ทรานซิสเตอร์ - ภาพรวม

หลังจากทราบรายละเอียดเกี่ยวกับทางแยก PN เดียวหรือเพียงแค่ไดโอดให้เราลองไปที่การเชื่อมต่อทางแยก PN สองจุด หากมีการเพิ่มวัสดุประเภท P หรือวัสดุชนิด N อื่นในทางแยก PN เดียวจะเกิดทางแยกอื่นขึ้น รูปแบบดังกล่าวเรียกง่ายๆว่าเป็นTransistor.

ก Transistor เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามขั้วที่ควบคุมการไหลของกระแสหรือแรงดันและทำหน้าที่เป็นสวิตช์หรือประตูสำหรับสัญญาณ

การใช้ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็น an Amplifierซึ่งจะต้องเพิ่มความแรงของสัญญาณ
ทรานซิสเตอร์ยังทำหน้าที่เป็น switch เพื่อเลือกระหว่างตัวเลือกที่มี
นอกจากนี้ยัง regulates ขาเข้า current and voltage ของสัญญาณ

รายละเอียดโครงสร้างของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์โซลิดสเตตสามขั้วซึ่งเกิดจากการเชื่อมต่อไดโอดสองตัวกลับไปด้านหลัง ดังนั้นจึงมีtwo PN junctions. ขั้วสามขั้วถูกดึงออกมาจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ทั้งสามที่มีอยู่ในนั้น การเชื่อมต่อประเภทนี้มีทรานซิสเตอร์สองประเภท พวกเขาคือPNP และ NPN ซึ่งหมายถึงวัสดุประเภท N ระหว่างสอง Ptypes และอีกชนิดหนึ่งเป็นวัสดุประเภท P ระหว่าง N สองประเภทตามลำดับ

ภาพประกอบต่อไปนี้แสดงโครงสร้างพื้นฐานของทรานซิสเตอร์

ขั้วทั้งสามที่ดึงมาจากทรานซิสเตอร์ระบุ Emitter, Base และ Collectorขั้ว มีฟังก์ชันการทำงานตามที่กล่าวไว้ด้านล่าง

ตัวส่ง

ด้านซ้ายมือของโครงสร้างที่แสดงด้านบนสามารถเข้าใจได้ว่า Emitter.
นี้มีไฟล์ moderate size และคือ heavily doped ตามหน้าที่หลักคือการ supply จำนวนของ majority carriersกล่าวคืออิเล็กตรอนหรือโฮล
เมื่อสิ่งนี้ปล่อยอิเล็กตรอนออกมาจึงเรียกว่าเป็น Emitter
สิ่งนี้ระบุด้วยตัวอักษร E.

ฐาน

วัสดุตรงกลางในรูปด้านบนคือ Base.
นี่คือ thin และ lightly doped.
หน้าที่หลักคือการ pass ผู้ให้บริการส่วนใหญ่จากตัวปล่อยไปยังตัวรวบรวม
สิ่งนี้ระบุด้วยตัวอักษร B.

นักสะสม

วัสดุด้านขวาในรูปด้านบนสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นไฟล์ Collector.
ชื่อของมันแสดงถึงหน้าที่ของ collecting the carriers.
มันคือ bit largerมีขนาดมากกว่าตัวปล่อยและฐาน มันคือmoderately doped.
สิ่งนี้ระบุด้วยตัวอักษร C.

สัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN มีดังแสดงด้านล่าง

arrow-head ในตัวเลขด้านบนระบุว่า emitterของทรานซิสเตอร์ เนื่องจากตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ต้องกระจายพลังงานมากขึ้นจึงมีขนาดใหญ่ เนื่องจากฟังก์ชั่นเฉพาะของตัวปล่อยและตัวเก็บรวบรวมจึงเป็นnot interchangeable. ดังนั้นควรคำนึงถึงขั้วต่อเสมอในขณะที่ใช้ทรานซิสเตอร์

ในทรานซิสเตอร์ที่ใช้งานได้จริงจะมีรอยบากอยู่ใกล้กับตะกั่วตัวปล่อยเพื่อระบุตัวตน ทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN สามารถสร้างความแตกต่างได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ ภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าทรานซิสเตอร์ที่ใช้งานได้จริงมีลักษณะอย่างไร

จนถึงตอนนี้เราได้พูดถึงรายละเอียดโครงสร้างของทรานซิสเตอร์แล้ว แต่เพื่อให้เข้าใจถึงการทำงานของทรานซิสเตอร์ก่อนอื่นเราต้องรู้เกี่ยวกับการให้น้ำหนัก

การให้น้ำหนักทรานซิสเตอร์

ดังที่เราทราบว่าทรานซิสเตอร์คือการรวมกันของไดโอดสองตัวเรามีทางแยกสองทางที่นี่ เนื่องจากทางแยกหนึ่งอยู่ระหว่างตัวปล่อยและฐานจึงเรียกว่าเป็นEmitter-Base junction และในทำนองเดียวกันอีกอย่างคือ Collector-Base junction.

Biasingกำลังควบคุมการทำงานของวงจรโดยจัดหาแหล่งจ่ายไฟ ฟังก์ชั่นของทางแยก PN ทั้งสองถูกควบคุมโดยการให้ไบแอสกับวงจรผ่านแหล่งจ่ายไฟ dc รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าทรานซิสเตอร์มีความลำเอียงอย่างไร

เมื่อดูจากรูปด้านบนแล้วจะเข้าใจว่า

วัสดุประเภท N มีแหล่งจ่ายเชิงลบและวัสดุประเภท P จะได้รับอุปทานบวกเพื่อสร้างวงจร Forward bias.
วัสดุประเภท N มีแหล่งจ่ายบวกและวัสดุประเภท P จะได้รับแหล่งจ่ายเชิงลบเพื่อสร้างวงจร Reverse bias.

โดยการใช้พลังงาน emitter base junction ตลอดเวลา forward biasedเนื่องจากความต้านทานของตัวปล่อยมีขนาดเล็กมาก collector base junction คือ reverse biasedและความต้านทานสูงขึ้นเล็กน้อย อคติไปข้างหน้าเล็กน้อยเพียงพอที่จุดเชื่อมต่อตัวปล่อยในขณะที่ต้องใช้อคติย้อนกลับสูงที่จุดเชื่อมต่อตัวรวบรวม

ทิศทางของกระแสที่ระบุในวงจรด้านบนหรือที่เรียกว่า Conventional Currentคือการเคลื่อนที่ของรูปัจจุบันซึ่งก็คือ opposite to the electron current.

การทำงานของทรานซิสเตอร์ PNP

การทำงานของทรานซิสเตอร์ PNP สามารถอธิบายได้โดยดูที่รูปต่อไปนี้ซึ่งทางแยกฐานของตัวปล่อยจะถูกส่งต่อแบบลำเอียงไปข้างหน้าและทางแยกฐานตัวสะสมจะมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ

แรงดันไฟฟ้า V_EEให้ศักยภาพเชิงบวกที่ตัวปล่อยซึ่งขับไล่รูในวัสดุประเภท P และรูเหล่านี้ข้ามจุดเชื่อมต่อฐานตัวปล่อยเพื่อไปยังพื้นที่ฐาน มีเปอร์เซ็นต์ที่ต่ำมากของหลุมรวมตัวกับอิเล็กตรอนอิสระของพื้นที่ N สิ่งนี้ให้กระแสไฟฟ้าต่ำมากซึ่งถือเป็นกระแสพื้นฐานI_B. รูที่เหลือข้ามจุดเชื่อมต่อฐานตัวเก็บรวบรวมเพื่อสร้างกระแสสะสมI_Cซึ่งก็คือรูปัจจุบัน

เมื่อรูมาถึงขั้วของตัวสะสมอิเล็กตรอนจากขั้วลบของแบตเตอรี่จะเติมช่องว่างในตัวสะสม การไหลนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆและกระแสไฟฟ้าส่วนน้อยของอิเล็กตรอนไหลผ่านตัวปล่อยซึ่งอิเล็กตรอนแต่ละตัวจะเข้าสู่ขั้วบวกของV_EEถูกแทนที่ด้วยรูโดยการเคลื่อนไปยังทางแยกตัวปล่อย สิ่งนี้ถือเป็นกระแสของตัวปล่อยI_E.

ดังนั้นเราจึงเข้าใจได้ว่า -

การนำในทรานซิสเตอร์ PNP เกิดขึ้นผ่านรู
กระแสสะสมน้อยกว่ากระแสอีซีแอลเล็กน้อย
กระแสอีซีแอลที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงมีผลต่อกระแสสะสม

การทำงานของทรานซิสเตอร์ NPN

การทำงานของทรานซิสเตอร์ NPN สามารถอธิบายได้โดยดูที่รูปต่อไปนี้ซึ่งจุดเชื่อมต่อฐานตัวปล่อยเป็นแบบเอนเอียงไปข้างหน้าและทางแยกฐานตัวเก็บรวบรวมจะเอนเอียงแบบย้อนกลับ

แรงดันไฟฟ้า V_EEให้ศักยภาพเชิงลบที่ตัวปล่อยซึ่งขับไล่อิเล็กตรอนในวัสดุประเภท N และอิเล็กตรอนเหล่านี้ข้ามจุดเชื่อมต่อฐานตัวปล่อยเพื่อไปถึงบริเวณฐาน ที่นั่นเปอร์เซ็นต์ที่ต่ำมากของอิเล็กตรอนจะรวมตัวกับหลุมอิสระของ P-region อีกครั้ง สิ่งนี้ให้กระแสไฟฟ้าต่ำมากซึ่งถือเป็นกระแสพื้นฐานI_B. รูที่เหลือข้ามจุดเชื่อมต่อฐานตัวเก็บรวบรวมเพื่อสร้างกระแสสะสมI_C.

เมื่ออิเล็กตรอนหลุดออกจากขั้วของตัวสะสมและเข้าสู่ขั้วบวกของแบตเตอรี่อิเล็กตรอนจากขั้วลบของแบตเตอรี่ V_EEเข้าสู่พื้นที่ตัวปล่อย การไหลนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆและกระแสอิเล็กตรอนจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์

ดังนั้นเราจึงเข้าใจได้ว่า -