Transistorns enhet och funktionsprincip

Den bipolära transistorns praktiska betydelse för modern elektronik och elektroteknik kan inte överskattas. Bipolära transistorer används överallt idag: för att generera och förstärka signaler, i elektriska omvandlare, i mottagare och sändare och på många andra ställen, det kan listas väldigt länge.

Därför kommer vi, inom ramen för denna artikel, inte att beröra alla möjliga tillämpningsområden för bipolära transistorer, utan bara överväga enheten och den allmänna principen för driften av denna underbara halvledarenhet, som från 1950-talet vände hela elektronikindustrin och sedan 1970-talet avsevärt bidragit till att accelerera den tekniska utvecklingen.

En bipolär transistor är en halvledarenhet med tre elektroder som inkluderar tre baser med variabel konduktivitet som bas. Transistorer är således av NPN- och PNP-typerna. Halvledarmaterial från vilka transistorer tillverkas är huvudsakligen: kisel, germanium, galliumarsenid och andra.

Kisel, germanium och andra ämnen är från början dielektriska ämnen, men om du lägger till föroreningar till dem blir de halvledare. Tillsatser till kisel som fosfor (en elektrondonator) kommer att göra kisel till en halvledare av N-typ, och om bor (en elektronacceptor) läggs till kisel kommer kislet att bli en halvledare av P-typ.

Som ett resultat har halvledare av N-typ elektronledning och halvledare av P-typ har hålledning. Som du förstår bestäms konduktiviteten av typen av aktiva laddningsbärare.

Så, en tre-lagers paj av P-typ och N-typ halvledare är i huvudsak en bipolär transistor. Till varje lager finns terminaler som kallas: Emitter, Collector och Base.

Basen är en konduktivitetskontrollelektrod. Emittern är källan till strömbärare i kretsen. Samlaren är den plats i vars riktning strömbärarna rusar under verkan av EMF som appliceras på enheten.

Symbolerna för bipolära NPN- och PNP-transistorer är olika i diagrammen. Dessa beteckningar återspeglar endast enheten och principen för driften av transistorn i den elektriska kretsen. Pilen är alltid ritad mellan sändaren och basen. Pilens riktning är riktningen för styrströmmen som matas in i basemitterkretsen.

Så i en NPN-transistor pekar pilen från basen till emittern, vilket betyder att i aktivt läge kommer elektroner från emittern att rusa till kollektorn, medan styrströmmen måste riktas från basen till emittern.

I en PNP-transistor är det precis tvärtom: pilen är riktad från emittern till basen, vilket innebär att i aktivt läge rusar hålen från emittern till kollektorn, medan styrströmmen måste riktas från emittern till bas.

Låt oss se varför detta händer. När en konstant positiv spänning appliceras på basen av en NPN-transistor (i området 0,7 volt) i förhållande till dess emitter, är bas-emitter-pn-övergången för denna NPN-transistor (se figur) framåtspänd, och potentialbarriären mellan kollektorövergången -bas och basemittern minskar, nu kan elektroner röra sig genom den under inverkan av EMF i kollektor-emitterkretsen.

Med tillräcklig basström kommer en kollektor-emitterström att uppstå i denna krets och samlas med bas-emitterströmmen. NPN-transistorn kommer att slås på.

Förhållandet mellan kollektorströmmen och styrströmmen (basen) kallas transistorns strömförstärkning. Denna parameter anges i transistordokumentationen och kan variera från enheter till flera hundra.

När en konstant negativ spänning appliceras på basen av en PNP-transistor (i området -0,7 volt) i förhållande till dess emitter, är np-bas-emitterövergången för denna PNP-transistor framåtspänd, och potentialbarriären mellan kollektorn- bas- och basövergång -emitter minskar, nu kan hål röra sig genom den under inverkan av EMF i kollektor-emitterkretsen.

Notera polariteten på matningen till kollektorkretsen. Med tillräcklig basström kommer en kollektor-emitterström att uppstå i denna krets och samlas med bas-emitterströmmen. PNP-transistorn kommer att slås på.

Bipolära transistorer används ofta i olika enheter i förstärkare, barriär eller switch.

I boostläge faller basströmmen aldrig under hållströmmen, vilket håller transistorn i ett öppet ledande tillstånd hela tiden. I detta läge initierar låga basströmsvängningar motsvarande oscillationer vid en mycket högre kollektorström.

I nyckelläget växlar transistorn från ett stängt till ett öppet tillstånd, och fungerar som en elektronisk höghastighetsomkopplare. I barriärläge, genom att ändra basströmmen, styrs belastningsströmmen som ingår i kollektorkretsen.

Se även:Transistor elektronisk omkopplare - Funktionsprincip och schematisk