Лекция № 4 транзисторът също е прост

1. Биполярни транзистори

Транзистор(транзистор от думите трансфер - трансфер и резистор - съпротивление) може да се тълкува по следния начин: съпротивлението в изходната верига (например между колектора и емитера) може да се контролира от входния сигнал (например напрежението в основата).

Транзисторитеса биполярни- защото по време на работа винаги има движение на два вида заряди: електрони и дупки. Има и униполярни (полеви, канални) транзистори, по време на тяхната работа или електрони, или дупки се движат по специален канал (n- илиp-тип).

Биполярните транзистори са трислойна структура с три извода:емитер(емитер на заряд),база(средна част),колектор(колектор на заряд). Биполярните транзистори са два вида:npnилиpnp.

npn-транзистор

pnp-транзистор

Някои технически подробности. Стрелката на изображението на транзистора показва възможната посока на тока, т.е. движението на положителен заряд между емитера и колектора. Посоката на тока съвпада с движението на положителните дупки и е противоположна на движението на отрицателните електрони. Не е трудно да се провери дали електроните или дупките винаги се движат от емитера към колектора. В допълнение, стрелките за посока показват полярността на превключвателя. Ако емитерният потенциал е нула, колекторътnpnна транзистора трябва да е положителен, а колекторътpnpна транзистора трябва да е отрицателен. Посоката на стрелката показва и напрежението в основата, при което транзисторът се "отваря" (започва да работи). В транзистораnpnбазовото напрежение спрямо емитера трябва да е положително, а в транзистораpnpто трябва да е отрицателно. Познавайки тази символика, е лесно да се анализират различни схеми.

INВ цифровата техника най-често включването на транзистори е по ОЕ схема (с общ емитер). Входното напрежение (в основата) и изходното напрежение (в колектора) се измерват спрямо емитера, чийто потенциал се приема за нула. Това определя схемата на свързване на колектора: положителен вnpn, отрицателен вpnpтранзистора. Може да има съпротивление във веригата на колектора и емитера, така че когато транзисторът се отвори, източникът да не е „късо съединение“ към земята.

Uin

По-рядко срещани са схемите за включване на ОВ (с обща база: базата е заземена, входът е емитер, изходът е колектор) и ОК (с общ колектор: ако емитерът и колекторът са разменени спрямо позицията на фигурата).

2. Процеси в биполярен транзистор

При биполярните транзистори има движение и на двата вида заряди. Въпреки това, в транзистораnpn-основната роля играе електронната проводимост, в транзистораpnp-, проводимостта на дупки. Тоест движението на заряда от емитера към колектора (електрони вnpn, дупки вpnp) се счита за основно. Движението на свободните електрони е по-бързо от "скачането през дупки". Следователно в съвременната технология се предпочитатnpn-транзисторите.

Разгледайте процесите в транзистораnpn-(свързан според веригата OE). Всичко по-горе може да се разшири доpnp-транзистора, ако в разсъжденията "плюс" и "минус", "електрони" и "дупки" са разменени.

Съпротивлението на транзистора е съпротивлението между емитер и колектор. Ако Rtr→∞, казват "транзисторът е затворен". Колекторът и емитерът са отворени, токът в изходната верига не тече, изходът е с високо напрежение. Ако Rtr → 0, те казват, че „транзисторът е напълно отворен“. Емитерът и колекторът са в късо съединение,падът на напрежението се освобождава само върху съпротивлението (свързано между колектора и източника). Входът е с ниско напрежение, тъй като изходът е късо към маса.

И така, на емитера - нула, на колектора - плюс.

Напрежението в основата се променя и то е Ube

(базово напрежение спрямо емитер)

определя дали транзисторът е затворен или отворен.

Uout

Както в случая с диода, ще разгледаме процеси под формата на движение на заряди под действието на електрически сили и под формата на поведение на частици в потенциална яма (дупките са като топки, стремящи се да заемат по-ниска позиция, а електроните са като въздушни мехурчета в течност).

Нека разгледаме два случая. Първият случай, нека Ube съответства на логическа нула - ниско напрежение: Ube = 0 или Ube > Upor

0,5 V, но по-малко от напрежението на източника (5 V). Обикновено Ube

Ако входът (база) е 0 или минус, всички преходи са затворени, транзисторът е затворен, не протичат токове, Rtr→∞

Ако има плюс на входа (базата), тогава емитерните електрони отиват в основата и повечето отиват в колектора. Базовите отвори отиват към емитера, транзисторът е отворен, Rtr=0.

Оказва се интересен ефект: преходът B-K остава затворен дори в работно състояние, а електроните, които са паднали от емитера към основата, след това преминават към колектора. Това се дължи на факта, че B-K преходът е затворен за мнозинствените носители (базови дупки и колекторни електрони), а за малцинствените носители (електрони, които удрят базата от типp-) преходът е отворен.

С увеличаване на напрежението в основата, транзисторът се "отваря", токът в изходната верига се увеличава (емитер - колектор), но достатъчно бързо при Uin> 2 V (при EMF = 5V) настъпва насищане: транзисторът е напълно отворен, увеличаването на Ueb вече не влияе на токовете инапрежение в изходната верига.