Устройството и принципът на работа на транзистора

Практическото значение на биполярния транзистор за съвременната електроника и електротехника не може да бъде надценено. Биполярните транзистори днес се използват навсякъде: за генериране и усилване на сигнали, в електрически преобразуватели, в приемници и предаватели и на много други места, той може да бъде изброен за много дълго време.

Следователно, в рамките на тази статия, ние няма да засегнем всички възможни области на приложение на биполярни транзистори, а само ще разгледаме устройството и общия принцип на работа на това прекрасно полупроводниково устройство, което от 50 -те години на миналия век обърна целия електронната индустрия и от 70 -те години допринесе значително за ускоряването на техническия прогрес.

Биполярният транзистор е триелектродно полупроводниково устройство, което включва три основи с променлива проводимост като основа. Така транзисторите са от тип NPN и PNP. Полупроводникови материали, от които са направени транзистори, са предимно: силиций, германий, галиев арсенид и други.

Силиций, германий и други вещества първоначално са диелектрици, но ако към тях добавите примеси, те стават полупроводници. Добавки към силиций, като фосфор (донор на електрони), ще направят силиция полупроводник от N-тип, а ако бор (електронен акцептор) се добави към силиция, тогава силицийът ще стане полупроводник от тип Р.

В резултат на това полупроводниците от N тип имат електронна проводимост, а полупроводниците от P тип имат проводимост на дупки. Както разбирате, проводимостта се определя от вида на работещите носители на заряд.

Така че, трислоен пай от Р-тип и N-тип полупроводници е по същество биполярен транзистор. Припоени към всеки слой са изводи, наречени: излъчвател, колектор и основа.

Основата е електрод за контрол на проводимостта. Излъчвателят е източник на токови носители във веригата. Колекторът е мястото, в посоката на което токоносителите се втурват под действието на ЕМП, приложена към устройството.

Символите за NPN и PNP биполярни транзистори са различни в диаграмите. Тези обозначения само отразяват устройството и принципа на работа на транзистора в електрическата верига. Стрелката винаги е изтеглена между излъчвателя и основата. Посоката на стрелката е посоката на управляващия ток, който се подава във веригата на базовия излъчвател.

Така че, в NPN транзистор, стрелката е насочена от основата към излъчвателя, което означава, че в активен режим електроните от излъчвателя ще се втурват към колектора, докато управляващият ток трябва да бъде насочен от основата към излъчвателя.

В PNP транзистор е точно обратното: стрелката е насочена от излъчвателя към основата, което означава, че в активен режим дупките от емитер се втурват към колектора, докато управляващият ток трябва да бъде насочен от излъчвателя към база.

Нека видим защо това се случва. Когато се приложи постоянно положително напрежение към основата на NPN транзистор (в района на 0,7 волта) спрямо неговия емитер, pn преходът на база-емитер на този NPN транзистор (виж фигурата) се измества в посока напред, а потенциалната бариера между кръстовището колектор-база и базовия излъчвател намалява, сега електроните могат да се движат през него под действието на ЕМП във веригата колектор-емитер.

При достатъчен базов ток, ток колектор-емитер ще възникне в тази верига и ще се събере с ток на база-емитер. NPN транзисторът ще се включи.

Връзката между колекторния ток и управляващия ток (база) се нарича токово усилване на транзистора. Този параметър е даден в документацията за транзистора и може да варира от единици до няколкостотин.

Когато се приложи постоянно отрицателно напрежение към основата на PNP транзистор (в района на -0,7 волта) спрямо неговия емитер, np преходът база -емитер на този PNP транзистор се измества в посока напред, а потенциалната бариера между кръстовището колектор-база и база-емитер намалява, сега дупките могат да се движат през него под действието на ЕМП във веригата колектор-емитер.

Обърнете внимание на полярността на захранването към колекторната верига. При достатъчен базов ток, ток колектор-емитер ще възникне в тази верига и ще се събере с ток на база-емитер. PNP транзисторът ще се включи.

Биполярните транзистори обикновено се използват в различни устройства в усилвател, бариера или превключвател.

В режим на усилване, базовият ток никога не пада под задържащия ток, което поддържа транзистора в отворено проводящо състояние през цялото време. В този режим колебанията на нисък базов ток инициират съответни трептения на много по -висок ток на колектора.

В ключовия режим транзисторът преминава от затворено в отворено състояние, действайки като високоскоростен електронен превключвател. В бариерен режим, чрез промяна на базовия ток, се контролира токът на товара, включен в колекторната верига.

Вижте също:Електронен ключ на транзистор — принцип на работа и схема