Хајде да заједно разумемо принципе транзистора

20. 4. 2019.

Транзистори су активне компоненте и користе се свуда у електронским колима као појачала и прекидачки уређаји. (тастери транзистора). Као уређаји за појачавање, они се користе у уређајима високе и ниске фреквенције, генератори сигнала модулатори, детектори и многа друга кола. У дигиталним колима, у напајање пулсом и контролисани електрични погони служе као кључеви.

Биполарни транзистори

Ово је име најчешћег типа транзистора. Они су подељени на нпн и пнп типове. Материјал за њих је најчешће силикон или германијум. У почетку, транзистори су направљени од германијума, али су били веома осетљиви на температуру. Силицијумски уређаји су много отпорнији на његове флуктуације и јефтинији за производњу.

Различити биполарни транзистори су приказани на слици испод. принципи транзистора Уређаји мале снаге налазе се у малим пластичним правокутним или металним цилиндричним кућиштима. Имају три закључка: за базу (Б), емитер (Е) и колектор (К). Свака од њих је повезана са једним од три слоја силикона са проводљивошћу или н- (слободни електрони формирају струју), или п-тип (такозвани позитивно наелектрисани "отвори" формирају струју), од којих се састоји структура транзистора.

Како је биполарни транзистор?

Принцип рада транзистора мора се проучавати, почевши од његовог уређаја. Размотримо структуру нпн транзистора, који је приказан на слици. принцип рада транзистора

Као што видите, садржи три слоја: два са проводљивошћу н-типа и један - п-тип. Врста проводљивости слојева одређена је степеном допирања са посебним нечистоћама различитих делова силицијумског кристала. Емитер н-типа је јако допиран да би се добило мноштво слободних електрона као главних носилаца струје. Веома танка база п-типа је благо допирана нечистоћама и има високу отпорност, а колектор н-типа је јако допиран да би му се дао мали отпор.

Принципи рада транзистора

Најбољи начин да их упознате је експериментални начин. Испод је једноставна шема. принцип рада транзистора Користи енергетски транзистор за контролу сијалице. Биће вам потребна и батерија, мала лампа од светиљке од око 4.5 В / 0.3 А, потенциометар у облику променљиви отпорник (5К) и отпорник од 470 охма. Ове компоненте морају бити повезане као што је приказано на слици десно од дијаграма.

Окрените клизач потенциометра у најнижи положај. Ово ће смањити основни напон (између базе и земље) на нулти волт (У БЕ = 0). Лампа не светли, што значи одсуство струје кроз транзистор.

Ако сада ротирате ручицу из њеног доњег положаја, тада У БЕ постепено расте. Када достигне 0,6 В, струја почиње да тече у базу транзистора и лампа почиње да светли. Када се ручка помери даље, напон У БЕ остаје на 0,6 В, али се базна струја повећава и то повећава струју кроз круг колектора и емитера. Ако се ручка помакне у горњи положај, напон на бази ће се благо повећати на 0,75 В, али ће струја значајно порасти и лампа ће свијетлити сјајно.

А ако мјерите струје транзистора?

Ако укључимо амперметар између колектора (Ц) и лампе (за мјерење И Ц ), други амперметар између базе (Б) и потенциометра (за мјерење И Б ), као и волтметар између заједничке жице и базе и поновимо цијели експеримент, можемо добити неке занимљиве податке. Када је дугме потенциометра у најнижем положају, У БЕ је 0 В, као и струје И Ц и И Б. Када се дугме помери, ове вредности се повећавају док се сијалица не упали када су једнаке: У БЕ = 0,6 В, И Б = 0,8 мА и И Ц = 36 мА.

Као резултат тога, добијамо следеће принципе рада транзистора из овог експеримента: у одсуству позитивног (за нпн-тип) напона преднапона заснованог на струјама кроз његове терминале су нула, а уз присуство напона и струје базе, њихове промене утичу на струју колектора-емитера.

Шта се дешава када се укључи снага транзистора

Приликом нормалног рада, напон који се примењује на базно-емитерски чвор се расподељује тако да је базни потенцијал (п-тип) приближно 0,6 В већи од оног од емитера (н-тип). У овом случају, на овај прелаз се примењује директни напон, он се помера у правцу напред и отворен је за струју која тече од базе до емитера.

Много већи напон се примењује на спој базе-колектор, а потенцијал колектора (н-тип) је већи од потенцијала базе (п-тип). Дакле, повратни напон се примењује на спој и помера се у супротном смеру. То доводи до формирања прилично дебелог слоја осиромашеног електрона у колектору у близини базе, када се на транзистор примени напон напајања. Као резултат, струја кроз колектор-емитер не пролази. Расподела набоја у транзиционим зонама нпн транзистора је приказана на доњој слици. принцип рада транзистора

Која је улога базне струје?

Како направити наш електронски уређај? Принцип транзистора је утицај базне струје на стање затвореног базно-колекторског споја. Када је транзистор базног емитера пристрасан у правцу напред, мала струја ће тећи у базу. Овде су његови носиоци позитивно наелектрисане рупе. Они су комбиновани са електронима који долазе из емитера, обезбеђујући струју И БЕ . Међутим, због чињенице да је емитер јако допиран, много више електрона из њега улази у базу него што се може повезати са рупама. То значи да постоји велика концентрација електрона у бази, и већина њих се сијече и падају у слој колектора са електронским осиромашењем. Овде они падају под утицај јаког електричног поља примењеног на прелаз базом-колектору, пролазе кроз слој осиромашен електронима и главну запремину колектора до његовог закључка.

Промене струје која тече у базу утиче на број електрона привучених из емитера. Стога се принцип рада транзистора може допунити сљедећом тврдњом: врло мале промјене у струји базе узрокују врло велике промјене струје која тече од емитера до колектора, тј. долази до појачања струје.

Типови транзистора на терену

На енглеском језику, они су означени као ФЕТ - Трансисторс Фиелд Еффецт, који се могу превести као "транзистори са ефектом поља". Иако постоји велика конфузија у називима за њих, постоје углавном два главна типа:

1. Са контролним пн-спојем. У литератури на енглеском језику, они се називају ЈФЕТ или Јунцтион ФЕТ, који се могу превести као "транзистор са ефектом поља". У супротном, они се називају ЈУГФЕТ или Јунцтион Униполар Гате ФЕТ.

2. Са изолованим вратима (иначе МОС или МОС транзистори). На енглеском језику, они се називају ИГФЕТ или Инсулатед Гате ФЕТ.

Вањски, они су врло слични биполарном, што потврђује фотографију испод. принцип рада транзистора

ФЕТ уређај

Сви транзистори са ефектом поља могу се звати УНИПОЛАР уређаји, јер су носиоци набоја који формирају струју кроз њих једини тип за овај транзистор - или електрони или "рупе", али не оба истовремено. Ово разликује принцип рада транзистора са ефектом поља од биполарног транзистора, при чему се струја генерише истовремено од оба ова типа носача.

Проток носилаца струје у транзисторима са ефектом пн споја преко силиконског слоја без пн спојева, који се назива канал, или са н- или п-типом проводљивости између два терминала, звани "извор" и "одвод" - аналоги емитера и колектора или прецизније, катода и анода вакуумског триода. Трећа игла, капија (аналогна триодна решетка), причвршћена је на слој силикона различитог типа проводљивости од канала за испуштање извора. Структура таквог уређаја је приказана на слици испод. транзистор са ефектом поља

Како функционише транзистор на пољу? Принцип његовог рада је да контролише попречни пресек канала применом напона на транзицију канала. Увек се помера у супротном смеру, тако да транзистор практично не троши струју кроз коло врата, док би биполарни уређај треба одређену базну струју да ради. Када се улазни напон промијени, подручје врата може се проширити, блокирајући канал за испуштање извора до његовог потпуног затварања, чиме се контролира струја одвода.