Tranzistoriaus įtaisas ir veikimo principas
Praktinės dvipolio tranzistoriaus svarbos šiuolaikinei elektronikai ir elektrotechnikai negalima pervertinti. Dvipoliai tranzistoriai šiandien naudojami visur: generuoti ir stiprinti signalus, elektros keitikliuose, imtuvuose ir siųstuvuose ir daugelyje kitų vietų, juos galima išvardyti labai ilgai.
Todėl šiame straipsnyje mes neliesime visų galimų bipolinių tranzistorių taikymo sferų, o tik apsvarstysime šio nuostabaus puslaidininkinio įrenginio, kuris nuo šeštojo dešimtmečio pavertė visą elektronikos pramonę ir visą elektronikos pramonę, ir bendrą veikimo principą. nuo aštuntojo dešimtmečio labai prisidėjo prie technikos pažangos spartinimo.
Dvipolis tranzistorius yra trijų elektrodų puslaidininkinis įtaisas, kurio pagrindą sudaro trys kintamo laidumo bazės. Taigi tranzistoriai yra NPN ir PNP tipų. Puslaidininkinės medžiagos, iš kurių gaminami tranzistoriai, daugiausia yra: silicis, germanis, galio arsenidas ir kt.
Silicis, germanis ir kitos medžiagos iš pradžių yra dielektrikai, bet jei į juos įpilama priemaišų, jie tampa puslaidininkiais. Pridėjus prie silicio, pavyzdžiui, fosforo (elektronų donoro), silicis taps N tipo puslaidininkiu, o jei į silicį bus pridėta boro (elektronų akceptoriaus), silicis taps P tipo puslaidininkiu.
Dėl to N tipo puslaidininkiai turi elektronų laidumą, o P tipo puslaidininkiai – skylę. Kaip suprantate, laidumą lemia aktyvių krūvininkų tipas.
Taigi, trijų sluoksnių P tipo ir N tipo puslaidininkių pyragas iš esmės yra bipolinis tranzistorius. Prie kiekvieno sluoksnio pritvirtinti gnybtai, vadinami: emiteris, kolektorius ir bazė.
Pagrindas yra laidumo reguliavimo elektrodas. Emiteris yra srovės nešėjų grandinėje šaltinis. Kolektorius yra vieta, kuria srovės nešikliai veržiasi veikiami įrenginyje veikiančio EML.
NPN ir PNP dvipolių tranzistorių simboliai diagramose skiriasi. Šie žymėjimai atspindi tik įrenginį ir tranzistoriaus veikimo principą elektros grandinėje. Rodyklė visada brėžiama tarp emiterio ir pagrindo. Rodyklės kryptis yra valdymo srovės, kuri tiekiama į bazinio emiterio grandinę, kryptis.
Taigi, NPN tranzistoryje rodyklė nukreipta nuo pagrindo į emiterį, o tai reiškia, kad aktyviuoju režimu elektronai iš emiterio skubės į kolektorių, o valdymo srovė turi būti nukreipta iš pagrindo į emiterį.
PNP tranzistoriuje viskas yra priešingai: rodyklė nukreipta iš emiterio į pagrindą, o tai reiškia, kad aktyviuoju režimu emiterio skylės veržiasi į kolektorių, o valdymo srovė turi būti nukreipta iš emiterio į bazė.
Pažiūrėkime, kodėl taip nutinka. Kai NPN tranzistoriaus bazei (maždaug 0,7 volto) taikoma nuolatinė teigiama įtampa, palyginti su jo emitteriu, šio NPN tranzistoriaus bazės ir emiterio pn sandūra (žr. pav.) yra pakreipta į priekį, o potencialo barjeras tarp kolektoriaus sandūra -bazė ir bazinis emiteris mažėja, dabar elektronai gali judėti per jį, veikiami EML kolektoriaus-emiterio grandinėje.
Esant pakankamai bazinei srovei, šioje grandinėje atsiras kolektoriaus-emiterio srovė, kuri kaupsis kartu su bazinio emiterio srove. NPN tranzistorius įsijungs.
Ryšys tarp kolektoriaus srovės ir valdymo srovės (bazės) vadinamas tranzistoriaus srovės stiprinimo koeficientu. Šis parametras nurodytas tranzistoriaus dokumentacijoje ir gali skirtis nuo vienetų iki kelių šimtų.
Kai PNP tranzistoriaus bazei (-0,7 V srityje) taikoma pastovi neigiama įtampa, palyginti su jo emitteriu, šio PNP tranzistoriaus np bazės ir emiterio jungtis yra į priekį nukreipta, o potencialo barjeras tarp kolektoriaus- bazė ir bazinė jungtis - emiteris mažėja, dabar per jį gali judėti skylės, veikiančios EML kolektoriaus-emiterio grandinėje.
Atkreipkite dėmesį į kolektoriaus grandinės tiekimo poliškumą. Esant pakankamai bazinei srovei, šioje grandinėje atsiras kolektoriaus-emiterio srovė, kuri kaupsis kartu su bazinio emiterio srove. PNP tranzistorius įsijungs.
Bipoliniai tranzistoriai dažniausiai naudojami įvairiuose įrenginiuose stiprintuvuose, barjeruose ar jungikliuose.
Padidinimo režimu bazinė srovė niekada nenukrenta žemiau palaikymo srovės, todėl tranzistorius visą laiką yra atviroje laidžioje būsenoje. Šiuo režimu žemos bazės srovės svyravimai inicijuoja atitinkamus virpesius esant daug didesnei kolektoriaus srovei.
Rakto režimu tranzistorius persijungia iš uždaros į atvirą būseną, veikdamas kaip didelės spartos elektroninis jungiklis. Barjeriniu režimu, keičiant bazinę srovę, valdoma į kolektoriaus grandinę įtraukta apkrovos srovė.
Taip pat žiūrėkite:Tranzistorinis elektroninis jungiklis – veikimo principas ir schema