Razmotrimo zajedno principe tranzistora

Tranzistori su aktivne komponente i koriste se svugdje u elektroničkim sklopovima kao pojačala i sklopni uređaji. (tranzistorske tipke). Kao uređaji za pojačanje, oni se koriste u uređajima visoke i niske frekvencije, generatori signala modulatori, detektori i mnogi drugi krugovi. U digitalnim krugovima, u impulsni izvori napajanja i kontrolirani električni pogoni služe kao ključevi.

Bipolarni tranzistori

Ovo je naziv najčešćeg tipa tranzistora. Podijeljeni su na npn i pnp tipove. Materijal za njih je najčešće silikon ili germanij. Isprva su tranzistori napravljeni od germanija, ali su bili vrlo osjetljivi na temperaturu. Silicijski uređaji su mnogo otporniji na njegove fluktuacije i jeftiniji su za proizvodnju.

Na slici ispod prikazani su različiti bipolarni tranzistori. Uređaji male snage nalaze se u malim plastičnim pravokutnim ili metalnim cilindričnim kućištima. Imaju tri zaključka: za bazu (B), emiter (E) i kolektor (K). Svaki od njih je spojen na jedan od tri sloja silicija s provodljivošću ili n- (slobodni elektroni tvore struju), ili p-tip (tzv. Pozitivno nabijene "rupe" tvore struju), a sastoji se od strukture tranzistora.

Kako bipolarni tranzistor?

Načela rada tranzistora moraju se proučavati, počevši s uređajem. Razmotrimo strukturu npn tranzistora, koji je prikazan na slici.

Kao što možete vidjeti, sadrži tri sloja: dva s provodljivošću n-tipa i jedan - p-tip. Vrsta provodljivosti slojeva određena je stupnjem dopiranja s posebnim nečistoćama različitih dijelova silicijskog kristala. Emiter n-tipa je jako dopiran da bi se dobilo mnoštvo slobodnih elektrona kao glavnih nositelja struje. Vrlo tanka baza p-tipa je blago dopirana s nečistoćama i ima visoku otpornost, a kolektor n-tipa je jako dopiran kako bi mu se dao mali otpor.

Principi rada tranzistora

Najbolji način da ih upoznate je eksperimentalni način. U nastavku je prikazana jednostavna sklopna shema. Koristi tranzistor za kontrolu svjetla. Trebat će vam i baterija, mala svjetiljka od svjetiljke od oko 4.5 V / 0.3 A, potenciometar u obliku promjenjivi otpornik (5K) i otpornik od 470 ohma. Ove komponente moraju biti spojene kao što je prikazano na slici desno od dijagrama.

Klizač potenciometra okrenite u najniži položaj. To će smanjiti osnovni napon (između baze i zemlje) na nulti volt (U _BE = 0). Lampa ne svijetli, što znači odsutnost struje kroz tranzistor.

Ako sada okrenete ručicu iz njezina donjeg položaja, tada se U _BE postupno povećava. Kada dostigne 0,6 V, struja počinje teći u bazu tranzistora, a svjetiljka počinje svijetliti. Kada se ručka pomakne dalje, napon U _BE ostaje na 0,6 V, ali se bazna struja povećava i to povećava struju kroz krug kolektora i emitera. Ako se ručka pomakne u gornji položaj, napon na bazi će se blago povećati na 0,75 V, ali će se struja značajno povećati i žarulja će svijetliti sjajno.

A ako mjerite struje tranzistora?

Ako uključimo ampermetar između kolektora (C) i svjetiljke (za mjerenje I _C ), još jedan ampermetar između baze (B) i potenciometra (za mjerenje I _B ), kao i voltmetar između zajedničke žice i baze i ponovimo cijeli eksperiment, možemo dobiti neke zanimljive podatke. Kada je gumb potenciometra u najnižem položaju, U _BE je 0 V, kao i struje I _C i I _B. Kada se gumb pomakne, te se vrijednosti povećavaju dok žarulja ne svijetli kada su jednaki: U _BE = 0,6 V, I _B = 0,8 mA i I _C = 36 mA.

Kao rezultat toga dobivamo slijedeće principe rada tranzistora iz ovog eksperimenta: u odsustvu pozitivnog (za npn-tip) pristranosti napona zasnovanog na strujama kroz njegove terminale su nula, a uz prisutnost napona i struje baze njihove promjene utječu na struju kolektora-emitera.

Što se događa kada se uključi snaga tranzistora

Za vrijeme normalnog rada, napon koji se primjenjuje na spoju emitera baze raspoređen je tako da je bazni potencijal (p-tip) približno 0,6 V veći od onog od emitera (n-tipa). U tom slučaju, na taj prijelaz se primjenjuje izravni napon, koji se pomiče u smjeru naprijed i otvoren je za struju koja teče od baze do emitera.

Mnogo veći napon se primjenjuje na spoj baze-kolektor, a potencijal kolektora (n-tip) je veći od potencijala baze (p-tipa). Tako se povratni napon primjenjuje na spoj i pomiče se u suprotnom smjeru. To dovodi do stvaranja prilično debelog sloja osiromašenog elektrona u kolektoru blizu baze, kada se na tranzistor primijeni napon napajanja. Kao rezultat toga, struja kroz kolektor-emiter krug ne prolazi. Raspodjela naboja u prijelaznim zonama npn tranzistora prikazana je na donjoj slici.

Koja je uloga bazne struje?

Kako napraviti naš elektronički uređaj? Princip tranzistora je utjecaj bazne struje na stanje zatvorenog bazno-kolektorskog spoja. Kada je tranzistor baznog emitera pristran u pravcu prema naprijed, mala struja će teći u bazu. Ovdje su njezini nositelji pozitivno nabijene rupe. Kombiniraju se s elektronima koji dolaze iz emitera, osiguravajući struju I _BE . Međutim, zbog činjenice da je odašiljač jako jako dopiran, mnogo više elektrona teče iz njega u bazu nego što se može povezati s rupama. To znači da postoji velika koncentracija elektrona u bazi, a većina ih siječe i padaju u sloj kolektora s osiromašenim elektronima. Ovdje oni potpadaju pod utjecaj jakog električnog polja primijenjenog na prijelaz baze-kolektor, prolazi kroz sloj osiromašen elektronima i glavni volumen kolektora do svršetka.

Promjene struje koja teče u bazu utječe na broj elektrona privučenih iz emitera. Stoga se princip rada tranzistora može dopuniti sljedećom tvrdnjom: vrlo male promjene u struji baze uzrokuju vrlo velike promjene struje koja teče od emitera do kolektora, tj. dolazi do pojačanja struje.

Vrste tranzistora s efektom polja

Na engleskom jeziku oni su označeni kao tranzistori s efektima polja, koji se mogu prevesti kao "tranzistori s efektom polja". Iako postoje mnoga zbunjenost u nazivima za njih, postoje uglavnom dva glavna tipa:

1. S kontrolnim pn-spojem. U literaturi na engleskom jeziku oni se nazivaju JFET ili Junction FET, što se može prevesti kao "tranzistor s efektom polja". U suprotnom, oni se nazivaju JUGFET ili Junction Unipolar Gate FET.

2. S izoliranim vratima (inače MOS ili MOS tranzistori). Na engleskom jeziku, oni se nazivaju IGFET ili Izolirana vrata FET.

Izvana, oni su vrlo slični bipolarnom, što potvrđuje fotografiju ispod.

FET uređaj

Svi tranzistori s efektom polja mogu se zvati UNIPOLAR uređaji, jer su nositelji naboja koji tvore struju kroz njih jedini tip za ovaj tranzistor - ili elektroni ili "rupe", ali ne oboje istovremeno. To razlikuje princip djelovanja tranzistora s efektom polja od bipolarnog tranzistora, pri čemu se struja istodobno generira na oba ova tipa nosača.

Protok nosača struje u poljskim tranzistorima s pn kontrolom spoja na sloju silicija bez pn spojeva, nazvanim kanalom, ili s n- ili p-tipom provodljivosti između dva terminala, nazvanih "izvor" i "odvod" - analogi emitera i kolektora ili točnije, katoda i anoda vakuumskog trioda. Treća igla, kapija (analogna triodna rešetka), pričvršćena je na sloj silikona različitog tipa provodljivosti nego kanal za ispuštanje izvora. Struktura takvog uređaja prikazana je na donjoj slici.

Kako funkcionira tranzistor s efektom polja? Načelo njegovog djelovanja je kontrolirati presjek kanala primjenom napona na prijelazni kanal. Ona se uvijek pomiče u suprotnom smjeru, tako da tranzistor praktički ne troši struju kroz krug vrata, dok bipolarni uređaj treba određenu baznu struju za rad. Kada se ulazni napon promijeni, područje vrata može se proširiti, blokirajući kanal za ispuštanje izvora do potpunog zatvaranja, čime se kontrolira struja odvoda.