクトロニクスを取り上げることに本当に興味があります。しかし、今、これは遠い夢のように思えます。「トランジスタのしくみ」と「回路での実際のアプリケーション」についての私の理解は微妙です。オンラインで数多くのガイドを読んだ後、それらのほとんどを習得したような気がしますが、TTL NOTゲート（IC 7404）とその他のいくつか（7402、7400など）について勉強し始めたときに、私のコースワークの、そしてそれはトランジスターの働きに基づいています、私は何も得ません！エミッタが入力として使用される場合と出力として使用される場合があり、テキスト内の一部の文（ICの動作について）が他のガイドで学んだことと矛盾しているように感じます。私はそこにいると感じる

誰かがこのギャップを埋めて私を啓発するいくつかの記事を指摘していただけますか？

更新：アプリケーション回路での動作について知りたいのですが。「理解の深さ」については、トランジスタの動作において電子と正孔がどのような役割を果たすかを知っています。

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これは20米ドルです（これはお買い得です）。それはニューデリーにあり、彼らはそれらのいくつかを持っています。あなたが1050ルピーを買う余裕がないなら、何人かの友人に一緒にそれを買うようにさせてください、これはあなたが見つけるであろう主題に関する最高の本です。

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警告」これらはインドでも宣伝されているものがたくさんあります。それらの費用は通常、私が推奨したものと同じかそれ以上で、同じではありません。十分注意してください。これは、HorowitzとHayesによる関連する学生用マニュアルです。これらのいずれかのAS WELLそうしかし、最初の適切な教科書を得る。ワークブックのコピーここで Rs484のためのインドで送料込み。

トランジスタが半導体レベルでどのように機能するかの理論が必要ですか？それとも実用的なアプリケーションのものですか？前者の場合、推奨することはあまりありません...非常に複雑なものであり、完全に理解するためには、少なくとも量子力学の知識が必要になると考えられます。しかし、単純にトランジスタを使用するという点では、Make：Electronics-Learn By Discoveryの本が素晴らしい紹介だとわかりました。

http://www.makershed.com/product_p/9780596153748.htm

それ以上は、私自身の経験からこれらのポイントを共有します。トランジスタをスイッチとして考えます。ここでは、2つの「レッグ」（コレクタとエミッタ、MOSFETの場合はドレインとソース）間の抵抗により、他のレグ（ベース、MOSFETの場合はORゲート）に印加さ​​れる信号に基づいて変化します。トランジスタは信号を「増幅」すると人々は言うが、それは一部の人々の直感的な理解を誤解させるものである。それらは、ベース/ゲートが他の2つのレッグを流れる電流を制御するという意味でベース/ゲートへの信号を増幅しますが、そもそもどこかから電力が供給される必要があります。つまり、電流（または電圧）を魔法のように製造するわけではありません。

Soooo ...たとえば、12VDCの電源があり、電源からリードがトランジスタのコレクタに達し、エミッタから負荷、そしてアースにつながる場合...小さい信号（たとえば、5VDC）は、負荷への電流を制御します。つまり、ある意味では、その小さな信号が増幅されたと言えます。

それ以外の場合は、「増幅」の感覚をまったく気にしません。何かをオンまたはオフにしたいだけなので、バイナリロジックを実装できます。したがって、「オフ」をバイナリ「0」（または「偽」）と見なし、「オン」をバイナリ「1」（または「真」）と見なすと、トランジスタがデジタルロジックの任意のビットを実装する方法を理解できます。 。

7400、7402、7404などのICの話を始めるときは、モジュール化されたビルディングブロックとして使用できる、ロジックの特定のビットを実装するトランジスタのバンドル済みパッケージと考えてください。たとえば、手作業で2つのトランジスタを使用してNANDゲートを配線できます。しかし、7400シリーズのNANDゲートは、その目的のためにすでに構築されているため、より簡単です。ますます洗練されたICは、より複雑な機能を実装するためにますます多くのトランジスタを備えています。

トランジスターをデジタル回路で使用すると、電子スイッチとして機能します。スイッチを使用して、論理ゲートを作成できます。

次の図を見てください。

我々は呼び出す場合+ V _DD「ON」とグランド/ 0「OFF」、スイッチが閉じているとき、出力はOFFです。スイッチが開いているとき、出力はオンです。（トランジスタのように、1分後に見るように）閉じたスイッチをONとすると、この回路はインバータになります。入力がONのとき、出力はOFFで、その逆も同様です。

2番目の入力を直列に追加すると、NANDゲートができます。

NANDゲートのみを使用してすべての論理回路を構築できることはよく知られているので、これで任意の論理回路を構築できるようになりました。

トランジスタを使用した等価回路は次のようになります。

コンピュータが基本的に単純なスイッチ以外に何も必要としないという事実は、トランジスタの前にコンピュータがどのように存在していたかを説明します。それらは、真空管、リレー、または通常の物理スイッチを使用して構築できます。

実際、レッドストーンやドワーフから動作するコンピューターを構築することもできます;）

KPL、私はあなたの欲求不満を完全に理解しています。あなたが遭遇している問題は、トランジスタ自体の材料の内部で何が起こっているのかという問題であるように聞こえます。単一のトランジスタは、その「第3」入力に電圧が存在することに応答してオンとオフを切り替える単なるスイッチであることを忘れないでください。そこに電圧があると、スイッチが閉じます。電圧がないと、スイッチが開きます。また、通常は閉じており、電圧が存在する場合にのみ開くトランジスタもあります。これはNOTゲートです。他のすべてのゲート（AND、ORなど）は、複数のトランジスタで構成されています。この答えが単純すぎると申し訳ありませんが、あなたが勉強しているものを見ることなく、私は一番下から始めました。質問を修正して、混乱している領域を絞り込むことができます。直接対応できるかどうかを確認します。

また、動作が異なる2つのタイプ（NPNとPNP）があることを理解することも重要です。2つの違いを自分で正してください。

見た目はシンプルで、ほとんどすべての電子回路の基本的な構成要素ですが、トランジスタの理論と使用法は非常に複雑になる可能性があります。
ただし、いくつかの基本的なルールに慣れると、ほとんどの回路の細かい点を忘れることができます。
「The Art of Electronics」（かなり古いが古典的）をつかんで、トランジスタの理論、さまざまな種類のトランジスタ、およびそれらのアプリケーションに焦点を当てた最初のいくつかの章をゆっくりと進めることをお勧めします。それは非常によく書かれていて、多くの良い例を与えます。
ウェブ上にはたくさんのものがあり、良いものだけでなく、それほど良くないものもたくさんあることに注意してください。あなたが始めているとき、あなたがあなたが読んでいるものを信頼できるという自信を持つことは良いことです。
オンラインの資料のうち、All About Circuitsは、私が見たわずかな量から非常によく見えます。
けれども、ブレッドボード/ストリップボード、いくつかのNPN / PNPトランジスターをいくつか入手して、実験を始めることをお勧めします。
SPICEは回路のシミュレーションに使用できます。LTSpiceは無料の優れたツールです。ただし、これに大きく依存することに注意して、理論を自分で解決し、実際に回路を構築してください。

デジタルロジックの概念とトランジスタ回路を同時に学ぼうとしているのではないと思います。それぞれを個別に学習したら、「0」または「1」のデジタル出力が、一方が「オン」、他方が「オフ」の場合など、協調して動作する2つのトランジスタによって達成されることを知るのが最も役立ちます。これにより、下側のトランジスタが「オフ」である間に上側のトランジスタが「オン」になると、出力が5V電源によって「駆動」されるか、または逆の場合、出力が下側のトランジスタによって「プル」されてグランドになります。回路のより複雑な部分は、出力トランジスタが「オン」または「オフ」の時間をオーバーラップすることなく、可能な限り速くオンおよびオフになるようにするために必要です。

いくつかの電子部品と基本的なテスト機器にアクセスできる場合は、このデータシートhttp://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls04.pdfの 4ページで'04回路を構築することをお勧めします。上のページの'04サーキットに基づいて、さらに説明します。

2つのトランジスタ出力段に給電する回路の中央にある1つのトランジスタを使用して、2つの出力トランジスタが常に互いに反対にオンまたはオフになるようにします。中央のトランジスタが「オフ」の場合、下側の出力トランジスタは「オフ」になり、上側のトランジスタは「オン」になり、論理「1」の出力になります。真ん中のトランジスタが「オン」の場合は逆になりますが、その理由を理解するのは少し難しくなります。基本的に、中央のトランジスタが「オン」の場合、出力トランジスタの両方のベースが一緒に接続され、下のトランジスタをオンにするのに十分な高さですが、追加の電圧のため、上のトランジスタをオンにするのに十分な高さではありません。出力ダイオードと下側トランジスタで低下します。その後、出力は論理「0」になります。

回路の最もトリッキーな部分は、「エミッタが入力として使用される場合がある」と説明した入力トランジスタです。この場合、入力に何も接続されていない場合（または5Vが入力に印加されている場合）、入力トランジスタは「オフ」になり、入力トランジスタノード全体がVCC（5v）レベルになり、中央のトランジスタが「オン」にすると、上部のトランジスタが「オフ」になり、下部のトランジスタが「オン」になり、出力がグランドまたは論理レベル「0」への低インピーダンスパスになります。

入力がグランドに接続されている場合、ベースに接続されている4k抵抗を流れる電流が原因で、入力トランジスタが「オン」になります。これにより、ミドルトランジスタのベースがグランドに引き寄せられ、ミドルトランジスタが「オフ」になり、トップトランジスタが「オン」になり、ボトムトランジスタが「オフ」になり、出力がVCCへの低インピーダンスパスを持つようになります。または論理レベル「1」。