基本的な電子機器-トランジスタ

単一のPN接合であるダイオードの動作について十分な知識を持った後、次のような新しいコンポーネントを作成する2つのPN接合を接続してみましょう。 Transistor。ATransistor は、電流または電圧の流れを調整し、信号のスイッチまたはゲートとして機能する3端子半導体デバイスです。

なぜトランジスタが必要なのですか？

必要な信号を取得するFM受信機があるとします。受信信号は、移動中に直面する外乱のために明らかに弱くなります。この信号をそのまま読み取ると、公平な出力が得られません。したがって、信号を増幅する必要があります。Amplification 信号強度を上げることを意味します。

これは単なるインスタンスです。信号強度を上げる必要がある場合は常に増幅が必要です。これはトランジスタによって行われます。トランジスタは、switch利用可能なオプションから選択します。またregulates 入ってくる current and voltage 信号の。

トランジスタの構造の詳細

トランジスタは、2つのダイオードを背中合わせに接続することによって形成される3端子ソリッドステートデバイスです。したがって、それは持っていますtwo PN junctions。その中に存在する3つの半導体材料から3つの端子が引き出されます。このタイプの接続には、2種類のトランジスタがあります。彼らですPNP そして NPN つまり、2つのPタイプ間のN型材料であり、もう1つは2つのN型間のP型材料です。

トランジスタの構成は、上記の考え方を説明する次の図のようになります。

トランジスタから引き出された3つの端子は、エミッタ、ベース、およびコレクタ端子を示します。これらには、以下で説明する機能があります。

エミッター

上に示した構造の左側は、次のように理解できます。 Emitter。
これは moderate size そして heavily doped その主な機能は supply の数 majority carriers、すなわち電子または正孔のいずれか。
これが電子を放出するので、それはエミッターと呼ばれます。
これは単に文字で示されます E。

ベース

上図の真ん中の素材は Base。
これは thin そして lightly doped。
その主な機能は pass エミッタからコレクタへの多数キャリア。
これは文字で示されます B。

コレクタ

上図の右側の素材は、 Collector。
その名前はその機能を意味します collecting the carriers。
これは a bit largerエミッターとベースよりもサイズが大きい。ですmoderately doped。
これは文字で示されます C。

PNPおよびNPNトランジスタの記号は以下のとおりです。

ザ・ arrow-head 上の図では、 emitterトランジスタの。トランジスタのコレクタははるかに大きな電力を消費する必要があるため、大きくなります。エミッターとコレクターの特定の機能により、それらはnot interchangeable。したがって、トランジスタを使用するときは、端子に常に注意する必要があります。

実用的なトランジスタでは、識別のためにエミッタリードの近くにノッチがあります。PNPトランジスタとNPNトランジスタは、マルチメータを使用して区別できます。次の図は、さまざまな実用的なトランジスタがどのように見えるかを示しています。

これまでトランジスタの構造の詳細について説明してきましたが、トランジスタの動作を理解するには、まずバイアスについて知る必要があります。

トランジスタバイアス

トランジスタは2つのダイオードの組み合わせであることがわかっているので、ここには2つの接合があります。1つの接合部がエミッタとベースの間にあるため、これは次のように呼ばれます。Emitter-Base junction 同様に、もう一方は Collector-Base junction。

Biasing電源を供給することによって回路の動作を制御しています。両方のPN接合の機能は、いくつかのDC電源を介して回路にバイアスを提供することによって制御されます。次の図は、トランジスタがどのようにバイアスされているかを示しています。

上の図を見ると、

回路を作るために、N型材料には負の電源が供給され、P型材料には正の電源が供給されます Forward bias。
回路を作るために、N型材料には正の電源が供給され、P型材料には負の電源が供給されます Reverse bias。

力を加えることによって、 emitter base junction 常に forward biasedエミッタ抵抗が非常に小さいためです。ザ・collector base junction です reverse biasedそしてその抵抗は少し高いです。エミッタ接合では小さな順バイアスで十分ですが、コレクタ接合では高い逆バイアスを適用する必要があります。

上記の回路に示されている電流の方向は、 Conventional Current、は正孔電流の動きです。 opposite to the electron current。

動作PNPトランジスタ

PNPトランジスタの動作は、エミッタ-ベース接合が順方向にバイアスされ、コレクタ-ベース接合が逆方向にバイアスされている次の図を見ると説明できます。

電圧 V_EEP型材料の穴をはじくエミッタに正の電位を提供し、これらの穴はエミッタとベースの接合を横切ってベース領域に到達します。非常に低い割合の正孔がN領域の自由電子と再結合します。これは、ベース電流を構成する非常に低い電流を提供しますI_B。残りの穴はコレクタとベースの接合部を横切り、コレクタ電流を構成しますI_C、これは正孔電流です。

穴がコレクター端子に達すると、バッテリーのマイナス端子からの電子がコレクターのスペースを満たします。この流れはゆっくりと増加し、電子少数電流がエミッタを流れ、各電子がの正端子に入るV_EE、エミッタ接合に向かって移動することにより、穴に置き換えられます。これはエミッタ電流を構成しますI_E。

したがって、私たちはそれを理解することができます-

PNPトランジスタの導通は、ホールを介して行われます。
コレクタ電流はエミッタ電流よりわずかに少ないです。
エミッタ電流の増減はコレクタ電流に影響します。

操作NPNトランジスタ

NPNトランジスタの動作は、エミッタ-ベース接合が順方向にバイアスされ、コレクタ-ベース接合が逆方向にバイアスされている次の図を見ると説明できます。

電圧 V_EEエミッタに負の電位を提供し、N型材料の電子をはじき、これらの電子はエミッタとベースの接合を横切ってベース領域に到達します。非常に低い割合の電子がP領域の自由正孔と再結合します。これは、ベース電流を構成する非常に低い電流を提供しますI_B。残りの穴はコレクタとベースの接合部を横切り、コレクタ電流を構成しますI_C。

電子がコレクタ端子から出てバッテリーのプラス端子に入ると、バッテリーのマイナス端子からの電子が V_EEエミッタ領域に入ります。この流れはゆっくりと増加し、電子電流がトランジスタを流れます。

したがって、私たちはそれを理解することができます-