Как Работа Транзистор?
Как работи транзистор?
Определение на транзистора
Транзистор е дефиниран като полупроводниково устройство, използвано за усилване или превключване на електронни сигнали.
Има различни видове транзистори, но ще се фокусираме върху NPN транзистора в режим общ излъчвач. Този тип има силно допиран и широко излъчващо отделение, което съдържа много свободни електрони (основни носители).
Разделението на колектора е широко и умерено допирано, така че да има по-малко свободни електрони от излъчвача. Разделението на базата е много тънко и слабо допирано, с малко брой пустоти (основни носители). Сега, свързваме един батерия между излъчвача и колектора. Терминалът на излъчвача на транзистора е свързан с отрицателния терминал на батерията. Следователно, става напреднало предпазено излъчвач-база, а база-колектор става обратно предпазено. В това състояние, няма ток да протече през устройството. Преди да отидем към реалната работа на устройството, нека припомним конструкционните и допирните детайли на NPN транзистора. Тук разделението на излъчвача е по-широко и много силно допирано. Следователно концентрацията на основните носители (свободни електрони) в това разделение на транзистора е много висока.
От друга страна, разделението на базата е много тънко, в диапазона на няколко микрометра, докато разделенията на излъчвача и колектора са в диапазона на милиметри. Допирането на средния p-тип слой е много ниско, и следователно, има много малко брой пустоти в това разделение. Разделението на колектора е по-широко, както вече казахме, и допирането тук е умерено, и следователно, има умерен брой свободни електрони в това разделение.
Напрежението, приложено между излъчвача и колектора, пада на два места. Първо, излъчвач-база разделението има напреднато бариерно потенциално напрежение от около 0.7 волта при силиконови транзистори. Останалата част от напрежението пада през база-колектор разделението като обратно бариерно потенциално напрежение.
Каквато и да е напрежението през устройството, напреднатото бариерно потенциално напрежение през излъчвач-база разделението винаги остава 0.7 волта, а останалата част от изходното напрежение пада през база-колектор разделението като обратно бариерно потенциално напрежение.
Това означава, че напрежението на колектора не може да преодолее напреднатото бариерно потенциално напрежение. Следователно, свободните електрони в излъчвача не могат да преминат в базата. В резултат, транзисторът се държи като изключен превключвател.
NB: – При това състояние, транзисторът не провежда никакъв ток, идеално, няма да има напреженост, падаща върху външното съпротивление, и цялото изходно напрежение (V) ще падне през разделенията, както е показано на горната фигура.
Сега, нека видим какво се случва, ако приложим положително напрежение на базовия терминал на устройството. В тази ситуация, излъчвач-база разделението получава индивидуално напреднато напрежение и, разбира се, то може да преодолее напреднатото потенциално бариера, и следователно, основните носители, т.е. свободните електрони в излъчвачното разделение, ще преминат през разделението и ще дойдат в базовото разделение, където те намират много малко брой пустоти, за да се рекомбинират.
Но поради електрическото поле през разделението, свободните електрони, мигриращи от излъчвачното разделение, получават кинетична енергия. Разделението на базата е толкова тънко, че свободните електрони, идващи от излъчвача, не получават достатъчно време, за да се рекомбинират, и следователно преминават през обратно предпазеното изчерпване и в крайна сметка идват в зоната на колектора. Тъй като има обратна бариера през база-колектор разделението, тя няма да пречи на потока на свободните електрони от базата към колектора, тъй като свободните електрони в базовото разделение са малобройни носители.
По този начин, електроните протичат от излъчвача към колектора и следователно започва да протича ток от колектора към излъчвача. Тъй като има малко пустоти в базовото разделение, някои от електроните, идващи от излъчвачното разделение, ще се рекомбинират с тези пустоти и ще допринесат за базовия ток. Този базов ток е значително по-малък от тока от колектора към излъчвача.
Някои електрони от излъчвача допринасят за базовия ток, докато повечето минават през колектора. Излъчвачният ток е общата сума на базовия и колекторния ток. Следователно, излъчвачният ток е сумата на базовия и колекторния ток.
Сега, нека увеличим приложеното базово напрежение. В тази ситуация, поради увеличеното напреднато напрежение през излъчвач-база разделението, пропорционално повече свободни електрони ще дойдат от излъчвачното разделение в базовото разделение с повече кинетична енергия. Това причинява пропорционален ръст на колекторния ток. По този начин, контролирайки малък базов сигнал, можем да контролираме доста голям колекторен сигнал. Това е основният принцип на работа на транзистора.
