Kuidas tranzistor töötab

Kuidas töötab tranzistor?

Tranzitori definitsioon

Tranzitor on defineeritud kui pooljuhtseade, mida kasutatakse elektriliste signaalide tugevdamiseks või lülitamiseks.

On olemas erinevatüübilisi tranzitoreid, kuid me keskendume tavalise emiteerija režiimis olevale NPN-tranzitorile. See tüüp omab tugevalt doobitud ja laia emiteerijapiirkonda, mis sisaldab palju vaba elektronit (enamikulised vihjed).

Kogumispinna piirkond on lai ja mõõdukalt doobitud, nii et selles on vähem vaba elektronit kui emiteerijal. Põhipinna piirkond on väga õnnikas ja veidi doobitud, seal on vähe augu (enamikulised vihjed). Nüüd ühendame ühe akuna emiteerija ja kogumispinna vahel. Tranzitori emiteerija terminaal on ühendatud akuna negatiivse terminaagiga. Seetõttu muutub emiteerija-põhipinna ühendus eespoolisteks ning põhi-kogumispinna ühendus tagapoolisteks. Sellisel tingimusel ei virtua lülituseadmes läbi mingit voolu. Enne seadme tegeliku toimimise uurimist meenutame NPN-tranzitori konstruktsiooni ja doobimise üksikasju. Siin on emiteerija piirkond lai ja väga tugevalt doobitud. Seetõttu on selle transistori osa enamikuliste vihjete (vaba elektronide) konsentratsioon väga kõrge.

Põhipinna piirkond on teiselt poolt väga õnnikas, see jääb mõnedehkümmitreid ulatusse, samas kui emiteerija ja kogumispinna piirkonnad on millimeetrilises ulatuses. Keskmise p-tüübi kihi doobimine on väga madal, ja tulemuseks on see piirkonnas väga väike arv augu. Kogumispinna piirkond on laiem, nagu me juba mainisime, ja doobimine siin on mõõdukas, nii et selle piirkonna sees on mõõdukas arv vaba elektronit.

Emiteerija ja kogumispinna vahel rakendatav pingetõus tabaneb kahte kohta. Esiteks, emiteerija-põhipinna ühendusel on silikoontranzitorites umbes 0,7 volti suuruseline eespooline barjääripotentsiaal. Jäänud pingetõus tabaneb põhi-kogumispinna ühendusena tagapoolsete barjäärina.

Olgu seadme ülejäänuks mis tahes pingel, emiteerija-põhipinna ühenduse eespooline barjääripotentsiaal säilitab alati 0,7 volti ja jäänud allikapingetõus tabaneb põhi-kogumispinna ühendusena tagapoolsete barjäärina.

See tähendab, et kogumispinna pinget ei saa ületada eespoolset barjääripotentsiaali. Seetõttu ei saa emiteerijast tulevad vabad elektronid ületada põhipinna. Tulemuseks käitub tranzitor nagu väljalülitus.

NB: – Sellel tingimusel, kui tranzitor ideaalselt mitte mingit voolu ei joosta, ei oleks välisreeglil mingit pingetõusu, seega tõmbaks kogu allikapinget (V) ühendused, nagu ülal olevas joonis.

Nüüd vaatame, mis juhtub, kui rakendame seadme põhiterminalile positiivset pinget. Sel olukorral saab emiteerija-põhipinna ühendus individuaalselt eespoolist pinget, ja kindlasti see ületab eespoolise potentsiaalbarjääri, seega emiteerija piirkonnast tulevad enimikulised vihjed, st vabad elektronid, ületavad ühendust ja tulevad põhipinna piirkonda, kus neil on vähe augu ümberühendamiseks.

Kuid ühenduse üle oleva elektroonilise välja tõttu, emiteerija piirkonnast tulevad vabad elektronid saavad kinetilist energiat. Põhipinna piirkond on nii õnnikas, et emiteerijast tulevad vabad elektronid ei saa piisavalt aega ümberühenduda ja seega ületavad tagapoolise barjääri ja lõpuks jõuavad kogumispinna piirkonda. Kuna põhi-kogumispinna ühenduses on tagapooline barjäär, ei takista see vabad elektronid, mis põhipinnast kogumispinna poole liiguvad, kuna need on põhipinna piirkonnas vähemikkulised vihjed.

Sellisel moel virtua elektronid emiteerijast kogumispinna ja seega hakkab virtma kogumispinna-emiteerija vool. Kuna põhipinna piirkonnas on vähe augu, siis mõned emiteerijast tulevad elektronid ümberühenduvad nendega ja panustavad põhivoolu. See põhivool on mõõdukas võrdlusega kogumispinna-emiteerija vooluga.

Mõned elektronid emiteerijast panustavad põhivoolu, samas kui enamus läbib kogumispinna. Emiteerija vool on põhi- ja kogumispinnavoolude summa. Seega on emiteerija vool põhi- ja kogumispinnavoolude summa.

Nüüd suurendame rakendatavat põhipinget. Sellisel olukorral tõuseb emiteerija-põhipinna ühenduse eespooline pingetõus vastavalt rohkemate vaba elektronide arvu, mis tulevad emiteerija piirkonnast põhipinna piirkonda rohkem kinetilise energiaga. See põhjustab kogumispinnavoolu vastavalt suurenemise. Sellisel moel, kontrollides väikese põhisingna, saame kontrollida piisavalt suurt kogumispinnavoolu. See on tranzitori põhiline toimimisprintsiip.