Enheten og prinsippet for drift av transistoren

Den praktiske betydningen av den bipolare transistoren for moderne elektronikk og elektroteknikk kan ikke overvurderes. Bipolare transistorer brukes overalt i dag: for å generere og forsterke signaler, i elektriske omformere, i mottakere og sendere og mange andre steder kan det stå oppført i svært lang tid.

Derfor, innenfor rammen av denne artikkelen, vil vi ikke berøre alle mulige bruksområder for bipolare transistorer, men bare vurdere enheten og det generelle prinsippet for drift av denne fantastiske halvlederenheten, som fra 1950-tallet snudde hele elektronikkindustrien og siden 1970-tallet har bidratt betydelig til akselerasjonen av den tekniske utviklingen.

En bipolar transistor er en tre-elektrode halvlederenhet som inkluderer tre baser med variabel ledningsevne som base. Dermed er transistorer av typene NPN og PNP. Halvledermaterialer som transistorer er laget av er hovedsakelig: silisium, germanium, galliumarsenid og andre.

Silisium, germanium og andre stoffer er i utgangspunktet dielektriske stoffer, men hvis du tilsetter urenheter til dem, blir de halvledere. Tilsetninger til silisium som fosfor (en elektrondonor) vil gjøre silisium til en N-type halvleder, og hvis bor (en elektronakseptor) tilsettes silisium, vil silisiumet bli en P-type halvleder.

Som et resultat har N-type halvledere elektronledning og P-type halvledere har hullledning. Som du forstår, bestemmes ledningsevnen av typen aktive ladningsbærere.

Så en tre-lags kake av P-type og N-type halvledere er i hovedsak en bipolar transistor. Festet til hvert lag er terminaler kalt: Emitter, Collector og Base.

Basen er en konduktivitetskontrollelektrode. Emitteren er kilden til strømbærere i kretsen. Samleren er stedet i retningen som strømbærerne skynder seg under virkningen av EMF påført enheten.

Symbolene for bipolare NPN- og PNP-transistorer er forskjellige i diagrammene. Disse betegnelsene gjenspeiler bare enheten og prinsippet for drift av transistoren i den elektriske kretsen. Pilen er alltid tegnet mellom emitteren og basen. Pilens retning er retningen til styrestrømmen som mates inn i baseemitterkretsen.

Så i en NPN-transistor peker pilen fra basen til emitteren, noe som betyr at i aktiv modus vil elektroner fra emitteren skynde seg til kollektoren, mens styrestrømmen må ledes fra basen til emitteren.

I en PNP-transistor er det akkurat motsatt: pilen er rettet fra emitteren til basen, noe som betyr at i aktiv modus suser hullene fra emitteren til kollektoren, mens styrestrømmen må rettes fra emitteren til utgangspunkt.

La oss se hvorfor dette skjer. Når en konstant positiv spenning påføres basen av en NPN-transistor (i området 0,7 volt) i forhold til emitteren, er base-emitter-pn-krysset til denne NPN-transistoren (se figur) forspent, og potensialbarrieren mellom kollektorovergangen -base og baseemitteren avtar, nå kan elektroner bevege seg gjennom den under påvirkning av EMF i kollektor-emitterkretsen.

Med tilstrekkelig grunnstrøm vil det oppstå en kollektor-emitterstrøm i denne kretsen og samle seg med base-emitterstrømmen. NPN-transistoren vil slå seg på.

Forholdet mellom kollektorstrømmen og styrestrømmen (basen) kalles transistorens strømforsterkning. Denne parameteren er gitt i transistordokumentasjonen og kan variere fra enheter til flere hundre.

Når en konstant negativ spenning påføres basen av en PNP-transistor (i området -0,7 volt) i forhold til emitteren, er np-base-emitter-overgangen til denne PNP-transistoren forspent, og potensialbarrieren mellom kollektoren- base og base junction -emitter avtar, nå kan hull bevege seg gjennom den under påvirkning av EMF i kollektor-emitterkretsen.

Legg merke til polariteten til forsyningen til kollektorkretsen. Med tilstrekkelig grunnstrøm vil det oppstå en kollektor-emitterstrøm i denne kretsen og samle seg med base-emitterstrømmen. PNP-transistoren vil slå seg på.

Bipolare transistorer brukes ofte i forskjellige enheter i forsterker, barriere eller bryter.

I boost-modus faller aldri basisstrømmen under holdestrømmen, noe som holder transistoren i åpen ledende tilstand til enhver tid. I denne modusen initierer lav basisstrømsvingninger tilsvarende oscillasjoner ved en mye høyere kollektorstrøm.

I nøkkelmodus bytter transistoren fra lukket til åpen tilstand, og fungerer som en høyhastighets elektronisk bryter. I barrieremodus, ved å endre grunnstrømmen, kontrolleres laststrømmen som er inkludert i kollektorkretsen.

Se også:Transistor elektronisk bryter - Driftsprinsipp og skjematisk