Як працює транзистор?

Колись транзистором називали радіоприймач, але мова в нашій статті піде не про радіоприймачі. Так що ж це таке транзистор і як він працює.

Є такий клас матеріалів, за свої властивості названий напівпровідниками. Відмінною їх особливістю є провідність - вони можуть бути як провідниками електричного струму, так і діелектриками, тобто ізоляторами і не проводити електричний струм.

Ось такий матеріал використовується для виготовлення транзистора - напівпровідникового приладу, широко застосовується в промисловості і службовця основою майже всієї сучасної електроніки.

Чи не торкаючись технології виготовлення, типів транзисторів, їх застосування, просто відзначимо, що існують транзистори різних типів, наприклад, npn транзистор. Таку назву він отримав через використовуваного матеріалу і типу провідності. Того, що сказано, поки достатньо і заглиблюватися в технологію виготовлення і різноманітність транзисторів зараз не будемо.

Як працює транзистор? Він призначений для управління електричним струмом, конструктивно виготовляється в металевому або пластмасовому корпусі і має три висновки, звані емітер, база, колектор. Вже назва висновків говорить про їх призначення: емітер емітує електрони, база ними керує, колектор їх збирає. Всі ці процеси відбуваються всередині транзистора.

Щоб зрозуміти, як працює транзистор, розглянемо набагато більш простий приклад - водопровідний кран.

У нього теж три висновки - по одному вода надходить у кран, інакше виливається з крана, третім є вентиль, який керує роботою крана. Коли вентиль відкритий, вода вільно протікає через кран, коли вентиль закритий, вода не тече. Це імітація одного з варіантів того, як працює транзистор. Такий режим роботи називається ключовою - транзистор відкритий - протікає електричний струм, або закритий, тоді струм не йде. Для відкриття транзистора на базу подається напруга, якщо напруга є, то транзистор відкритий, якщо ні, то він закритий. Все відбувається, як в водопровідному крані, вентиль відкритий - вода тече, вентиль закритий - води немає.

Вище була розглянута робота транзистора, коли він використовується як ключ: або закритий, або відкритий. Однак існують і інші режими роботи. Знову в якості прикладу розглянемо водопровідний кран. Якщо трохи відкрити вентиль, то вода з крана буде литися постійно, і натиск води буде визначатися тим, наскільки сильно ми відкрили кран.

Приблизно такий же режим роботи є і у транзистора. На його базу надходить напруга, він відкривається, і через нього йде струм. Змінюючи величину напруги на базі, можна регулювати величину струму, що проходить через транзистор. Повна аналогія з положенням вентиля на крані: більше відкритий - більше ллється води (тобто струму для транзистора) - менше відкритий - менше тече води (струму для транзистора). Такий режим роботи транзистора називається підсилювальним, коли за допомогою невеликого напруги, що подається на базу, можна управляти значним струмом, що знімається з колектора.

На закінчення треба відзначити, що транзистори можуть бути різного типу, все визначається використовуваним при виготовленні матеріалом. Вони можуть відрізнятися по потужності, можуть управляти і пропускати через себе значні потоки електричного струму. Транзистори можуть бути різного конструктивного виконання. Існують і інші режими роботи транзисторів, що відрізняються від розглянутих. Але основне уявлення про те, як працює транзистор, дано вище.

Все викладене приблизно, але все ж дозволяє зрозуміти роботу транзистора. Насправді робота транзистора відбувається набагато складніше. Є спеціальні параметри, використовуючи які можна за формулами розрахувати і задати необхідний режим роботи, але це вже зовсім інша тема для розмови і для іншої статті.