Уређај и рад биполарног транзистора

Транзистор је активни полуводички уређај, уз помоћ кога се врши појачање, претварање и стварање електричних осцилација. Таква примена транзистора може се посматрати у аналогној технологији. Осим тога транзистора Они се такође користе у дигиталној технологији, где се користе у режиму кључева. Али у дигиталној опреми скоро сви транзистори су "скривени" унутар интегрисаних кола, у огромним количинама и у микроскопским димензијама.

Овде се нећемо превише задржавати на електронима, рупама и атомима, који су већ описани у претходним деловима чланка, али нешто од тога ће се, ако је потребно, морати упамтити.

Полупроводничка диода састоји се од једног п-н спајања, чија су својства описана у претходном делу чланка. Транзистор се, као што знате, састоји од два прелаза полуводичка диода може се сматрати претечом транзистора или његове половине.

Ако је п-н спој у мировању, тада се рупе и електрони расподељују, као што је приказано на слици 1, формирајући потенцијалну баријеру. Покушаћемо да не заборавимо конвенције електрона, рупа и јона приказаних на овој слици.

Слика 1

Како је биполарни транзистор

Уређај биполарни транзистор једноставно на први поглед. Да бисте то учинили, довољно је да створите два пн спајања на једној полуводичкој плочи, која се назива базом. Описане су неке методе за креирање пн спајања. у претходним деловима чланкастога се овде нећемо понављати.

Ако је базна проводљивост типа п, тада ће резултирајући транзистор имати структуру н-п-н (изговара се "ен-пе-ен"). А када се плоча н типа користи као база, добивамо транзистор п-н-п структуре (пе-ен-пе).

Чим сте дошли у базу, требало би да обратите пажњу на ову ствар: полупроводничка плочица која се користи као основа је врло танка, много тања од емитер и сакупљач. Ову изјаву треба имати на уму, јер ће јој бити потребна у процесу објашњавања рада транзистора.

Природно, за повезивање са "спољним светом" из сваког региона, п и н долази са жицама. Свака од њих има назив подручја на које је повезана: емитер, база, сакупљач. Такав транзистор назива се биполарни транзистор, јер користи две врсте носача набоја - рупе и електроне. Схематска структура транзистора обе врсте приказана је на слици 2.

Слика 2

Тренутно се у већој мери користе транзистори силицијума. Германијум транзистори су готово у потпуности застарели, замењени силицијумом, тако да ће се даље прича односити на њих, мада ће се германијум понекад спомињати. Већина транзистора силицијума има н-п-н структуру, јер је та структура технолошки напреднија у производњи.

Комплементарни парови транзистора

За германијумске транзисторе, изгледа, п-н-п структура је била технолошки напреднија, па су германијум транзистори већим делом имали управо ту структуру. Иако су, као део комплементарних парова (транзистори блиски по параметрима, који су се разликовали само по врсти проводљивости), произведени су и германијумски транзистори различите проводљивости, на пример, ГТ402 (п-н-п) и ГТ404 (н-п-н).

Такав пар је коришћен као излазни транзистори у УЛФ разне радио опреме. А ако су модерни германијум транзистори ушли у историју, комплементарни парови силицијумових транзистора се још производе, у распону од транзистора у СМД пакетима па све до моћних транзистора за излазне фазе УЛФ-а.

Узгред, звучна појачала на германијевим транзисторима љубитељи музике доживљавали су готово као цеви. Па, можда мало лошије, али много боље него силицијумска транзисторска појачала. Ово је само референца.

Како функционише транзистор

Да бисмо разумели како транзистор функционише, поново ћемо се морати вратити у свет електрона, рупа, донатора и акцептора. Тачно, сада ће бити нешто једноставније и још занимљивије него у претходним деловима чланка. Таква примедба морала је да се учини да се читалац не би уплашио, да би му се омогућило да прочита све то до краја.

Слика 3 горе приказује условно графичко означавање транзистора на електричним круговима, а испод п-н спајања транзистора представљена су у облику полуводичких диода, које су такође укључене у супротном смеру. Овај приказ је веома згодан када проверите транзистор мултиметером.

Слика 3

А слика 4 приказује унутрашњу структуру транзистора.

На овој слици морате се мало задржати да бисте је размотрили детаљније.

Слика 4

Па ће проћи тренутни или не?

Овде је приказано како је извор напајања повезан са транзистором н-п-н структуре, а управо је у таквом поларитету повезан са стварним транзисторима у стварним уређајима. Али, ако пажљиво погледате, испада да кроз два п-н прикључка, кроз две потенцијалне баријере струја неће проћи: без обзира како промените поларитет напона, један од спојева ће нужно бити у закључаном, непроводном стању. Дакле, за сада оставимо све како је приказано на слици и видећемо шта се тамо дешава.

Неконтролирана струја

Када укључите извор струје, као што је приказано на слици, прелаз база-емитер (н-п) је у отвореном стању и лако ће пустити електроне да пређу с лева на десно. Након чега ће се електрони сударити са затвореним основним емитатором (п-н), који ће зауставити то кретање, пут за електроне биће затворен.

Али, као и увек и свуда, постоје изузеци од свих правила: неки врло брзи електрони ће успети да пређу ову баријеру под утицајем температуре. Стога, иако ће безначајна струја са таквим укључивањем и даље бити. Ова мала струја назива се почетна струја или струја засићења. Презиме је због чињенице да сви слободни електрони који су способни да пређу потенцијалну баријеру на одређеној температури учествују у формирању ове струје.

Почетна струја је неконтролирана, доступна је за било који транзистор, али истовремено мало зависи од спољног напона. Ако се напон значајно повећа (унутар разумног распона наведеног у именицима), почетна струја се неће много променити. Али топлотни ефекат на ову струју је врло уочљив.

Даље повећање температуре изазива пораст почетне струје, што заузврат може довести до додатног загревања пн спојнице. Таква топлотна нестабилност може довести до термичког слома, уништења транзистора. Због тога треба предузети мере за хлађење транзистора, а не полагати екстремне напоне при повишеним температурама.

Сада се сети базе

Укључивање горе споменутог транзистора који виси, не примењује се нигде у практичним схемама. Према томе, на слици 5 приказана је исправна укљученост транзистора. Да бисте то учинили, било је потребно да на базу примените неки мали напон у односу на емитер, и то у смеру напред (подсетите се диоде, а погледајте поново слику 3).

Слика 5

Ако је у случају диоде све наизглед јасно - струја се отворила и прошла кроз њу, онда се у транзистору дешавају и други догађаји. Под деловањем емитерске струје, електрони појуре до базе са проводљивошћу п од емитер-а са проводљивошћу н. У овом случају, део електрона биће испуњен рупама смештеним у базном подручју и кроз базни терминал - основну струју Иб тече безначајна струја. Овде треба имати на уму да је база танка и да има мало рупа у њој.

Преостали електрони, који нису имали довољно рупа у танкој подлози, убацују се у колектор и одатле ће га извући већи потенцијал Ек-е сакупљачке батерије. Под овим утицајем, електрони ће савладати другу потенцијалну баријеру и преко батерије ће се вратити у емитер.

Према томе, мали напон примењен на спој базног емитора доприноси отварању спојнице базног колектора пристраног у супротном смеру. Заправо, ово је ефект транзистора.

Остаје само да размотримо како овај „мали напон“ примењен на базу утиче на струју колектора, које су њихове вредности и омјери. Али о овој причи у следећем делу чланка о транзисторима.

Наставак чланка: Карактеристике биполарних транзистора

Борис Аладисхкин