Kā Darbojas Tranzistora?
Kā darbojas tranzistora?
Tranzistora definīcija
Tranzistors ir definēts kā poluprovadītāja ierīce, kas tiek izmantota elektronisko signālu pastiprināšanai vai pārslēgšanai.
Ir pieejami dažādi tranzistoru veidi, bet mēs koncentrēsimies uz NPN tranzistoru kopējā emitera režīmā. Šis tips ir ar smagi dozētu un plašu emitera zonu, kurā ir daudz brīvo elektronu (lielāko daļu nesēju).
Savilkotā zona ir plaša un vidēji dozēta, tāpēc tajā ir mazāk brīvo elektronu nekā emiterā. Bāzes zona ir ļoti smaga un viegli dozēta, ar mazu skaitu riekstu (lielāko daļu nesēju). Tagad pieslēdzam vienu bateriju starp emiteru un savilkotāju. Tranzistora emitera kontakts ir pieslēdzts baterijas negatīvajam kontaktam. Tādējādi emitera-bāzes savienojums kļūst par priekšvirzītu, un bāzes-savilkotāja savienojums kļūst par atpakaļvirzītu. Šajā stāvoklī caur ierīci nestrādās strāva. Pirms pārietam uz ierīces faktisku darbību, atcerēsimies NPN tranzistora konstrukcijas un dozēšanas detaļas. Šeit emitera zona ir plašāka un ļoti smagi dozēta. Tāpēc šajā zonā tranzistora lielāko daļu nesēju (brīvo elektronu) koncentrācija ir ļoti augsta.
Otrādi, bāzes zona ir ļoti smaga, tās platums ir dažu mikrometru apmērs, savukārt emitera un savilkotāja zonas ir milimetru apmērs. Vidējā p-tipa slānis ir ļoti viegli dozēts, un tā rezultātā šajā zonā ir ļoti mazi riekstu skaits. Savilkotāja zona, kā jau minēts, ir plašāka, un dozēšana šeit ir vidēja, tāpēc šajā zonā ir vidējs brīvo elektronu skaits.
Uzņemtā sprieguma starp emiteru un savilkotāju pazemināšanās notiek divos vietās. Pirmkārt, emitera-bāzes savienojumam ir priekšvirzīta barjera potenciāla aptuveni 0,7 voltus silīcija tranzistoros. Pārējā sprieguma daļa pazeminās pa bāzes-savilkotāja savienojumu kā atpakaļvirzīta barjera.
Neviena no ierīces uzņemtajiem spriegumiem nespēj pārvarēt emitera-bāzes savienojuma priekšvirzīto barjeras potenciālu, kas vienmēr paliek 0,7 voltus, un pārējais avota spriegums pazeminās pa bāzes-savilkotāja savienojumu kā atpakaļvirzīta barjera potenciāls.
Tas nozīmē, ka savilkotāja spriegums nevar pārvarēt priekšvirzīto barjeras potenciālu. Tādējādi emitera brīvie elektroni nevar pārcelties uz bāzi. Tāpēc tranzistors darbojas kā izslēgts pārslēgls.
NB: – Šajā stāvoklī, kad tranzistors ideāli nerada nekādu strāvu, ārējā pretestībā nebūs nekāda sprieguma pazemināšanās, tāpēc vesrs avota spriegums (V) pazeminās pa savienojumiem, kā attēlots augšējā diagrammā.
Tagad aplūkosim, kas notiek, ja mēs piemērojam pozitīvu spriegumu ierīces bāzes kontaktam. Šajā situācijā emitera-bāzes savienojums individuāli iegūst priekšvirzītu spriegumu, un tas noteikti var pārvarēt priekšvirzīto potenciāla barjeru, tāpēc lielākie nesēji, t.i., emitera zonas brīvie elektroni, pārcelsies pa savienojumu un nonāks bāzes zonā, kur tiem ir ļoti maz riekstu, ar kuriem kombinēties.
Tomēr, tā kā pa savienojumu ir elektromagnētiskā lauka, emitera zonas brīvie elektroni iegūst kinētisko enerģiju. Bāzes zona ir tik smaga, ka emitera nākošie brīvie elektroni nedost pietiekami daudz laika, lai kombinētos, un tāpēc pārcelsies pa atpakaļvirzīto deficīta zonu un galu galā nonāks savilkotāja zonā. Tā kā pa bāzes-savilkotāja savienojumu ir atpakaļvirzīta barjera, tā neatsegs brīvo elektronu plūsmu no bāzes uz savilkotāju, jo bāzes zonas brīvie elektroni ir mazāko daļu nesēji.
Šādā veidā elektroni plūst no emitera uz savilkotāju, un tāpēc sākas savilkotāja-emitera strāvas plūsma. Tā kā bāzes zonā ir daži rieksti, daži no emitera nākošajiem elektroniem kombinēsies ar šiem riekstiem un piedonis bāzes strāvai. Šī bāzes strāva ir diezgan mazāka nekā savilkotāja-emitera strāva.
Daži emitera elektroni piedonis bāzes strāvai, bet lielākā daļa ejā caur savilkotāju. Emittera strāva ir bāzes un savilkotāja strāvas summa. Tātad, emitera strāva ir bāzes un savilkotāja strāvas summa.
Tagad palielināsim piemērotā bāzes sprieguma. Šajā situācijā, tā kā emitera-bāzes savienojuma priekšvirzītais spriegums palielinās proporcionali, no emitera zonas uz bāzes zonu nāks vairāk brīvo elektronu ar lielāku kinētisko enerģiju. Tas rada proporcionalu savilkotāja strāvas palielināšanos. Šādā veidā, kontrolējot mazu bāzes signālu, mēs varam kontrolēt diezgan lielu savilkotāja signālu. Šis ir tranzistora pamatdarbības princips.
