Transistor - Übersicht
Nachdem wir die Details eines einzelnen PN-Übergangs oder einfach einer Diode kennen, versuchen wir, die Verbindung mit zwei PN-Übergängen herzustellen. Wenn einem einzelnen PN-Übergang ein anderes Material vom P-Typ oder N-Typ hinzugefügt wird, wird ein anderer Übergang gebildet. Eine solche Formation wird einfach alsTransistor.
EIN Transistor ist ein Halbleiterbauelement mit drei Anschlüssen, das den Strom- oder Spannungsfluss reguliert und als Schalter oder Gate für Signale fungiert.
Verwendung eines Transistors
Ein Transistor wirkt als an Amplifier, wo die Signalstärke erhöht werden muss.
Ein Transistor wirkt auch als switch um zwischen verfügbaren Optionen zu wählen.
Es auch regulates das eingehende current and voltage der Signale.
Konstruktive Details eines Transistors
Der Transistor ist eine Festkörpervorrichtung mit drei Anschlüssen, die durch Anschließen zweier Dioden aneinander gebildet wird. Daher hat estwo PN junctions. Aus den drei darin enthaltenen Halbleitermaterialien werden drei Anschlüsse gezogen. Diese Art der Verbindung bietet zwei Arten von Transistoren. Sie sindPNP und NPN was bedeutet, dass ein Material vom N-Typ zwischen zwei P-Typen und das andere ein Material vom P-Typ zwischen zwei N-Typen ist.
Die folgende Abbildung zeigt den grundlegenden Aufbau von Transistoren
Die drei vom Transistor gezogenen Anschlüsse zeigen an Emitter, Base und CollectorTerminals. Sie haben ihre Funktionalität wie unten beschrieben.
Emitter
Die linke Seite der oben gezeigten Struktur kann verstanden werden als Emitter.
Das hat eine moderate size und ist heavily doped als Hauptfunktion ist es supply eine Anzahl von majority carriersdh entweder Elektronen oder Löcher.
Da dies Elektronen emittiert, wird es als Emitter bezeichnet.
Dies wird einfach mit dem Buchstaben angezeigt E.
Base
Das mittlere Material in der obigen Abbildung ist das Base.
Das ist thin und lightly doped.
Seine Hauptfunktion ist es pass die Mehrheit trägt vom Emitter zum Kollektor.
Dies wird durch den Buchstaben angezeigt B.
Kollektor
Das Material auf der rechten Seite in der obigen Abbildung kann als verstanden werden Collector.
Sein Name impliziert seine Funktion von collecting the carriers.
Das ist ein bit largerin der Größe als Emitter und Basis. Es istmoderately doped.
Dies wird durch den Buchstaben angezeigt C.
Die Symbole der PNP- und NPN-Transistoren sind wie folgt.
Das arrow-head in den obigen Figuren angegeben die emittereines Transistors. Da der Kollektor eines Transistors viel mehr Leistung verbrauchen muss, wird er groß gemacht. Aufgrund der spezifischen Funktionen von Emitter und Kollektor sind sienot interchangeable. Daher sind bei Verwendung eines Transistors immer die Anschlüsse zu beachten.
In einem praktischen Transistor ist zur Identifizierung eine Kerbe in der Nähe der Emitterleitung vorhanden. Die PNP- und NPN-Transistoren können mit einem Multimeter unterschieden werden. Das folgende Bild zeigt, wie verschiedene praktische Transistoren aussehen.
Wir haben bisher die konstruktiven Details eines Transistors diskutiert, aber um die Funktionsweise eines Transistors zu verstehen, müssen wir zuerst die Vorspannung kennen.
Transistorvorspannung
Da wir wissen, dass ein Transistor eine Kombination aus zwei Dioden ist, haben wir hier zwei Übergänge. Da sich eine Verbindung zwischen dem Emitter und der Basis befindet, wird dies als bezeichnetEmitter-Base junction und ebenso ist der andere Collector-Base junction.
Biasingsteuert den Betrieb der Schaltung durch Bereitstellung einer Stromversorgung. Die Funktion beider PN-Übergänge wird gesteuert, indem die Schaltung durch eine Gleichstromversorgung vorgespannt wird. Die folgende Abbildung zeigt, wie ein Transistor vorgespannt ist.
Wenn man sich die obige Figur ansieht, versteht man das
Das Material vom N-Typ wird negativ versorgt, und das Material vom P-Typ wird positiv versorgt, um die Schaltung herzustellen Forward bias.
Das Material vom N-Typ wird positiv versorgt und das Material vom P-Typ wird negativ versorgt, um die Schaltung herzustellen Reverse bias.
Durch Anwenden der Kraft wird die emitter base junction ist immer forward biasedda der Emitterwiderstand sehr klein ist. Dascollector base junction ist reverse biasedund sein Widerstand ist etwas höher. Am Emitterübergang ist eine kleine Vorwärtsvorspannung ausreichend, während am Kollektorübergang eine hohe Rückwärtsvorspannung angelegt werden muss.
Die in den obigen Schaltkreisen angegebene Stromrichtung, auch als bezeichnet Conventional Currentist die Bewegung des Lochstroms, die ist opposite to the electron current.
Betrieb des PNP-Transistors
Der Betrieb eines PNP-Transistors kann durch einen Blick auf die folgende Figur erklärt werden, in der der Emitter-Basis-Übergang in Vorwärtsrichtung und der Kollektor-Basis-Übergang in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist.
Die Spannung VEEliefert am Emitter ein positives Potential, das die Löcher im Material vom P-Typ abstößt, und diese Löcher kreuzen den Emitter-Basis-Übergang, um den Basisbereich zu erreichen. Dort verbindet sich ein sehr geringer Prozentsatz der Löcher wieder mit freien Elektronen der N-Region. Dies liefert einen sehr geringen Strom, der den Basisstrom bildetIB. Die verbleibenden Löcher kreuzen den Kollektor-Basis-Übergang, um einen Kollektorstrom zu bildenIC, das ist der Lochstrom.
Wenn ein Loch den Kollektoranschluss erreicht, füllt ein Elektron vom Minuspol der Batterie den Raum im Kollektor. Dieser Fluss nimmt langsam zu und der Elektronenminderheitsstrom fließt durch den Emitter, wo jedes Elektron in den positiven Anschluss von eintrittVEEwird durch ein Loch ersetzt, indem man sich in Richtung des Emitterübergangs bewegt. Dies ist ein EmitterstromIE.
Daher können wir verstehen, dass -
Die Leitung in einem PNP-Transistor erfolgt durch Löcher.
Der Kollektorstrom ist etwas geringer als der Emitterstrom.
Die Zunahme oder Abnahme des Emitterstroms beeinflusst den Kollektorstrom.
Betrieb des NPN-Transistors
Der Betrieb eines NPN-Transistors kann durch einen Blick auf die folgende Figur erklärt werden, in der der Emitter-Basis-Übergang in Vorwärtsrichtung und der Kollektor-Basis-Übergang in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist.
Die Spannung VEEliefert am Emitter ein negatives Potential, das die Elektronen im Material vom N-Typ abstößt, und diese Elektronen kreuzen den Emitter-Basis-Übergang, um den Basisbereich zu erreichen. Dort verbindet sich ein sehr geringer Prozentsatz der Elektronen wieder mit freien Löchern der P-Region. Dies liefert einen sehr geringen Strom, der den Basisstrom darstelltIB. Die verbleibenden Löcher kreuzen den Kollektor-Basis-Übergang, um den Kollektorstrom zu bildenIC.
Wenn ein Elektron aus dem Kollektoranschluss herauskommt und in den positiven Anschluss der Batterie eintritt, ein Elektron vom negativen Anschluss der Batterie VEEtritt in den Emitterbereich ein. Dieser Fluss nimmt langsam zu und der Elektronenstrom fließt durch den Transistor.
Daher können wir verstehen, dass -
Die Leitung in einem NPN-Transistor erfolgt durch Elektronen.
Der Kollektorstrom ist höher als der Emitterstrom.
Die Zunahme oder Abnahme des Emitterstroms beeinflusst den Kollektorstrom.
Vorteile von Transistoren
Die Verwendung eines Transistors bietet viele Vorteile, wie z.
- Hochspannungsverstärkung.
- Eine niedrigere Versorgungsspannung ist ausreichend.
- Am besten für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch geeignet.
- Kleiner und leichter.
- Mechanisch stärker als Vakuumröhren.
- Keine externe Heizung erforderlich wie bei Vakuumröhren.
- Sehr gut geeignet zur Integration mit Widerständen und Dioden zur Herstellung von ICs.
Es gibt nur wenige Nachteile, da sie aufgrund der geringeren Verlustleistung nicht für Hochleistungsanwendungen verwendet werden können. Sie haben eine niedrigere Eingangsimpedanz und sind temperaturabhängig.