המכשיר ועיקרון הפעולה של הטרנזיסטור
לא ניתן להפריז בחשיבות המעשית של הטרנזיסטור הדו-קוטבי לאלקטרוניקה והנדסת חשמל מודרנית. טרנזיסטורים דו-קוטביים משמשים היום בכל מקום: להפקת אותות ולהגברה, בממירים חשמליים, במקלטים ובמשדרים ובמקומות רבים אחרים, ניתן לרשום אותו לאורך זמן רב.
לכן, במסגרת מאמר זה, לא ניגע בכל תחומי היישום האפשריים של טרנזיסטורים דו-קוטביים, אלא רק נתייחס למכשיר ולעקרון הפעולה הכללי של מכשיר המוליכים למחצה הנפלא הזה, אשר משנות החמישים הפך את כל תעשיית האלקטרוניקה ו. מאז שנות ה-70 תרמו באופן משמעותי להאצת ההתקדמות הטכנית.
טרנזיסטור דו קוטבי הוא התקן מוליכים למחצה בעל שלוש אלקטרודות הכולל שלושה בסיסים של מוליכות משתנה כבסיס. לפיכך, טרנזיסטורים הם מסוגי NPN ו-PNP. חומרים מוליכים למחצה מהם עשויים טרנזיסטורים הם בעיקר: סיליקון, גרמניום, גליום ארסניד ואחרים.
סיליקון, גרמניום וחומרים אחרים הם בהתחלה דיאלקטריים, אבל אם מוסיפים להם זיהומים, הם הופכים למוליכים למחצה. תוספות לסיליקון כמו זרחן (תורם אלקטרונים) יהפכו את הסיליקון למוליך למחצה מסוג N, ואם מוסיפים בורון (מקבל אלקטרונים) לסיליקון, אזי הסיליקון יהפוך למוליך למחצה מסוג P.
כתוצאה מכך, למוליכים למחצה מסוג N יש הולכת אלקטרונים ולמוליכים למחצה מסוג P יש הולכת חורים. כפי שאתה מבין, מוליכות נקבעת לפי סוג נושאי המטען הפעילים.
אז, עוגה תלת-שכבתית של מוליכים למחצה מסוג P ו-N היא בעצם טרנזיסטור דו-קוטבי. לכל שכבה מצורפים מסופים הנקראים: Emitter, Collector ו-Base.
הבסיס הוא אלקטרודת בקרת מוליכות. הפולט הוא המקור של נושאי הזרם במעגל. הקולט הוא המקום שאליו ממהרים נושאי הזרם תחת פעולת ה-EMF המופעל על המכשיר.
הסמלים עבור טרנזיסטורים דו-קוטביים NPN ו-PNP שונים בתרשימים. ייעודים אלה משקפים רק את המכשיר ואת עקרון הפעולה של הטרנזיסטור במעגל החשמלי. החץ מצויר תמיד בין הפולט לבסיס. כיוון החץ הוא כיוון זרם הבקרה המוזן למעגל פולט הבסיס.
אז, בטרנזיסטור NPN, החץ מצביע מהבסיס אל הפולט, מה שאומר שבמצב פעיל, אלקטרונים מהפולט ימהרו אל הקולט, בעוד שזרם הבקרה חייב להיות מופנה מהבסיס אל הפולט.
בטרנזיסטור PNP זה בדיוק הפוך: החץ מופנה מהפולט לבסיס, מה שאומר שבמצב אקטיבי החורים מהפולט ממהרים לקולט, בעוד שזרם הבקרה חייב להיות מופנה מהפולט אל הקולטור. בסיס.
בוא נראה למה זה קורה. כאשר מתח חיובי קבוע מופעל על בסיסו של טרנזיסטור NPN (באזור 0.7 וולט) ביחס לפולט שלו, צומת הבסיס-פליט pn של טרנזיסטור NPN זה (ראה איור) מוטה קדימה, והמחסום הפוטנציאלי בין צומת האספן -בסיס ופולט הבסיס פוחת, כעת אלקטרונים יכולים לנוע דרכו תחת פעולת ה-EMF במעגל הקולטור-פולט.
עם זרם בסיס מספיק, ייווצר זרם אספן-פולט במעגל זה ויאסוף עם זרם הבסיס-פולט. טרנזיסטור NPN יופעל.
הקשר בין זרם האספן לזרם הבקרה (בסיס) נקרא רווח הזרם של הטרנזיסטור. פרמטר זה ניתן בתיעוד הטרנזיסטור ויכול להשתנות מיחידות לכמה מאות.
כאשר מתח שלילי קבוע מופעל על הבסיס של טרנזיסטור PNP (באזור של -0.7 וולט) ביחס לפולט שלו, צומת np בסיס-emitter של טרנזיסטור PNP זה מוטה קדימה, ומחסום הפוטנציאל בין הקולט- צומת בסיס ובסיס -הפולט פוחת, כעת חורים יכולים לנוע דרכו תחת פעולת ה-EMF במעגל הקולט-פולט.
שימו לב לקוטביות של האספקה למעגל האספן. עם זרם בסיס מספיק, ייווצר זרם אספן-פולט במעגל זה ויאסוף עם זרם הבסיס-פולט. הטרנזיסטור PNP יידלק.
טרנזיסטורים דו-קוטביים נמצאים בשימוש נפוץ במכשירים שונים במגבר, מחסום או מתג.
במצב דחיפה, זרם הבסיס לעולם לא יורד מתחת לזרם ההחזקה, מה ששומר על הטרנזיסטור במצב מוליך פתוח בכל עת. במצב זה, תנודות זרם בסיס נמוך יוזמות תנודות מתאימות בזרם אספן גבוה בהרבה.
במצב מפתח, הטרנזיסטור עובר ממצב סגור למצב פתוח, ופועל כמתג אלקטרוני במהירות גבוהה. במצב מחסום, על ידי שינוי זרם הבסיס, זרם העומס הכלול במעגל האספן נשלט.