Како работи транзисторот?

Как работува транзисторот?

Дефиниција на транзистор

Транзисторот е дефиниран како полупроводниково уредство користено за зголемување или превклучување на електронски сигнали.

Постојат различни типови на транзистори, но ќе се фокусираме на NPN транзисторот во режим на заеднички излезната. Овој тип има силно допиран и широк регион на излезот, кој содржи многу слободни електрони (мажинствените носачи).

Регионот на колекторот е широк и средно допиран, па има помалку слободни електрони од излезот. Регионот на базата е врло тесен и слабо допиран, со мал број на цеви (мажинствени носачи). Сега, го поврзуваме еден батерија меѓу излезот и колекторот. Терминалот на излезот на транзисторот е поврзан со негативниот терминал на батеријата. Затоа, јункцијата излез-база станува напредно предизвикувана, а јункцијата база-колектор постанува обратно предизвикувана. Во оваа состојба, нема да протече никаков струја низ уредот. Пред да дојдеме до актуелната операција на уредот, нека се припомниме конструкциските и допирните детали на NPN транзистор. Овде регионот на излезот е поширок и врло силно допиран. Затоа, концентрацијата на мажинствените носачи (слободни електрони) во овој регион на транзисторот е врло висока.

Сепак, регионот на базата е врло тесен, во опсег од неколку микрометри, додека регионите на излезот и колекторот се во опсег од милиметар. Допирањето на средниот p-тип слој е врло ниско, и како резултат, има врло мал број на цеви присутни во овој регион. Регионот на колекторот е поширок, како што веќе велиме, и допирањето тука е средно, па има среден број на слободни електрони присутни во овој регион.

Напонот применет меѓу излезот и колекторот пада на два места. Прво, јункцијата излез-база има напредно барьер потенцијал од околу 0,7 волти во кремезни транзистори. Остатокот од напонот пада над јункцијата база-колектор како обратен барьер.

Без разлика на напонот преку уредот, напредниот барьер потенцијал преку јункцијата излез-база секогаш останува 0,7 волти, а остатокот од изворниот напон пада над јункцијата база-колектор како обратен барьер потенцијал.

Ова значи дека напонот на колекторот не може да надмине напредниот барьер потенцијал. Затоа, слободните електрони во излезот не можат да прескочат во базата. Како резултат, транзисторот се однесува како изключувач.

NB: – Бидејќи во оваа состојба транзисторот идеално не проводи никаква струја, нема да има пад на напон на екстерната отпорност, затоа целата изворна напон (V) ќе падне над јункциите како што е прикажано на сликата горе.

Сега нека видиме што се случува ако примениме позитивен напон на терминалот на базата на уредот. Во оваа ситуација, јункцијата излез-база добива индивидуално напреден напон, и сигурно, тоа може да надмине напредниот потенцијален барьер, па мажинствените носачи, односно слободните електрони во регионот на излезот ќе прескочат јункцијата и дојдут во регионот на базата, каде што има многу мал број на цеви за рекомбинирање.

Но поради електричното поле над јункцијата, слободните електрони кои мигрираат од регионот на излезот добиваат кинетичка енергија. Регионот на базата е толку тесен, што слободните електрони кои доаѓаат од излезот не добиваат доволно време за рекомбинирање, па прескочуваат обратно предизвикуваниот деплетиран регион и на крај доаѓаат до зоната на колекторот. Бидејќи има обратен барьер над јункцијата база-колектор, тој не ќе пречи на протокот на слободните електрони од базата до колекторот, бидејќи слободните електрони во регионот на базата се миноритетни носачи.

На овој начин, електроните текат од излезот до колекторот, па почнува да текне струја од колекторот до излезот. Бидејќи има неколку цеви присутни во регионот на базата, некои од електроните кои доаѓаат од регионот на излезот ќе се рекомбинираат со овие цеви и ќе донесат базна струја. Оваа базна струја е доста помала од струјата од колекторот до излезот.

Некои електрони од излезот допринашуваат до базната струја, додека повеќето минуваат низ колекторот. Излезната струја е збирот од базната и колекторската струја. Значи, излезната струја е збирот од базната и колекторската струја.

Сега нека го зголемиме применетиот базен напон. Во оваа ситуација, поради зголемениот напреден напон над јункцијата излез-база, пропорционално повеќе слободни електрони ќе дојдат од регионот на излезот до регионот на базата со повеќе кинетичка енергија. Ова причинува пропорционален зголемување на колекторската струја. На овој начин, со контрола на малиот базен сигнал, можеме да контролираме доста голем колекторски сигнал. Ова е основниот принцип на работа на транзисторот.