A tranzisztor eszköze és működési elve
A bipoláris tranzisztor gyakorlati jelentőségét a modern elektronika és elektrotechnika számára nem lehet túlbecsülni. A bipoláris tranzisztorokat ma már mindenhol használják: jelek generálására, erősítésére, elektromos átalakítókban, vevőkben és adókban és sok más helyen is, nagyon sokáig lehet sorolni.
Ezért e cikk keretein belül nem érintjük a bipoláris tranzisztorok minden lehetséges alkalmazási területét, hanem csak ennek a csodálatos félvezető eszköznek az eszközét és általános működési elvét, amely az 1950-es évektől az egész elektronikai ipart, ill. az 1970-es évek óta jelentősen hozzájárult a technikai haladás felgyorsulásához.
A bipoláris tranzisztor egy háromelektródos félvezető eszköz, amely három változó vezetőképességű bázist tartalmaz alapként. Így a tranzisztorok NPN és PNP típusúak. A tranzisztorokat előállító félvezető anyagok főként a következők: szilícium, germánium, gallium-arzenid és mások.
A szilícium, a germánium és más anyagok kezdetben dielektrikumok, de ha szennyeződéseket adunk hozzájuk, félvezetővé válnak. A szilícium hozzáadásával, például foszforral (elektrondonor) a szilícium N-típusú félvezetővé válik, és ha bórt (elektronakceptor) adnak a szilíciumhoz, akkor a szilícium P-típusú félvezetővé válik.
Ennek eredményeként az N-típusú félvezetők elektronvezetéssel, a P-típusú félvezetők pedig lyukvezetéssel rendelkeznek. Mint érti, a vezetőképességet az aktív töltéshordozók típusa határozza meg.
Tehát a P-típusú és N-típusú félvezetőkből álló háromrétegű pite lényegében egy bipoláris tranzisztor. Minden réteghez csatlakozik az Emitter, Collector és Base nevű terminálok.
Az alap egy vezetőképesség-szabályozó elektróda. Az emitter az áramhordozók forrása az áramkörben. A kollektor az a hely, amely felé az áramhordozók rohannak az eszközre alkalmazott EMF hatására.
Az NPN és PNP bipoláris tranzisztorok szimbólumai eltérőek a diagramokon. Ezek a jelölések csak az eszközt és a tranzisztor működési elvét tükrözik az elektromos áramkörben. A nyíl mindig az emitter és az alap közé húzódik. A nyíl iránya az alapkibocsátó áramkörbe betáplált vezérlőáram iránya.
Tehát egy NPN tranzisztorban a nyíl az alapról az emitterre mutat, ami azt jelenti, hogy aktív üzemmódban az emitter elektronjai a kollektorba rohannak, míg a vezérlőáramot a bázisról az emitterre kell irányítani.
A PNP tranzisztornál ennek pont fordítva van: a nyíl az emitterről a bázisra irányul, ami azt jelenti, hogy aktív üzemmódban az emitterből a lyukak a kollektorba zúdulnak, míg a vezérlőáramot az emitterről a bázisra kell irányítani. bázis.
Lássuk, miért történik ez. Ha egy NPN tranzisztor bázisára állandó pozitív feszültséget kapcsolunk (körülbelül 0,7 V tartományban) az emitteréhez képest, akkor ennek az NPN tranzisztornak a bázis-emitter pn átmenete (lásd az ábrát) előre előfeszített, és a potenciálgát között van a kollektor csomópont -bázis és az alap emitter csökken, most az elektronok mozoghatnak rajta az EMF hatására a kollektor-emitter áramkörben.
Elegendő bázisáram esetén kollektor-emitter áram keletkezik ebben az áramkörben, és az alap-emitter árammal együtt gyűlik össze. Az NPN tranzisztor bekapcsol.
A kollektoráram és a vezérlőáram (bázis) közötti kapcsolatot a tranzisztor áramerősítésének nevezzük. Ez a paraméter a tranzisztor dokumentációjában található, és mértékegységtől több százig változhat.
Ha egy PNP tranzisztor bázisára állandó negatív feszültséget kapcsolunk (-0,7 V tartományban) az emitteréhez képest, ennek a PNP tranzisztornak az np bázis-emitter átmenete előre előfeszített, és a potenciálgát a kollektor között bázis és bázis csomópont - emitter csökken, most lyukak mozoghatnak rajta az EMF hatására a kollektor-emitter áramkörben.
Vegye figyelembe a kollektoráramkör táplálásának polaritását. Elegendő bázisáram esetén kollektor-emitter áram keletkezik ebben az áramkörben, és az alap-emitter árammal együtt gyűlik össze. A PNP tranzisztor bekapcsol.
A bipoláris tranzisztorokat általában különféle eszközökben használják erősítőben, sorompóban vagy kapcsolóban.
Boost módban az alapáram soha nem esik a tartóáram alá, ami a tranzisztort folyamatosan nyitott vezető állapotban tartja. Ebben az üzemmódban az alacsony alapáram oszcillációi megfelelő oszcillációkat indítanak el sokkal nagyobb kollektoráram mellett.
Kulcs módban a tranzisztor zárt állapotból nyitott állapotba kapcsol, és nagy sebességű elektronikus kapcsolóként működik. Sorompó üzemmódban az alapáram változtatásával a kollektorkörben lévő terhelési áram szabályozása történik.
Lásd még:Tranzisztoros elektronikus kapcsoló - Működési elv és kapcsolási rajz