Jinsi Transistor Inafanya Kazi?

Jinsi Transistor Inafanya Kazi?

Maana ya Transistor

Transistor ni kifaa cha semikonduktori kutumika kwa ajili ya kuongeza au kubadilisha ishara za umeme.

Kuna aina mbalimbali za transistor zinazopo, lakini tutachukua muhimu transistor wa NPN katika mfumo wa emitter chungu. Aina hii ina eneo la emitter lenye ukubwa na kilichopimika sana, ambalo linajumuisha wengi wa elektroni huru (majukumu makubwa).

Eneo la collector ni wide na kilichopimika kidogo, hivyo hakuna wengi wa elektroni huru kama emitter. Eneo la base ni thabiti na kilichopimika kidogo, na idadi ndogo ya holes (majukumu makubwa). Sasa, tunakunywa batilii moja kati ya emitter na collector. Terminal ya emitter ya transistor unakunywa na terminal chungu cha batilii. Hivyo basi emitter-base junction hutenda kama forward biased, na base-collector junction hutenda kama reverse biased. Katika hali hii, hakuna current itakayoflow kwenye kifaa. Kabla ya kwenda kwenye uendeshaji mtaani wa kifaa, turejelea details za ubuni na doping za transistor wa NPN. Hapa eneo la emitter ni wider na kilichopimika sana. Hivyo concentration ya majukumu makubwa (elektroni huru) katika eneo hili la transistor ni ya juu.

Eneo la base, kwa upande mwingine, ni thabiti sana, ina kiwango cha micrometers chache tu, hasa emitter na collector region ziko kwenye kiwango cha millimeters. Doping ya layer ya p-type ya kati ni chache sana, na tangu hivyo, hakuna idadi ya holes chache tu katika eneo hili. Eneo la collector ni wide kama tulivyosema, na doping hapa ni moderate na hivyo idadi moderate ya elektroni huru yanavyopo hapa.

Volts zinazopewa kati ya emitter na collector zinapungua mahali mbili. Kwanza, emitter-base junction ana forward barrier potential wa karibu 0.7 volts kwenye silicon transistors. Vingine vya volts vinapungua kwenye base-collector junction kama reverse barrier.

Hata ikiwa volts zinazoenda kwenye kifaa yoyote, forward barrier potential kwenye emitter-base junction huwa 0.7 volts na vingine vya source voltage vinapungua kwenye base-collector junction kama reverse barrier potential.

Hii inamaanisha kwamba collector voltage haiwezi kushinda forward barrier potential. Hivyo, elektroni huru kwenye emitter hazawezi kupita kwenye base. Tangu hivyo, transistor hutenda kama switch off.

NB: – Kwa hali hii transistor haupatikane current yoyote, hakutakuwa na voltage drop kwenye resistance nyingi, hivyo volts zote za source (V) zitapungua kwenye junctions kama inavyoonyeshwa kwenye picha hapo juu.

Sasa, twangalie nini kitakasumba tukiweka positive voltage kwenye terminal ya base ya kifaa. Katika hali hii, base-emitter junction hutambuliwa na forward voltage moja kwa moja na tangu hivyo, inaweza kushinda forward potential barrier na hivyo majukumu makubwa, yaani elektroni huru kwenye emitter region watapita kwenye junction na kujia kwenye eneo la base ambapo wanapata idadi ndogo ya holes kufanya rekombinasi.

Lakini kutokana na electric field kwenye junction, elektroni huru wanaendelea kutoka emitter region wanaenergy kinetiki. Eneo la base ni thabiti sana ili elektroni huru kutoka emitter si wakati wao kupata muda mzuri wa rekombinasi na hivyo wapita kwenye depletion region na mwishowe wapate kwenye collector zone. Kwa sababu ya reverse barrier ipo kwenye base-collector junction, itahusika kushinda flow ya elektroni huru kutoka base hadi collector kama elektroni huru kwenye base region ni minority carriers.

Kwa njia hii, electrons hutoka emitter hadi collector na hivyo current ya collector to emitter huanza kutoka. Kwa sababu ya holes chache kwenye base region, baadhi ya elektroni kutoka emitter region watarekombinasi na holes hizi na kusaidia base current. Base current hii ni ndogo zaidi kuliko collector to emitter current.

Baadhi ya elektroni kutoka emitter huchangia base current, na mara nyingi zinapita kwenye collector. Emitter current ni jumla ya base na collector currents. Hivyo, emitter current ni jumla ya base na collector currents.

Sasa, twongeze applied base voltage. Katika hali hii, kutokana na increased forward voltage kwenye emitter-base junction, proportionately wengi zaidi wa elektroni huru watakuwa kutoka emitter region hadi base region na energy kinetiki zaidi. Hii italeta proportionate increase ya collector current. Kwa njia hii, kwa kudhibiti signal ndogo ya base, tunaweza kudhibiti signal kubwa sana ya collector. Hii ni msingi wa kazi ya transistor.