Peranti dan operasi transistor bipolar

Transistor adalah peranti semikonduktor aktif, dengan bantuan penguatan, penukaran dan penjanaan ayunan elektrik dijalankan. Aplikasi seperti transistor boleh dilihat dalam teknologi analog. Selain itu transistor Mereka juga digunakan dalam teknologi digital, di mana ia digunakan dalam mod utama. Tetapi dalam peralatan digital, hampir semua transistor "tersembunyi" di dalam litar bersepadu, dan dalam jumlah besar dan dalam saiz mikroskopik.

Di sini kita tidak akan terlalu banyak menyentuh elektron, lubang dan atom, yang telah diterangkan di bahagian artikel sebelumnya, tetapi beberapa perkara ini, jika perlu, masih perlu diingat.

Diod semikonduktor terdiri daripada satu persimpangan p-n, sifatnya yang digambarkan di bahagian sebelumnya artikel. Oleh itu, transistor, seperti yang anda ketahui, terdiri daripada dua peralihan diod semikonduktor boleh dianggap sebagai pendahulu transistor, atau setengahnya.

Jika persimpangan p-n berehat, maka lubang-lubang dan elektron diagihkan, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1, membentuk halangan yang berpotensi. Kami akan cuba untuk tidak melupakan konvensyen elektron, lubang, dan ion yang ditunjukkan dalam angka ini.

Rajah 1

Bagaimana transistor bipolar

Peranti transistor bipolar mudah pada pandangan pertama. Untuk melakukan ini, sudah cukup untuk membuat persimpangan dua pn pada satu plat semikonduktor, yang dikenali sebagai asas. Beberapa kaedah untuk mewujudkan simpang pn telah diterangkan. di bahagian sebelumnya artikeloleh itu kami tidak akan mengulangi sini.

Jika konduktiviti asas adalah jenis p, maka transistor yang dihasilkan akan mempunyai struktur n-p-n (disebut "en-pe-en"). Dan apabila plat n-jenis digunakan sebagai pangkalan, maka kita akan mendapat transistor struktur p-n-p (pe-en-pe).

Sebaik sahaja ia datang ke pangkalan, anda perlu memberi perhatian kepada perkara ini: wafer semikonduktor yang digunakan sebagai asas sangat nipis, lebih nipis daripada pemancar dan pemungut. Kenyataan ini perlu diingat, kerana ia akan diperlukan dalam proses menjelaskan operasi transistor.

Sememangnya, untuk menyambung ke "dunia luar" dari setiap wilayah p dan n datang keluaran wayar. Setiap daripada mereka mempunyai nama kawasan yang mana ia dihubungkan: emitter, base, collector. Seperti transistor dipanggil transistor bipolar, kerana ia menggunakan dua jenis pembawa caj - lubang dan elektron. Struktur skematik transistor kedua-dua jenis ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2

Pada masa ini, transistor silikon digunakan untuk tahap yang lebih tinggi. Transistor germanium hampir sama sekali tidak usang, digantikan oleh silikon, jadi kisah selanjutnya akan menjadi mengenai mereka, walaupun kadang-kadang germanium akan disebutkan. Transistor silikon kebanyakan mempunyai struktur n-p-n, kerana struktur ini lebih maju dalam teknologi dalam pengeluaran.

Pasang surut transistor

Bagi transistor germanium, nampaknya struktur p-n-p lebih maju dari segi teknologi, jadi transistor germanium untuk sebahagian besar mempunyai struktur ini dengan tepat. Walaupun, sebagai sebahagian daripada pasangan pelengkap (transistor dekat dengan parameter, yang berbeza hanya dalam jenis kekonduksian), transistor germanium dari konduktiviti yang berbeza juga dihasilkan, contohnya, GT402 (p-n-p) dan GT404 (n-p-n).

Pasangan tersebut digunakan sebagai transistor output di ULF pelbagai peralatan radio. Dan jika transistor germanium bukan moden telah turun dalam sejarah, maka pasang surut transistor silikon masih dihasilkan, dari transistor dalam pakej SMD dan sehingga transistor yang kuat untuk peringkat keluaran ULF.

Dengan cara ini, penguat bunyi pada transistor germanium dilihat oleh pencinta muzik hampir seperti tiub. Nah, mungkin sedikit lebih teruk, tetapi jauh lebih baik daripada penguat transistor silikon. Ini hanya untuk rujukan.

Bagaimana cara kerja transistor

Untuk memahami bagaimana transistor berfungsi, kita akan kembali ke dunia elektron, lubang, penderma dan penerima. Benar, sekarang ia akan menjadi lebih mudah, dan lebih menarik daripada bahagian artikel sebelumnya. Kenyataan sedemikian perlu dibuat agar tidak menakutkan pembaca, untuk membolehkan membaca semua ini hingga akhir.

Rajah 3 di atas menunjukkan penunjuk grafik conditional transistor pada litar elektrik, dan di bawah p-n persimpangan transistor dibentangkan dalam bentuk diod semikonduktor, yang juga termasuk dalam arah yang bertentangan. Perwakilan ini sangat mudah apabila memeriksa transistor dengan multimeter.

Rajah 3

Dan angka 4 menunjukkan struktur dalaman transistor.

Dalam angka ini, anda perlu berlama-lama untuk mempertimbangkannya dengan lebih terperinci.

Rajah 4

Jadi akan lulus semasa atau tidak?

Di sini ia menunjukkan bagaimana sumber kuasa disambungkan kepada transistor struktur n-p-n, dan ia adalah seperti polariti bahawa ia disambungkan kepada transistor sebenar dalam peranti sebenar. Tetapi, jika anda melihat dengan lebih dekat, ternyata arus tidak akan melalui dua persimpangan p-n, melalui dua halangan yang berpotensi: tidak kira bagaimana anda menukar polaritas voltan, salah satu persimpangan itu mestilah berada dalam keadaan terkunci, tidak menjalankan. Oleh itu, mari kita meninggalkan segala-galanya seperti yang ditunjukkan dalam gambar dan lihat apa yang berlaku di sana.

Semasa tidak terkawal

Apabila anda menghidupkan sumber semasa, seperti yang ditunjukkan dalam gambar, peralihan-asas (n-p) peralihan berada dalam keadaan terbuka dan mudah melepaskan elektron ke arah dari kiri ke kanan. Selepas itu, elektron akan bertabrakan dengan pemancar asas peralihan tertutup (p-n), yang akan menghentikan pergerakan ini, jalan bagi elektron akan ditutup.

Tetapi, seperti biasa dan di mana-mana, terdapat pengecualian terhadap semua peraturan: beberapa elektron yang sangat lincah dapat mengatasi halangan ini di bawah pengaruh suhu. Oleh itu, walaupun arus yang tidak penting dengan kemasukan sedemikian akan tetap berlaku. Arus kecil ini dipanggil semasa semasa atau arus tepu. Nama terakhir ini disebabkan oleh fakta bahawa semua elektron bebas yang mampu mengatasi halangan yang berpotensi pada suhu tertentu menyertai pembentukan arus ini.

Arus awal tidak terkawal, ia boleh didapati untuk mana-mana transistor, tetapi pada masa yang sama ia sedikit bergantung pada voltan luaran. Jika ia, voltan, meningkat dengan ketara (dalam julat yang munasabah ditunjukkan dalam direktori), arus awal tidak akan berubah banyak. Tetapi kesan haba pada arus ini sangat ketara.

Peningkatan selanjutnya dalam suhu menyebabkan peningkatan arus awal, yang seterusnya boleh menyebabkan pemanasan tambahan persimpangan pn. Ketidakstabilan haba sedemikian boleh menyebabkan kerosakan haba, pemusnahan transistor. Oleh itu, langkah-langkah perlu diambil untuk menyejukkan transistor, dan tidak menggunakan tegasan yang melampau pada suhu tinggi.

Sekarang ingat pangkalannya

Kemasukan transistor base-dangling yang diterangkan di atas tidak digunakan di mana sahaja dalam skema praktikal. Oleh itu, Rajah 5 menunjukkan kemasukan transistor yang betul. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk menggunakan beberapa voltan kecil ke pangkalan berbanding dengan pemancar, dan ke arah hadapan (ingatlah diod, dan lihat semula pada Rajah 3).

Rajah 5

Jika dalam kes diod, semuanya seolah-olah menjadi jelas, - semasa dibuka dan melaluinya, maka peristiwa-peristiwa lain berlaku dalam transistor. Di bawah tindakan semasa pemancar, elektron melancarkan ke pangkalan dengan kekonduksian p dari pemancar dengan kekonduksian n. Dalam kes ini, sebahagian daripada elektron akan mengisi lubang-lubang yang terletak di rantau asas dan aliran arus tidak penting melalui terminal asas - asas semasa Ib. Ini adalah di mana ia perlu diingat bahawa asasnya nipis dan terdapat beberapa lubang di dalamnya.

Baki elektron, yang tidak mempunyai lubang yang cukup di dasar nipis, tergesa-gesa ke pengumpul dan akan diekstrak dari sana oleh potensi yang lebih tinggi dari bateri pemungut Ek-e. Di bawah pengaruh ini, elektron mengatasi halangan berpotensi kedua dan kembali kepada pemancar melalui bateri.

Oleh itu, voltan kecil yang digunakan untuk simpang asas-pemancar menyumbang untuk membuka simpang pengumpul asas yang bias dalam arah yang bertentangan. Sebenarnya, ini adalah kesan transistor.

Ia tetap hanya untuk mempertimbangkan bagaimana "voltan kecil" yang digunakan pada pangkalan ini mempengaruhi arus pengumpul, apakah nilai dan rasio mereka. Tetapi mengenai kisah ini di bahagian seterusnya artikel mengenai transistor.

Penerusan artikel: Ciri-ciri Transistor Bipolar

Boris Aladyshkin