Paano Gumagana ang Transistor?

Paano Gumagana ang Transistor?

Pakahulugan ng Transistor

Ang transistor ay isang semiconductor device na ginagamit upang palakihin o switchin ang mga electronic signals.

May iba't ibang uri ng transistor, ngunit tutuonan natin ang NPN transistor sa common emitter mode. Ang uri na ito ay may malalim at malawak na emitter region, na may maraming free electrons (majority carriers).

Ang collector region ay malawak at may katamtamang doping, kaya may kaunti lang itong free electrons kumpara sa emitter. Ang base region naman ay napakapipis at may kaunting doping, na may maliit na bilang ng holes (majority carriers). Ngayon, ikokonekta natin ang isang battery sa pagitan ng emitter at collector. Ang emitter terminal ng transistor ay ikokonekta sa negative terminal ng battery. Dahil dito, ang emitter-base junction ay naging forward biased, at ang base-collector junction naman ay naging reverse biased. Sa kondisyong ito, walang current ang lalabas sa device. Bago pumunta sa aktwal na operasyon ng device, tandaan natin ang mga detalye ng konstruksyon at doping ng isang NPN transistor. Dito, ang emitter region ay mas malawak at napakataas ang doping. Kaya ang concentration ng majority carriers (free electrons) sa rehiyong ito ng transistor ay napakataas.

Ang base region, sa kabilang banda, ay napakapipis, na nasa range ng ilang micrometers, habang ang emitter at collector region naman ay nasa range ng millimeter. Ang doping ng gitnang p-type layer ay napakababa, at dahil dito, may kaunti lamang na holes ang naroroon sa rehiyong ito. Ang collector region ay mas malawak, tulad ng sinabi natin, at ang doping dito ay katamtaman, kaya may katamtamang bilang ng free electrons sa rehiyong ito.

Ang voltage na inilapat sa pagitan ng emitter at collector ay bumababa sa dalawang lugar. Una, ang emitter-base junction ay may forward barrier potential na humigit-kumulang 0.7 volts sa silicon transistors. Ang natitirang voltage naman ay bumababa sa base-collector junction bilang reverse barrier.

Anuman ang voltage sa loob ng device, ang forward barrier potential sa emitter-base junction ay laging 0.7 volts, at ang natitirang source voltage ay bumababa sa base-collector junction bilang reverse barrier potential.

Ito ang nangangahulugang ang collector voltage ay hindi makakalampas sa forward barrier potential. Kaya, ang free electrons sa emitter ay hindi makakalampas sa base. Bilang resulta, ang transistor ay gumagana tulad ng off switch.

NB: – Sa kondisyong ito, ang transistor ay hindi naglalabas ng anumang current, kaya wala ring voltage drop sa external resistance, at ang buong source voltage (V) ay bubuhos sa mga junction tulad ng ipinapakita sa larawan sa itaas.

Ngayon, tingnan natin kung ano ang mangyayari kung ilalagay natin ang positive voltage sa base terminal ng device. Sa sitwasyong ito, ang base-emitter junction ay nakakatanggap ng individual na forward voltage, at tiyak na ito ay makakalampas sa forward potential barrier, kaya ang majority carriers, na ang free electrons sa emitter region, ay lalampas sa junction at pupunta sa base region kung saan may kaunti lang silang holes upang mag-recombine.

Ngunit dahil sa electric field sa junction, ang free electrons na lumilipat mula sa emitter region ay nakakakuha ng kinetic energy. Ang base region ay napakapipis, kaya ang free electrons mula sa emitter ay hindi nakakakuha ng sapat na oras upang mag-recombine, at kaya'y lalampas sa reverse biased depletion region at sa huli ay pupunta sa collector zone. Dahil may reverse barrier sa base-collector junction, ito ay hindi magsisilbing hadlang sa flow ng free electrons mula sa base patungo sa collector, dahil ang free electrons sa base region ay minority carriers.

Sa ganitong paraan, ang electrons ay lumilipat mula sa emitter patungo sa collector, at kaya nagsisimula ang collector to emitter current. Dahil may kaunting holes sa base region, ang ilang electrons mula sa emitter region ay magrecombine sa mga holes at magkontributo sa base current. Ang base current na ito ay mas maliit kaysa sa collector to emitter current.

Ang ilang electrons mula sa emitter ay nagbibigay ng base current, habang ang karamihan ay lumilipat sa collector. Ang emitter current ay ang kabuuang base at collector currents. Kaya, ang emitter current ay ang suma ng base at collector currents.

Ngayon, tataasan natin ang inilapat na base voltage. Sa sitwasyong ito, dahil sa taas ng forward voltage sa emitter-base junction, proporsyonado ang dumadami na free electrons mula sa emitter region papunta sa base region na may mas mataas na kinetic energy. Ito ang nagdudulot ng proporsyonadong pagtaas ng collector current. Sa ganitong paraan, sa pamamagitan ng kontrol ng maliit na base signal, maaari nating kontrolin ang malaking collector signal. Ito ang pangunahing prinsipyong paggawa ng transistor.