Hoe Werk 'n Transistor?

Hoe werk 'n transistor?

Transistor definisie

'n Transistor word gedefinieer as 'n halwegeleierapparaat wat gebruik word om elektroniese signal te versterk of omskei.

Daar is verskillende tipes transistore beskikbaar, maar ons sal fokus op die NPN-transistor in algemene emitter-modus. Hierdie tipe het 'n swaar gedoseerde en wyd emitter-area, wat baie vry elektrone (meerderheidsdragers) bevat.

Die kollektor-area is wyd en matig gedoseerd, so dit het minder vry elektrone as die emitter. Die basis-area is baie dun en lig gedoseerd, met 'n klein aantal holes (meerderheidsdragers). Ons koppel nou 'n batterij tussen die emitter en kollektor. Die emitter-terminal van die transistor word gekoppel aan die negatiewe terminal van die batterij. Daarom word die emitter-basis-junksie voorwaarts-gespan en die basis-kollektor-junksie agterwaarts-gespan. In hierdie toestand sal geen stroom deur die toestel vloei nie. Voordat ons na die werklike operasie van die toestel gaan, laat ons die konstruksie- en doseringbesonderhede van 'n NPN-transistor herinner. Hier is die emitter-area wyer en swaar gedoseerd. Dus is die konsentrasie van meerderheidsdragers (vry elektrone) in hierdie area van die transistor baie hoog.

Aan die ander kant is die basis-area baie dun, in die orde van 'n paar mikrometer, terwyl die emitter- en kollektor-area in die orde van millimeter is. Die dosering van die middelste p-type laag is baie laag, en as gevolg daarvan is daar 'n baie klein aantal holes in hierdie area. Die kollektor-area is wyer, soos ons reeds gesê het, en die dosering hier is matig, en dus is daar 'n matige hoeveelheid vry elektrone in hierdie area.

Die spanning wat tussen die emitter en kollektor toegepas word, val in twee plekke. Eerstens het die emitter-basis-junksie 'n voorwaartse barrièrespanning van ongeveer 0,7 volt by silikon-transistore. Die res van die spanning val oor die basis-kollektor-junksie as 'n agterwaartse barrière.

Gee dit wat die spanning oor die toestel ook al mag wees, die voorwaartse barrièrespanning oor die emitter-basis-junksie bly altyd 0,7 volt, en die res van die bronspanning val oor die basis-kollektor-junksie as 'n agterwaartse barrièrespanning.

Dit beteken dat die kollektorspanning die voorwaartse barrièrespanning nie kan oorkom nie. Dus kan die vry elektrone in die emitter nie oor die basis heen trek nie. As gevolg daarvan gedra die transistor soos 'n af-skieter.

NB: – Aangesien die transistor onder hierdie toestande idealiter geen stroom geleid nie, sal daar geen spanningsval by die buite-resistansie wees nie, en dus sal die hele bronspanning (V) oor die junksies val soos in die figuur hierbo getoon.

Laat ons nou sien wat gebeur as ons 'n positiewe spanning by die basis-terminal van die toestel toepas. In hierdie situasie kry die basis-emitter-junksie 'n individuele voorwaartse spanning, en dit kan beslis die voorwaartse potensiaalbarrière oorkom, en dus sal die meerderheidsdragers, d.w.s. vry elektrone in die emitter-area, die junksie oorkruis en in die basis-area kom waar hulle baie min holes vind om mee te hergroeper.

Maar as gevolg van die elektriese veld oor die junksie, kry die vry elektrone wat uit die emitter-area migreer, kinetiese energie. Die basis-area is so dun dat die vry elektrone wat uit die emitter kom, nie genoeg tyd kry om te hergroeper nie, en dus oorkruis hulle die agterwaartse-gespanne uitholling en kom uiteindelik in die kollektor-zone. Aangesien daar 'n agterwaartse barrière oor die basis-kollektor-junksie teenwoordig is, sal dit die vloei van vry elektrone van die basis na die kollektor nie belemmer nie, omdat die vry elektrone in die basis-area minderheidsdragers is.

Op hierdie manier vloei elektrone van die emitter na die kollektor, en dus begin die kollektor-na-emitter-stroom vloei. Aangesien daar 'n paar holes in die basis-area teenwoordig is, sal sommige van die elektrone wat uit die emitter-area kom, met hierdie holes hergroeper en dra tot die basisstroom by. Hierdie basisstroom is baie kleiner as die kollektor-na-emitter-stroom.

Sommige elektrone van die emitter dra by tot die basisstroom, terwyl die meeste deur die kollektor gaan. Die emitterstroom is die totaal van die basis- en kollektorstrome. Dus is die emitterstroom die som van die basis- en kollektorstrome.

Laat ons nou die toegepaste basisspanning verhoog. In hierdie situasie, as gevolg van die verhoogde voorwaartse spanning oor die emitter-basis-junksie, sal proporsioneel meer vry elektrone met meer kinetiese energie uit die emitter-area na die basis-area kom. Dit veroorsaak 'n proporsionele verhoging van die kollektorstroom. Op hierdie manier, deur 'n klein basissein te beheer, kan ons 'n baie groot kollektorsein beheer. Dit is die basiese werkprinsipe van 'n transistor.