Naprava in princip delovanja tranzistorja
Praktičnega pomena bipolarnega tranzistorja za sodobno elektroniko in elektrotehniko ni mogoče preceniti. Bipolarni tranzistorji se danes uporabljajo povsod: za ustvarjanje in ojačanje signalov, v električnih pretvornikih, v sprejemnikih in oddajnikih in še marsikje, lahko naštevamo zelo dolgo.
Zato se v okviru tega članka ne bomo dotaknili vseh možnih področij uporabe bipolarnih tranzistorjev, temveč bomo upoštevali samo napravo in splošno načelo delovanja te čudovite polprevodniške naprave, ki je od petdesetih let prejšnjega stoletja spremenila celotno elektronsko industrijo in od sedemdesetih let 20. stoletja bistveno prispeval k pospešitvi tehničnega napredka.
Bipolarni tranzistor je polprevodniška naprava s tremi elektrodami, ki kot osnovo vključuje tri baze spremenljive prevodnosti. Tako so tranzistorji vrste NPN in PNP. Polprevodniški materiali iz katerih so izdelani tranzistorji so predvsem: silicij, germanij, galijev arzenid in drugi.
Silicij, germanij in druge snovi so sprva dielektriki, če pa jim dodamo primesi, postanejo polprevodniki. Dodatki siliciju, kot je fosfor (donor elektronov), naredijo silicij polprevodnik tipa N, in če siliciju dodamo bor (akceptor elektronov), bo silicij postal polprevodnik tipa P.
Posledično imajo polprevodniki tipa N elektronsko prevodnost, polprevodniki tipa P pa luknjasto prevodnost. Kot razumete, prevodnost določa vrsta aktivnih nosilcev naboja.
Torej je troslojna pita polprevodnikov tipa P in N v bistvu bipolarni tranzistor. Na vsako plast so pritrjeni terminali, imenovani: Emitter, Collector in Base.
Osnova je elektroda za nadzor prevodnosti. Oddajnik je vir tokovnih nosilcev v vezju. Zbiralnik je kraj, v smeri katerega tokovni nosilci hitijo pod delovanjem EMF, ki se nanaša na napravo.
Simboli za bipolarne tranzistorje NPN in PNP so na diagramih različni. Te oznake odražajo samo napravo in princip delovanja tranzistorja v električnem tokokrogu. Puščica je vedno narisana med oddajnikom in bazo. Smer puščice je smer krmilnega toka, ki se dovaja v vezje osnovnega oddajnika.
Torej, v tranzistorju NPN puščica kaže od baze do oddajnika, kar pomeni, da bodo v aktivnem načinu elektroni iz oddajnika hiteli v kolektor, medtem ko mora biti krmilni tok usmerjen od baze do oddajnika.
Pri PNP tranzistorju je ravno obratno: puščica je usmerjena od emitorja proti bazi, kar pomeni, da v aktivnem načinu luknje od emiterja hitijo v kolektor, medtem ko mora biti krmilni tok usmerjen od emiterja proti kolektorju. osnova.
Poglejmo, zakaj se to zgodi. Ko se na osnovo tranzistorja NPN (približno 0,7 volta) dovede konstantna pozitivna napetost glede na njegov emiter, je pn spoj baza-emiter tega tranzistorja NPN (glejte sliko) usmerjen naprej in potencialna pregrada med kolektorski spoj - baza in bazni emiter se zmanjša, zdaj se lahko elektroni premikajo skozi to pod delovanjem EMF v vezju kolektor-emiter.
Z zadostnim osnovnim tokom se bo v tem vezju pojavil tok kolektor-emiter in se zbiral s tokom baze-emiter. Tranzistor NPN se bo vklopil.
Razmerje med kolektorskim tokom in krmilnim tokom (bazo) se imenuje tokovni dobiček tranzistorja. Ta parameter je podan v dokumentaciji tranzistorja in se lahko razlikuje od enot do nekaj sto.
Ko je konstantna negativna napetost uporabljena na bazi tranzistorja PNP (v območju -0,7 voltov) glede na njegov emiter, je spoj baza-emiter np tega tranzistorja PNP usmerjen naprej in potencialna pregrada med kolektorjem in baza in bazni spoj -emiter zmanjša, zdaj se luknje lahko premikajo skozi to pod delovanjem EMF v vezju kolektor-emiter.
Upoštevajte polarnost napajanja kolektorskega kroga. Z zadostnim osnovnim tokom se bo v tem vezju pojavil tok kolektor-emiter in se zbiral s tokom baze-emiter. Tranzistor PNP se bo vklopil.
Bipolarni tranzistorji se pogosto uporabljajo v različnih napravah v ojačevalniku, pregradi ali stikalu.
V ojačevalnem načinu osnovni tok nikoli ne pade pod zadrževalni tok, zaradi česar je tranzistor ves čas v odprtem prevodnem stanju. V tem načinu nihanja nizkega osnovnega toka sprožijo ustrezna nihanja pri veliko višjem kolektorskem toku.
V načinu ključa tranzistor preklopi iz zaprtega v odprto stanje in deluje kot hitro elektronsko stikalo. V bariernem načinu se s spreminjanjem osnovnega toka krmili bremenski tok, vključen v kolektorsko vezje.
Poglej tudi:Tranzistorsko elektronsko stikalo - princip delovanja in shema