איך טרנזיסטור משתמש במטлы וזרם חשמלי אלקטרונים

איך טרנזיסטורים משתמשים במתכות ובאלקטרונים זורמים?

טרנזיסטורים הם מכשירים חצי-מנועים המשמשים בעיקר להגברת אותות או להפעלת מעגלים. אם כי המנגנון הפנימי של טרנזיסטורים כולל חומרים חצי-מנועיים (כמו סיליקון או גרמניום), הם אינם משתמשים באופן ישיר במתכות ואלקטרונים זורמים כדי לפעול. עם זאת, ייצור והפעלה של טרנזיסטורים כוללים חלקים מתכתיים ומושגים הקשורים לזרימת אלקטרונים. להלן הסבר מפורט על איך פועלים טרנזיסטורים וקשרם עם מתכות ואלקטרונים זורמים.

מבנה בסיסיципinciple עבודה של טרנזיסטורים

1. מבנה בסיסי

טרנזיסטורים קיימים בשלושה סוגים עיקריים: טרנזיסטורי מיתר תיל (BJTs), טרנזיסטורי השפעת שדה (FETs) וטרנזיסטורי שדה מחסום מתכת-אוקסיד (MOSFETs). כאן נמקד בסוג הנפוץ ביותר, ה-NPN BJT:

• מפלט (E): בדרך כלל ממוקד מאוד, מספק מספר גדול של אלקטרונים חופשיים.

• בסיס (B): פחות ממוקד, משליט את הזרם.

• קולקטור (C): פחות ממוקד, אוסף אלקטרונים שנדחפו מהמפלט.

2. עקרון פעולה

• מפרק מפלט-בסיס (מפרק E-B): כאשר הבסיס מוטה קדימה ביחס למפלט, המפרק E-B מוליך, מאפשר לאלקטרונים לזרום מהמפלט לבסיס.

• מפרק בסיס-קולקטור (מפרק B-C): כאשר הקולקטור מוטה אחורה ביחס לבסיס, המפרק B-C נמצא במצב כיבוי. עם זאת, אם יש זרם בסיס מספיק, זרם גדול זורם בין הקולקטור למפלט.

תפקיד המתכות ואלקטרונים זורמים

1. מגע המתכת

• מגעים: המפלט, הבסיס והקולקטור של טרנזיסטור בדרך כלל מחוברים למעגלים חיצוניים באמצעות מגעי מתכת. המגעים המתכתיים מאבטחים העברה надежную передачу тока.

• שכבות מתכתיות: במעגלים משולבים, האזורים השונים של הטרנזיסטור (כמו המפלט, הבסיס והקולקטור) לעיתים קרובות מחוברים פנימית באמצעות שכבות מתכתיות (בדרך כלל אלומיניום או נחושת).

2. אלקטרונים זורמים

• זרימת אלקטרונים: בתוך הטרנזיסטור, זרם מופק מהזזה של אלקטרונים. לדוגמה, ב-NPN BJT, כאשר הבסיס מוטה קדימה, אלקטרונים זורמים מהמפלט לבסיס, ורוב האלקטרונים האלה ממשיכים לזרום לקולקטור.

• זרימת חורים: בחומרים חצי-מנועיים מסוג p, זרם יכול גם להיות נשא על ידי חורים, שהם מקומות ריקים בהם חסרים אלקטרונים וניתן לראותם כנושאי מטען חיוביים.

דוגמאות ספציפיות

1. NPN BJT

• מוטה קדימה: כאשר הבסיס מוטה קדימה ביחס למפלט, המפרק E-B מוליך, ואלקטרונים זורמים מהמפלט לבסיס.

• מוטה אחורה: כאשר הקולקטור מוטה אחורה ביחס לבסיס, המפרק B-C נמצא במצב כיבוי. עם זאת, בעקבות הזרם בבסיס, זרם גדול זורם בין הקולקטור למפלט.

2. MOSFET

• שער (G): מבודד מהערוץ החצי-מנועי על ידי שכבה מבודדת (בדרך כלל דו-תחמוצת סיליקון), מתח השער שולט בנשקי הערוץ.

• מקור (S) ודرين (D): מחוברים למעגלים חיצוניים באמצעות מגעי מתכת, הזרם בין המקור לדرين משלוט על ידי מתח השער.

סיכום

אם כי העיקרון המרכזי של פעולת טרנזיסטורים כולל בעיקר את הזזה של אלקטרונים וחורים בחומרים חצי-מנועיים, מתכות משחקות תפקיד חשוב בייצור והפעלה של טרנזיסטורים. מגעי מתכת ושכבות מתכתיות מאבטחות העברה надежную передачу тока, ואלקטרונים זורמים הם הבסיס המהותי לפעילות מכשירים חצי-מנועיים. דרך מנגנונים אלו, טרנזיסטורים יכולים להגדיל secara efektif sinyal atau menghidupkan/mematikan rangkaian.