Tranzistori - tranzistor bipolar
Transistor bipolar este un dispozitiv semiconductor cu transformare electrică cu una sau mai multe tranziții electrice proiectate pentru a amplifica, converti și genera semnale electrice.
Dispozitivul unui tranzistor bipolar planar este prezentat în figură.
Fig. 1 - Principiul dispozitivului unui tranzistor planar.
Întregul proiect este realizat pe o placă de siliciu, fie germaniu, fie un alt semiconductor, în care sunt create trei regiuni cu diferite tipuri de conductivitate electrică. În figură, un tranzistor de tip n-p-n, în care regiunea mijlocie este de tip gaură, și regiunea extremă cu conductivitate electrică electrică.
Regiunea de mijloc este numită baza. una dintre regiunile extreme este emițătorul. celălalt este un colector. Prin urmare, în tranzistor două p-n-joncțiune: emițător - între bază și emițător și colector - între bază și colector. Suprafața de bază trebuie să fie foarte subțire, mult mai subțire decât zonele emițătorului și colectorului (în figura aceasta este afișată în mod disproporționat). Condiția pentru buna funcționare a tranzistorului depinde de aceasta.
Transistor funcționează în trei moduri, în funcție de tensiunea la intersecțiile sale. Când funcționează în modul activ pe joncțiunea emițătorului, tensiunea este direcționată direct pe colector, tensiunea inversă. În modul cut-off, se aplică o tensiune inversă la ambele joncțiuni. Dacă aceste tranziții sunt aplicate direct, tranzistorul va funcționa în modul de saturație.
Să luăm un tranzistor n-p-n în modul fără sarcină, când sunt conectate doar două surse de tensiune de alimentare E1 și E2. La joncțiunea emițătorului, tensiunea este directă, pe colector, tensiunea inversă (figura 2). În consecință, rezistența joncțiunii emițătorului este mică și pentru a obține un curent normal, tensiunea E1 este suficientă în zecimi de volți. Rezistența la joncțiunea colectorului este mare, iar tensiunea E2 este de obicei zeci de volți.
Fig. 2 - Mișcarea electronilor și a găurilor într-un tranzistor de tip n-p-n.
În consecință, ca și mai înainte, cercurile mici întunecate cu săgeți - electroni, găuri roșii, cercuri mari - atomi pozitivi și negativi încărcați de donatori și acceptori.
Caracteristica curent-tensiune a joncțiunii emitor este o caracteristică dioda semiconductor curentului continuu, iar caracteristica curent-tensiune este similar cu joncțiunea colector dioda IV caracteristic în curent invers.
Principiul tranzistorului este după cum urmează. Tensiunea directă a joncțiunii emițătorului ub-e afectează curenții emițătorului și colectorului și cu cât este mai mare, cu atât mai mult sunt acești curenți. Schimbările în curentul colectorului sunt doar puțin mai mici decât modificările în curentul emițătorului. Se pare că tensiunea la joncțiunea de bază-emițător, adică tensiunea de intrare, controlează curentul colectorului. Acest fenomen se bazează pe atenuarea oscilațiilor electrice cu ajutorul unui tranzistor. Să luăm în considerare procesele fizice.
Prin creșterea ub-e tensiunea de intrare directă este coborâtă potențială barieră în joncțiunea emițător și astfel crește curentul prin aceasta și anume tranziție. Electronii curentului injectat de la emițătorul în baza prin difuzie, și penetrează joncțiunea colector bază, cresterea curentului de colector. Deoarece joncțiunea colector funcționează la o tensiune inversă, atunci taxele de spațiu de tranziție apar (cercuri mari în figură). Între ele există un câmp electric care promovează (extracție) prin electroni de joncțiune colector care sosesc de la emițătorul de aici, t. E. Electronii sunt trase la joncțiunea colector.
Dacă grosimea bazei este suficient de mică și concentrația de găuri în ea nu este mare, majoritatea electronilor, care au trecut prin bază, nu au timp să se recombină cu găurile bazei și să ajungă la joncțiunea colectorului. Doar o mică parte din electroni se recombină în bază cu găuri. Ca urmare, apare curentul de bază. Baza curentă este inutilă și chiar dăunătoare. Este de dorit ca acesta să fie cât mai mic posibil. Acesta este motivul pentru care zona de bază este foarte subțire și reduce concentrația de găuri în ea. Apoi, un număr mai mic de electroni se va recombina cu găuri și, din nou, curentul de bază va fi nesemnificativ.
Când nu se aplică tensiune la joncțiunea emițătorului, putem presupune că nu există curent în această joncțiune. Apoi, zona de joncțiune a colectorului are o rezistență semnificativă la curentul direct, deoarece principalele suporturi de încărcare sunt îndepărtate din această tranziție și regiunile epuizate de acești transportatori sunt create pe ambele granițe. Un curent invers foarte mic trece prin joncțiunea colectorului, cauzată de transferul transportatorilor minoritari unul către celălalt.
Dacă sub acțiunea tensiunii de intrare apare un curent considerabil de emițător, atunci electronii sunt injectați în bază pe partea emițătorului, care pentru această regiune sunt purtători non-principali. Ele ajung la joncțiunea colectorului fără a recombina cu găuri atunci când trec prin bază. Cu cât emitatorul este mai mare, cu atât mai mulți electroni ajung la colector, cu atât devine mai puțină rezistență și, prin urmare, curentul colectorului crește.
Fenomenele analogice apar într-un tranzistor de tip p-n-p, numai electronii și găurile trebuie schimbate în locuri și polaritatea surselor E1 și E2.
Pe lângă procesele luate în considerare, există și alte fenomene. Când tensiunea la joncțiunea colector avalanșă are loc în aceasta multiplicarea sarcinii cauzată în principal de ionizare de impact. Acest fenomen și efectul tunelului pot provoca o defecțiune electrică, care, cu creșterea curentului, poate intra în defalcare termică. Tot de asemenea, apare ca în diode, dar în curent tranzistor colector în poate avea loc fără defecțiune electrică pista termică excesivă, adică. E. runaway termică poate avea loc fără a crește tensiunea colectorului până la cădere.
Când se schimbă tensiunea pe joncțiunile colectorului și emițătorului, grosimea lor se modifică, ca urmare a modificării grosimii bazei. Acest fenomen se numește modularea grosimii bazei. Este deosebit de important să se țină seama de tensiunea de bază a colectorului, deoarece grosimea colectorului crește, grosimea bazei scade. Cu o bază foarte subțire, se poate produce efectul de strângere (așa-numita "puncție" a bazei) - joncțiunea joncțiunii colectorului cu joncțiunea emițătorului. În acest caz, regiunea de bază dispare și tranzistorul nu mai funcționează normal.
Cu o creștere a injecției purtătorilor de la emițător în bază, există o acumulare de purtători de sarcină minoritară în bază, adică o creștere a concentrației și a încărcăturii totale a acestor purtători. Dar, cu injecția redusă, există o scădere a concentrației și a încărcăturii totale a acestor transportatori în baza de date și acest proces a fost numit resorbția transportatorilor de taxe minoritare în baza de date.
Și, în sfârșit, o regulă: în timpul funcționării tranzistorilor este interzisă întreruperea circuitului bazei dacă alimentarea circuitului colectorului nu este pornită. De asemenea, trebuie să porniți sursa de alimentare a circuitului de bază și apoi circuitul colectorului, dar nu invers.
Trimiteți-le prietenilor: