Uređaj i princip rada tranzistora

Ne može se precijeniti praktična važnost bipolarnog tranzistora za modernu elektroniku i elektrotehniku. Bipolarni tranzistori danas se koriste posvuda: za generiranje i pojačavanje signala, u električnim pretvaračima, u prijamnicima i odašiljačima i na mnogim drugim mjestima, može se nabrajati jako dugo.

Stoga se u okviru ovog članka nećemo dotaknuti svih mogućih područja primjene bipolarnih tranzistora, već ćemo samo razmotriti uređaj i opći princip rada ovog prekrasnog poluvodičkog uređaja, koji je od 1950-ih okrenuo cijelu elektroničku industriju i od 1970-ih znatno pridonijela ubrzanju tehničkog napretka.

Bipolarni tranzistor je poluvodički uređaj s tri elektrode koji kao bazu uključuje tri baze promjenjive vodljivosti. Dakle, tranzistori su tipa NPN i PNP. Poluvodički materijali od kojih se izrađuju tranzistori uglavnom su: silicij, germanij, galijev arsenid i drugi.

Silicij, germanij i druge tvari u početku su dielektrici, ali ako im dodate nečistoće, postaju poluvodiči. Dodaci siliciju kao što je fosfor (donor elektrona) učinit će silicij poluvodičem N-tipa, a ako se siliciju doda bor (akceptor elektrona), tada će silicij postati poluvodič P-tipa.

Kao rezultat toga, poluvodiči N-tipa imaju elektronsku vodljivost, a poluvodiči P-tipa rupinsku vodljivost. Kao što razumijete, vodljivost je određena vrstom aktivnih nositelja naboja.

Dakle, troslojna pita poluvodiča P-tipa i N-tipa je u biti bipolarni tranzistor. Uz svaki sloj su spojeni terminali koji se zovu: emiter, kolektor i baza.

Baza je elektroda za kontrolu vodljivosti. Emiter je izvor nositelja struje u krugu. Kolektor je mjesto u kojem smjeru strujni nositelji žure pod djelovanjem EMF-a koji se primjenjuje na uređaj.

Simboli za NPN i PNP bipolarne tranzistore razlikuju se u dijagramima. Ove oznake odražavaju samo uređaj i princip rada tranzistora u električnom krugu. Strelica se uvijek povlači između emitera i baze. Smjer strelice je smjer upravljačke struje koja se dovodi u krug baznog emitera.

Dakle, u NPN tranzistoru strelica pokazuje od baze do emitera, što znači da će u aktivnom načinu rada elektroni iz emitera juriti u kolektor, dok upravljačka struja mora biti usmjerena od baze do emitera.

U PNP tranzistoru je upravo suprotno: strelica je usmjerena od emitera prema bazi, što znači da u aktivnom načinu rada rupe od emitera žure prema kolektoru, dok upravljačka struja mora biti usmjerena od emitera prema kolektoru. baza.

Pogledajmo zašto se to događa. Kada se konstantni pozitivni napon primijeni na bazu NPN tranzistora (u području od 0,7 volti) u odnosu na njegov emiter, pn spoj baza-emiter ovog NPN tranzistora (vidi sliku) je prednapredan, a potencijalna barijera između kolektorski spoj - baza i baza emiter se smanjuje, sada se elektroni mogu kretati kroz njega pod djelovanjem EMF u krugu kolektor-emiter.

S dovoljnom baznom strujom, struja kolektor-emiter će se pojaviti u ovom krugu i skupljati sa strujom baza-emiter. Uključit će se NPN tranzistor.

Odnos između struje kolektora i struje upravljanja (baze) naziva se strujno pojačanje tranzistora. Ovaj parametar je dan u dokumentaciji tranzistora i može varirati od jedinica do nekoliko stotina.

Kada se konstantni negativni napon primijeni na bazu PNP tranzistora (u području od -0,7 volti) u odnosu na njegov emiter, spoj np baza-emiter ovog PNP tranzistora je prednapredan, a potencijalna barijera između kolektora- baza i bazni spoj -emiter se smanjuje, sada se rupe mogu kretati kroz njega pod djelovanjem EMF-a u krugu kolektor-emiter.

Obratite pažnju na polaritet napajanja kolektorskog kruga. S dovoljnom baznom strujom, struja kolektor-emiter će se pojaviti u ovom krugu i skupljati sa strujom baza-emiter. PNP tranzistor će se uključiti.

Bipolarni tranzistori se obično koriste u raznim uređajima u pojačalu, barijeri ili prekidaču.

U načinu pojačanja, bazna struja nikada ne pada ispod struje zadržavanja, što tranzistor održava u otvorenom vodljivom stanju cijelo vrijeme. U ovom načinu rada, niske oscilacije bazne struje pokreću odgovarajuće oscilacije pri mnogo većoj struji kolektora.

U ključnom načinu rada, tranzistor se prebacuje iz zatvorenog u otvoreno stanje, djelujući kao elektronska sklopka velike brzine. U barijernom načinu rada, promjenom osnovne struje, kontrolira se struja opterećenja uključena u krug kolektora.

Vidi također:Tranzistorska elektronička sklopka - princip rada i shema