როგორ მუშაობს ტრანზისტორი

როგორ მუშაობს ტრანზისტორი?

ტრანზისტორის განმარტება

ტრანზისტორი განიხილება როგორც სემიკონდუქტორული მოწყობილობა, რომელიც გამრავლებს ან გადართებს ელექტრონულ სიგნალებს.

არსებობს სხვადასხვა ტიპის ტრანზისტორები, მაგრამ ჩვენ დაკავშირდებით NPN ტრანზისტორთან საემიტორის რეჟიმში. ამ ტიპის საემიტორის რეგიონი ძალიან დაშორებული და ფართოა, რომელშიც ბევრი თავისუფალი ონები (მაიორიტეტული ტრანსპორტირებულები) არსებობს.

კოლექტორის რეგიონი ფართოა და საშუალო დოპირებული, ასე რომ, მასში ნაკლები თავისუფალი ონები არის საემიტორის ვიდრე. ბაზის რეგიონი ძალიან დამარტივებული და ნაკლებად დოპირებულია, რომელშიც პატარა რაოდენობის ხვრელები (მაიორიტეტული ტრანსპორტირებულები) არის. ახლა, ჩვენ ერთ ბატარეას ვუერთებთ საემიტორსა და კოლექტორს შორის. ტრანზისტორის საემიტორის ტერმინალი დაკავშირებულია ბატარეიის უარყოფით ტერმინალთან. ამიტომ საემიტორ-ბაზის ჯუნქცია ხდება წინაღამოდებული და ბაზის-კოლექტორის ჯუნქცია ხდება უკუღამოდებული. ამ პირობებში არ იქნება ნებისმიერი მიმართულების მიმართ მოწყობილობის შესახებ. მოწყობილობის ფაქტური მუშაობამდე დავიმახსოვროთ NPN ტრანზისტორის კონსტრუქციისა და დოპირების დეტალები. აქ საემიტორის რეგიონი ფართო და ძალიან დაშორებულია. ასე რომ, მაიორიტეტული ტრანსპორტირებულების (თავისუფალი ონები) კონცენტრაცია ტრანზისტორის ამ რეგიონში ძალიან მაღალია.

ბაზის რეგიონი, კი ძალიან დამარტივებულია და მისი სიგანე რამდენიმე მიკრომეტრის შემიძლია, ხოლო საემიტორის და კოლექტორის რეგიონი მილიმეტრის შემიძლია. შუა p-ტიპის შრიფტის დოპირება ძალიან დაბალია და შესაბამისად ამ რეგიონში ძალიან პატარა რაოდენობის ხვრელები არსებობს. კოლექტორის რეგიონი ფართოა და დოპირება საშუალო დოპირებაა და შესაბამისად საშუალო რაოდენობის თავისუფალი ონები არის ამ რეგიონში.

საემიტორსა და კოლექტორს შორის გადაცემული დარტყმის ვოლტაჟი დაეცემა ორ ადგილას. პირველი, საემიტორ-ბაზის ჯუნქცია აქვს წინაღამოდებული ბარიერული პოტენციალი დაახლოებით 0.7 ვოლტი სილიკონის ტრანზისტორებში. დარტყმის ნარჩენი ვოლტაჟი დაეცემა ბაზის-კოლექტორის ჯუნქციაზე როგორც უკუღამოდებული ბარიერა.

როგორც არ იყოს მოწყობილობის შესაბამისი ვოლტაჟი, საემიტორ-ბაზის ჯუნქციის წინაღამოდებული ბარიერული პოტენციალი ყოველთვის დარჩება 0.7 ვოლტი და დარტყმის ნარჩენი ვოლტაჟი დაეცემა ბაზის-კოლექტორის ჯუნქციაზე როგორც უკუღამოდებული ბარიერული პოტენციალი.

ეს ნიშნავს, რომ კოლექტორის ვოლტაჟი ვერ გადახვევს წინაღამოდებულ ბარიერულ პოტენციალს. ასე რომ, საემიტორიდან თავისუფალი ონები ვერ გადახვევენ ბაზაში. შედეგად, ტრანზისტორი იქცევა როგორც გართული სვიჩი.

შეტანილი ვოლტაჟის შემდეგ ტრანზისტორი არ დაიბრუნებს ნებისმიერ ქულს და შესაბამისად არ იქნება ვოლტაჟის დარტყმა გარე რეზისტორზე, ასე რომ მთლიანი წყაროს ვოლტაჟი (V) დაეცემა ჯუნქციებზე როგორც აღწერილია ზემოთ მოცემულ შესაბამის ფიგურაში.

ახლა ვინახავთ, რა ხდება, თუ დავამატებთ დადებით ვოლტაჟს მოწყობილობის ბაზის ტერმინალზე. ამ სიტუაციაში საემიტორ-ბაზის ჯუნქცია იღებს წინაღამოდებულ ვოლტაჟს ინდივიდუალურად და ნაკლებად შეძლებს გადახვევას წინაღამოდებულ პოტენციალურ ბარიერას, ასე რომ მაიორიტეტული ტრანსპორტირებულები, რომელიც არის თავისუფალი ონები საემიტორის რეგიონში, გადახვევენ ჯუნქციას და მოდიან ბაზის რეგიონში, სადაც მათ შეხვევა ძალიან პატარა რაოდენობის ხვრელებს რეკომბინაციაში.

მაგრამ ჯუნქციის ადგილის ელექტროსტატიკური ველის გამო, საემიტორის რეგიონიდან მიმართული თავისუფალი ონები იღებენ კინეტიკურ ენერგიას. ბაზის რეგიონი ძალიან დამარტივებულია, ასე რომ საემიტორიდან მომავალ თავისუფალ ელექტრონებს არ აქვთ საკმარისი დრო რეკომბინაციაში და შესაბამისად გადახვევენ უკუღამოდებულ დეპლეტირებულ რეგიონს და ბოლოს მიდიან კოლექტორის ზონაში. რადგან ბაზის-კოლექტორის ჯუნქციაზე არსებული უკუღამოდებული ბარიერა არ შეიძლება დაბრუნება თავისუფალი ონების ბაზიდან კოლექტორში, რადგან ბაზის რეგიონში თავისუფალი ონები არიან მინორიტეტული ტრანსპორტირებულები.

ამ გზით ელექტრონები იწყებენ მოძრაობას საემიტორიდან კოლექტორისკენ და შესაბამისად კოლექტორიდან საემიტორში ქულის დაწყებას. რადგან ბაზის რეგიონში არის რამდენიმე ხვრელი, საემიტორიდან მომავალი ზოგიერთი ელექტრონი რეკომბინირდება ამ ხვრელებთან და შესაბამისად მიწვევს ბაზის ქულს. ეს ბაზის ქულა ძალიან ნაკლებია კოლექტორიდან საემიტორში ქულაზე.

ზოგიერთი ელექტრონი საემიტორიდან მიწვევს ბაზის ქულას, ხოლო უმეტესობა გადის კოლექტორში. საემიტორის ქულა არის ბაზის და კოლექტორის ქულების ჯამი. ასე რომ, საემიტორის ქულა არის ბაზის და კოლექტორის ქულების ჯამი.

ახლა ვიზამთ შეტანილი ბაზის ვოლტაჟის ზრდას. ამ სიტუაციაში საემიტორ-ბაზის ჯუნქციის წინაღამოდებული ვოლტაჟის ზრდით პროპორციულად მეტი თავისუფალი ონები მოდის საემიტორის რეგიონიდან ბაზის რეგიონში უფრო დიდი კინეტიკური ენერგიით. ეს იწვევს კოლექტორის ქულის პროპორციულ ზრდას. ამ გზით, მცირე ბაზის სიგნალის კონტროლით შეგვიძლია კონტროლიროთ ძალიან დიდი კოლექტორის სიგნალი. ეს არის ტრანზისტორის საფუძველი მუშაობის პრინციპი.