Enheden og betjeningen af ​​den bipolære transistor

En transistor er en aktiv halvlederenhed, ved hjælp af hvilken amplificering, konvertering og generering af elektriske svingninger udføres. En sådan anvendelse af transistoren kan observeres i analog teknologi. Bortset fra det transistorer De bruges også i digital teknologi, hvor de bruges i nøgletilstand. Men i digitalt udstyr er næsten alle transistorer “skjult” inde i integrerede kredsløb, og i store mængder og i mikroskopiske dimensioner.

Her vil vi ikke længere dvæle for meget ved de elektroner, huller og atomer, som allerede var beskrevet i de foregående dele af artiklen, men noget af dette, hvis nødvendigt, skal stadig huskes.

Halvlederdioden består af et p-n-kryds, hvis egenskaber blev beskrevet i den foregående del af artiklen. Transistoren består som bekendt af to overgange halvlederdiode kan betragtes som forløber for transistoren eller dens halvdel.

Hvis p-n-krydset er i ro, fordeles huller og elektroner, som vist i figur 1, og danner en potentiel barriere. Vi vil forsøge ikke at glemme konventionerne om elektroner, huller og ioner vist i denne figur.

Figur 1

Hvordan er en bipolær transistor

enhed bipolær transistor enkel ved første øjekast. For at gøre dette er det nok at oprette to pn-kryds på en halvlederplade, kaldet basen. Nogle metoder til at oprette et pn-kryds er blevet beskrevet. i tidligere dele af artiklenderfor gentager vi ikke her.

Hvis baseledningsevnen er af type p, vil den resulterende transistor have strukturen n-p-n (udtalt "en-pe-en"). Og når en n-plade bruges som base, så får vi en transistor af p-n-p-strukturen (pe-en-pe).

Så snart det kommer til basen, skal du være opmærksom på denne ting: halvlederpladen, der bruges som basen, er meget tynd, meget tyndere end emitteren og samleren. Denne erklæring bør huskes, fordi den vil være nødvendig i processen med at forklare transistorens drift.

For at oprette forbindelse til "omverdenen" fra hver region p og n kommer naturligvis trådudgang. Hver af dem har navnet på det område, som det er forbundet til: emitter, base, samler. En sådan transistor kaldes en bipolær transistor, da den bruger to typer ladningsbærere - huller og elektroner. Den skematiske struktur af transistorer af begge typer er vist i figur 2.

Figur 2

I øjeblikket anvendes siliciumtransistorer i større grad. Germanium-transistorer er næsten fuldstændigt forældede og erstattes af silicium, så den videre historie handler om dem, skønt der undertiden bliver nævnt germanium. De fleste siliciumtransistorer har en n-p-n struktur, da denne struktur er mere teknologisk avanceret i produktionen.

Komplementære par af transistorer

For germium-transistorer var tilsyneladende p-n-p-strukturen mere teknologisk avanceret, så germanium-transistorer for det meste havde netop denne struktur. Selvom der som del af komplementære par (transistorer lukkes i parametre, som kun adskiller sig i typen af ​​konduktivitet), blev der også produceret germanium-transistorer med forskellig konduktivitet, for eksempel GT402 (p-n-p) og GT404 (n-p-n).

Et sådant par blev anvendt som outputtransistorer i ULF af forskellige radioudstyr. Og hvis ikke-moderne germanium-transistorer er gået ned i historien, produceres der stadig komplementære par silicium-transistorer, lige fra transistorer i SMD-pakker og op til kraftige transistorer til outputstadier af ULF.

For øvrig blev lydforstærkere på germanium-transistorer opfattet af musikelskere næsten som rørformere. Nå, måske lidt værre, men meget bedre end siliciumtransistorforstærkere. Dette er bare til reference.

Hvordan fungerer en transistor

For at forstå, hvordan transistoren fungerer, bliver vi igen nødt til at vende tilbage til verdenen af ​​elektroner, huller, donorer og acceptorer. Det er sandt, nu vil det være noget enklere og endnu mere interessant end i de foregående dele af artiklen. En sådan bemærkning måtte fremsættes for ikke at skræmme læseren og tillade at læse alt dette til slutningen.

Fig. 3 ovenfor viser den betingede grafiske betegnelse af transistorer på elektriske kredsløb, og under p-n-forbindelser af transistorer er der vist i form af halvlederdioder, der også er inkluderet i det modsatte. Denne repræsentation er meget praktisk, når man kontrollerer transistoren med et multimeter.

Figur 3

Og figur 4 viser transistorens interne struktur.

I dette tal er du nødt til at dvæle lidt for at overveje det mere detaljeret.

Figur 4

Så vil det nuværende pass eller ej?

Her vises det, hvordan strømkilden er forbundet med transistoren i n-p-n-strukturen, og det er i en sådan polaritet, at den er forbundet til reelle transistorer i reelle enheder. Men hvis du ser nærmere på, viser det sig, at strømmen ikke vil passere gennem to p-n-kryds, gennem to potentielle barrierer: uanset hvordan du ændrer spændingens polaritet, vil en af ​​krydserne nødvendigvis være i en låst, ikke ledende tilstand. Så for nu lad os forlade alt som vist på figuren og se hvad der sker der.

Ukontrolleret strøm

Når du tænder for den aktuelle kilde, som vist på figuren, er emitter-base (n-p) overgangen i åben tilstand og vil let lade elektronerne passere fra venstre til højre. Herefter kollideres elektronerne med en lukket forbindelsesbase-emitter (p-n), som stopper denne bevægelse, vil banen for elektroner blive lukket.

Men som altid og overalt er der undtagelser fra alle regler: nogle meget kvikke elektroner vil kunne overvinde denne barriere under påvirkning af temperaturen. Selvom en ubetydelig strøm med en sådan inkludering derfor stadig vil være. Denne mindre strøm kaldes den indledende strøm eller mætningsstrøm. Efternavnet skyldes det faktum, at alle frie elektroner, der er i stand til at overvinde den potentielle barriere ved en given temperatur, deltager i dannelsen af ​​denne strøm.

Den indledende strøm er ukontrollerbar, den er tilgængelig for enhver transistor, men på samme tid er den lidt afhængig af ekstern spænding. Hvis den, spændingen, øges markant (inden for det rimelige interval, der er angivet i bibliotekerne), ændrer den indledende strøm ikke meget. Men den termiske effekt på denne strøm er meget mærkbar.

En yderligere temperaturstigning medfører en stigning i den indledende strøm, hvilket igen kan føre til yderligere opvarmning af pn-krydset. En sådan termisk ustabilitet kan føre til termisk nedbrydning, ødelæggelse af transistoren. Derfor bør der træffes forholdsregler for at afkøle transistorerne og ikke anvende ekstreme spændinger ved forhøjede temperaturer.

Husk nu basen

Inkluderingen af ​​en hængende basistransistor beskrevet ovenfor anvendes ikke noget sted i praktiske skemaer. Derfor viser figur 5 den korrekte inkludering af transistoren. For at gøre dette var det nødvendigt at påføre en lille spænding på basen i forhold til emitteren og i retning fremad (husk dioden, og se igen på figur 3).

Figur 5

Hvis det i tilfælde af diode ser ud til at være klart, - strømmen åbnede og gik gennem den, sker andre begivenheder i transistoren. Under virkningen af ​​emitterstrømmen skynder elektronerne sig til basen med ledningsevne p fra emitteren med konduktivitet n. I dette tilfælde vil en del af elektronerne blive fyldt med huller placeret i basisregionen, og en ubetydelig strøm strømmer gennem baseterminalen - basisstrømmen Ib. Det er her, det skal huskes, at basen er tynd, og der er få huller i den.

De resterende elektroner, som ikke havde nok huller i den tynde base, skynder sig ind i kollektoren og udvindes derfra med det højere potentiale for Ek-e kollektorbatteriet. Under denne påvirkning overvinder elektronerne den anden potentielle barriere og vender tilbage til emitteren gennem batteriet.

Således bidrager en lille spænding, der påføres base-emitterforbindelsen, til at åbne base-kollektorforbindelsen, der er partisk i den modsatte retning. Faktisk er dette transistoreffekten.

Det gjenstår kun at overveje, hvordan denne "lille spænding", der påføres basen, påvirker kollektorstrømmen, hvad er deres værdier og forhold. Men om denne historie i næste del af artiklen om transistorer.

Fortsættelse af artiklen: Karakteristika ved bipolære transistorer

Boris Aladyshkin

Comments

[#1]

Noget i figurerne især 1 og 2 (andre har ikke kigget endnu) er helt klart ikke det, der skal vises (bedømmes efter linkene fra teksten)

[#2 Nadia]

Tak så meget. Endelig afklaret.

[#3]

Ja, og med den aktuelle strøm og mætning nuværende forvirring.