איך עובד טרנזיסטור?
איך טרנזיסטור עובד?
הגדרת טרנזיסטור
טרנזיסטור מוגדר כמכשיר חצי מוליכי המשמש להגדלת או לחילוף אותות אלקטרוניים.
ישנם סוגים שונים של טרנזיסטורים זמינים, אבל נמקד בטרנזיסטור NPN במצב פליטה משותף. סוג זה כולל אזור פליטה מרובץ חזק ורחב, שמכיל הרבה אלקטרונים חופשיים (נושאי רוב).
אזור הקולקטור רחב ומורובץ באופן מתון, כך שיש בו פחות אלקטרונים חופשיים מאשר בפליטה. אזור הבסיס מאוד דק ומורובץ באורח קל, עם מספר קטן של חורים (נושאי רוב). עכשיו, אנחנו מחברים סוללה אחת בין הפליטה לקולקטור. המינוס של הסוללה מחובר לתווך הפליטה של הטרנזיסטור. לכן, הצומת בין הפליטה לבסיס נהיה קדמי והצומת בין הבסיס לקולקטור נהיה אחורי. במצב זה, לא יזרום זרם דרך המכשיר. לפני שנגיע לפעילות האמיתית של המכשיר, נזכיר את הפרטים הבנויים והמורובצים של טרנזיסטור NPN. כאן, אזור הפליטה רחב ומרובץ חזק מאוד. לכן, הריכוז של הנושאים העיקריים (אלקטרונים חופשיים) באזור הזה של הטרנזיסטור גבוה מאוד.
במקרה של אזור הבסיס, הוא דק מאוד והוא בערך במגמה של כמה מיקרומטרים בעוד שאזור הפליטה והקולקטור הם במגמה של מילימטר. המרובץ של שכבה התיכונה p-ית הוא מאוד נמוך, ובתוצאה מכך יש רק מספר קטן מאוד של חורים באזור הזה. אזור הקולקטור רחב כפי שאמרנו כבר והמורובץ כאן הוא מתון ולכן יש מספר מתון של אלקטרונים חופשיים באזור הזה.
המתח המופעל בין הפליטה לקולקטור נופל בשני מקומות. ראשית, לצומת בין הפליטה לבסיס יש מתח מחסום קדמי של בערך 0.7 וולט בטרנזיסטורים מסיליקון. השאר של המתח נופל בצומת בין הבסיס לקולקטור כמחסום אחורי.
לא משנה מה יהיה המתח על המכשיר, המתח המחסום הקדמי בין הפליטה לבסיס תמיד נשאר 0.7 וולט והשאר של מתח המקור נופל בצומת בין הבסיס לקולקטור כמתח מחסום אחורי.
זה אומר שהמתח של הקולקטור אינו יכול להתגבר על המתח המחסום הקדמי. לכן, האלקטרונים החופשיים בפליטה אינם יכולים לחצות אל הבסיס. כתוצאה מכך, הטרנזיסטור מתנהג כמו מעגל פתוח.
הערה: – מכיוון שמצב זה הטרנזיסטור אינו מוליך זרם בצורה אידיאלית, לא יהיה נפילה של מתח על ההתנגדות החיצונית ולכן כל מתח המקור (V) ייפול בצמתים כפי שמוצג בתמונה למעלה.
עכשיו נבדוק מה קורה אם נפעיל מתח חיובי על תווך הבסיס של המכשיר. במצב זה, לצומת בין הפליטה לבסיס יש מתח קדמי בנפרד ובהחלט הוא יכול להתגבר על המתח המחסום הקדמי ולפיכך הנושאים העיקריים, כלומר האלקטרונים החופשיים באזור הפליטה יעברו את הצומת ויבואו לאזור הבסיס שם יש להם מעט מאוד חורים להרכבת מחדש.
אבל בשל השדה החשמלי על הצומת, האלקטרונים החופשיים המיגרים מאזור הפליטה מקבלים אנרגיה קינטית. אזור הבסיס כה דק כך שהאלקטרונים החופשיים הבאים מהפליטה אינם מקבלים זמן מספיק כדי להרכבות מחדש ולכן עפים מעל לאזור הדליפה המוחזר ובסופו של דבר מגיעים לאזור הקולקטור. מכיוון שיש מחסום אחורי מצומת הבסיס לקולקטור, הוא לא יציע את התקדמות האלקטרונים החופשיים מהבסיס לקולקטור מכיוון שהאלקטרונים החופשיים באזור הבסיס הם נושאי מיעוט.
באופן זה, אלקטרונים זורמים מהפליטה לקולקטור וכתוצאה מכך מתחיל זרם מהקולקטור לפליטה. מכיוון שיש מעט חורים באזור הבסיס, חלק מהאלקטרונים שמגיעים מאזור הפליטה ירכבו עם החורים הללו ויספקו זרם בסיס. הזרם הבסיסי קטן בהרבה מהזרם מהקולקטור לפליטה.
חלק מהאלקטרונים מהפליטה תורמים לזרם הבסיס, בעוד שרובם עוברים דרך הקולקטור. הזרם של הפליטה הוא סך כל הזרם הבסיסי והקולקטורי. לכן, הזרם של הפליטה הוא סכום הזרם הבסיסי והקולקטורי.
עכשיו נעלה את המתח הבסיסי המופעל. במצב זה, בשל המתח הקדמי המוגדל בין הפליטה לבסיס, פרופורציונלית יותר אלקטרונים חופשיים יגיעו מאזור הפליטה לאזור הבסיס עם אנרגיה קינטית גדולה יותר. זה גורם לעליה פרופורציונלית של הזרם הקולקטורי. בדרך זו, באמצעות בקרת אות בסיס קטן, ניתן לשלוט בעוצמה רבה יותר של אות קולקטורי. זהו העיקרון הבסיסי של פעולת הטרנזיסטור.
