kategorier: Utvalgte artikler » Begynnerelektrikere
Antall visninger: 108661
Kommentarer til artikkelen: 3
Enheten og driften av den bipolare transistoren
En transistor er en aktiv halvlederenhet, ved hjelp av hvilken forsterkning, konvertering og generering av elektriske svingninger blir utført. En slik anvendelse av transistoren kan observeres i analog teknologi. Annet enn det transistorer De brukes også i digital teknologi, der de brukes i nøkkelmodus. Men i digitalt utstyr er nesten alle transistorer “skjult” inne i integrerte kretsløp, og i enorme mengder og i mikroskopiske størrelser.
Her vil vi ikke dvele for mye med elektronene, hullene og atomene, som allerede ble beskrevet i de foregående delene av artikkelen, men noe av dette, om nødvendig, vil fremdeles måtte huskes.
Halvlederdioden består av et p-n-veikryss, hvis egenskaper ble beskrevet i forrige del av artikkelen. Transistoren består som kjent av to overganger halvlederdiode kan betraktes som forløperen til transistoren, eller dens halvdel.
Hvis p-n-krysset er i ro, blir hullene og elektronene fordelt, som vist i figur 1, og danner en potensiell barriere. Vi vil prøve å ikke glemme konvensjonene med elektroner, hull og ioner vist i denne figuren.
Figur 1
Hvordan er en bipolar transistor
enhet bipolar transistor enkelt ved første øyekast. For å gjøre dette er det nok å lage to pn-kryss på en halvlederplate, kalt basen. Noen metoder for å lage et pn-kryss er blitt beskrevet. i tidligere deler av artikkelenderfor vil vi ikke gjenta her.
Hvis baseledningsevnen er av typen p, vil den resulterende transistoren ha strukturen n-p-n (uttales "en-pe-en"). Og når en plate av n-type brukes som base, så får vi en transistor av p-n-p-strukturen (pe-en-pe).
Så snart det kom til basen, bør du ta hensyn til denne tingen: halvlederplaten som brukes som basen er veldig tynn, mye tynnere enn senderen og samleren. Denne uttalelsen bør huskes, fordi den vil være nødvendig i prosessen med å forklare driften av transistoren.
For å koble til "omverdenen" fra hver region p og n kommer det naturlig nok trådutgang. Hver av dem har navnet på området det er koblet til: emitter, base, samler. En slik transistor kalles en bipolar transistor, siden den bruker to typer ladebærere - hull og elektroner. Den skjematiske strukturen til transistorer av begge typer er vist i figur 2.
Figur 2
For tiden brukes silisiumtransistorer i større grad. Germanium-transistorer er nesten fullstendig foreldet, og blir erstattet av silisium, så den videre historien vil handle om dem, selv om germanium noen ganger vil bli nevnt. De fleste silisiumtransistorer har en n-p-n struktur, siden denne strukturen er mer teknologisk avansert i produksjonen.
Komplementære par transistorer
For germium-transistorer var p-n-p-strukturen tilsynelatende mer teknologisk avansert, så germanium-transistorer for det meste hadde nettopp denne strukturen. Selv om det, som en del av komplementære par (transistorer stenger i parametere, som bare skilte seg i type konduktivitet), ble det også produsert germanium-transistorer med forskjellig konduktivitet, for eksempel GT402 (p-n-p) og GT404 (n-p-n).
Et slikt par ble brukt som utgangstransistorer i ULF av forskjellige radioutstyr. Og hvis ikke-moderne germanium-transistorer har gått ned i historien, produseres det fortsatt komplementære par silisium-transistorer, alt fra transistorer i SMD-pakker og opp til kraftige transistorer for utgangstrinnene i ULF.
Forresten, lydforsterkere på germanium-transistorer ble oppfattet av musikkelskere nesten som tube. Vel, kanskje litt verre, men mye bedre enn silisiumtransistorforsterkere. Dette er bare som referanse.
Hvordan fungerer en transistor
For å forstå hvordan transistoren fungerer, må vi igjen vende tilbake til verdenen av elektron, hull, givere og akseptorer. Riktig nok, nå vil det være noe enklere, og enda mer interessant enn i de foregående delene av artikkelen. En slik merknad måtte gjøres for ikke å skremme leseren, for å tillate å lese alt dette til slutt.
Fig. 3 ovenfor viser betinget grafisk betegnelse av transistorer på elektriske kretser, og under p-n-koblinger av transistorer er presentert i form av halvlederdioder, som også er inkludert i motsatt retning. Denne representasjonen er veldig praktisk når du sjekker transistoren med et multimeter.
Figur 3
Og figur 4 viser transistorens indre struktur.
I denne figuren må du nøle litt for å vurdere det mer detaljert.
Figur 4
Så vil nåværende passere eller ikke?
Her vises det hvordan strømkilden er koblet til transistoren til n-p-n-strukturen, og den er i en slik polaritet at den er koblet til reelle transistorer i reelle enheter. Men hvis du ser nærmere på, viser det seg at strømmen ikke vil passere gjennom to p-n-veikryss, gjennom to potensielle barrierer: uansett hvordan du endrer spenningens polaritet, vil en av kryssene nødvendigvis være i en låst, ikke-ledende tilstand. Så for nå lar vi forlate alt som vist på figuren og se hva som skjer der.
Ukontrollert strøm
Når du slår på den gjeldende kilden, som vist på figuren, er emitter-base (n-p) overgangen i åpen tilstand og vil lett føre elektroner i retningen fra venstre til høyre. Etter som elektronene vil kollidere med en lukket koblingsbasisemitter (p-n), som vil stoppe denne bevegelsen, vil banen for elektroner bli stengt.
Men som alltid og overalt er det unntak fra alle regler: Noen veldig kvikke elektroner vil kunne overvinne denne barrieren under påvirkning av temperatur. Derfor, selv om en ubetydelig strøm med en slik inkludering fortsatt vil være. Denne mindre strømmen kalles startstrømmen eller metningsstrømmen. Etternavnet skyldes det faktum at alle frie elektroner som er i stand til å overvinne den potensielle barrieren ved en gitt temperatur, deltar i dannelsen av denne strømmen.
Startstrømmen er ukontrollerbar, den er tilgjengelig for enhver transistor, men samtidig er den i liten grad avhengig av ekstern spenning. Hvis den, spenningen, økes betydelig (innenfor det fornuftige området som er angitt i katalogene), vil den innledende strømmen ikke endre seg mye. Men den termiske effekten på denne strømmen er veldig merkbar.
En ytterligere temperaturøkning medfører en økning i startstrømmen, som igjen kan føre til ytterligere oppvarming av pn-krysset. Slik termisk ustabilitet kan føre til termisk sammenbrudd, ødeleggelse av transistoren. Derfor bør det iverksettes tiltak for å avkjøle transistorene, og ikke påføre ekstreme belastninger ved høye temperaturer.
Husk nå basen
Inkluderingen av en dinglende basistransistor beskrevet ovenfor blir ikke anvendt noe sted i praktiske ordninger. Derfor viser figur 5 riktig inkludering av transistoren. For å gjøre dette, var det nødvendig å påføre litt spenning på basen i forhold til senderen, og i retning fremover (husk dioden, og se igjen på figur 3).
Figur 5
Hvis det i tilfelle av dioden ser ut til å være klar, - strømmen åpnet seg og gikk gjennom den, skjer andre hendelser i transistoren. Under virkningen av emitterstrømmen skynder elektronene seg til basen med ledningsevne p fra senderen med ledningsevne n. I dette tilfellet vil en del av elektronene fylles av hull plassert i basisregionen og en ubetydelig strøm strømmer gjennom baseterminalen - basestrømmen Ib. Det er her det skal huskes at basen er tynn og at det er få hull i den.
De gjenværende elektronene, som ikke hadde nok hull i den tynne sokkelen, skynder seg inn i samleren og vil bli trukket ut derfra med det høyere potensialet til Ek-e samlerbatteriet. Under denne påvirkningen overvinner elektronene den andre potensielle barrieren og går tilbake til senderen gjennom batteriet.
Dermed hjelper en liten spenning tilført base-emitter-krysset til å åpne base-kollektor-krysset, som er partisk i motsatt retning. Egentlig er dette transistoreffekten.
Det gjenstår bare å vurdere hvordan denne “lille spenningen” som påføres basen påvirker kollektorstrømmen, hvilke verdier og forhold. Men om denne historien i neste del av artikkelen om transistorer.
Fortsettelse av artikkelen: Kjennetegn på bipolare transistorer
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: