Принципи роботи транзистора

Транзистор - прилад, що працює на напівпровідниках з електронною начинкою. Він призначений для перетворення і посилення електричних сигналів. Розрізняють два види приладів: біполярний транзистор і уніполярний транзистор, або польовий.

Якщо в транзисторі одночасно працюють два види носіїв заряду - дірки і електрони, то він називається біполярним. Якщо в транзисторі працює тільки один тип заряду, то він є уніполярним.

Уявіть собі роботу звичайного водяного крана. Повернули засувку - потік води посилився, повернули в інший бік - потік зменшився або припинився. Практично в цьому і полягають принципи роботи транзистора. Тільки замість води через нього тече потік електронів. Принцип дії транзистора біполярного типу характерний тим, що через цей електронний прилад йдуть два види струму. Вони поділяються на великий, або основний і маленький, або керуючий. Причому потужність керуючого струму впливає на потужність основного. Розглянемо польовий транзистор. Принцип роботи його відрізняється від інших. У ньому проходить лише один струм, потужність якого залежить від навколишнього електромагнітного поля.

Біполярний транзистор роблять з 3-х шарів напівпровідника, а також, найголовніше, з двох PN-переходів. Слід відрізняти PNP і NPN переходи, а, значить, і транзистори. У цих напівпровідниках йде чергування електронної та діркової провідності.

Біполярний транзистор має три контакти. Це база, контакт, що виходить з центрального шару, і два електроди по краях - емітер і колектор. У порівнянні з цими крайніми електродами прошарок бази дуже тонка. По краях транзистора область напівпровідників не є симетричною. Для правильної роботи даного приладу напівпровідниковий шар, розташований з боку колектора, повинен бути хай небагато, але товщі в порівнянні зі стороною емітера.

Принципи роботи транзистора засновані на фізичних процесах. Попрацюємо з моделлю PNP. Робота моделі NPN буде подібною, за винятком полярності напруги між такими основними елементами, як колектор і емітер. Вона буде спрямована в протилежний бік.

Речовина Р-типу містить дірки або ж позитивно заряджені іони. Речовина N-типу складається з негативно заряджених електронів. В аналізованому нами транзисторі кількість дірок в області Р набагато більше кількості електронів в області N.

При підключенні джерела напруги між такими частинами, як емітер і колектор принципи роботи транзистора засновані на тому, що дірки починають притягатися до полюса і збиратися біля емітера. Але струм не йде. Електричне поле від джерела напруги не доходить до колектора через товстої прошарку напівпровідника емітера і прошарку напівпровідника бази.
Тоді підключимо джерело напруги вже з іншою комбінацією елементів, а саме між базою і емітером. Тепер дірки направляються до бази і починають взаємодіяти з електронами. Центральна частина бази насичується дірками. В результаті утворюється два струму. Великий - від емітера до колектора, маленький - від бази до емітера.

При збільшенні напруги в базі в прошарку N буде ще більше дірок, збільшиться струм бази, трохи посилиться ток емітера. Значить, при малій зміні струму бази досить серйозно посилюється струм емітера. В результаті ми отримуємо зростання сигналу в біполярному транзисторі.

Розглянемо принципи роботи транзистора в залежності від режимів його роботи. Розрізняють нормальний активний режим, інверсний активний режим, режим насичення, режим відсічення.
При активному режимі роботи емітерний перехід відкритий, а колекторний перехід закритий. У инверсионном режимі все відбувається навпаки.