Connaissances de base et principe de fonctionnement du transistor

Sa caractéristique commune est qu'il possède trois électrodes, ce qui est à l'origine de l'abréviation "transistor". D'une manière générale, l'intérieur du transistor est une structure à trois couches composée de semi-conducteurs de type P et de semi-conducteurs de type N, qui sont divisés en type NPN et type PNP selon l'ordre hiérarchique.
La structure à trois couches mentionnée ci-dessus correspond aux trois régions du transistor. La couche la plus fine au milieu est la région de base et les deux autres couches sont toutes deux de type N ou de type P. Parmi eux, la couche avec une taille relativement petite et une concentration de porteurs majoritaires relativement élevée. La zone émettrice et l'autre couche est la zone collectrice. Cette caractéristique structurelle interne du transistor est la condition interne du transistor pour pouvoir amplifier.
Chacune des trois régions mène à trois électrodes, qui sont la base (b), l'émetteur (e) et le collecteur (c).
Comme le montre la figure b, la structure à trois couches peut former deux jonctions PN, appelées jonction émetteur et jonction collecteur. Le sens de la flèche dans le transistor Le symbole indique la direction de la jonction de l'émetteur.
Il existe deux jonctions PN à conductivité unidirectionnelle dans la structure interne du transistor, donc bien sûr, il peut être utilisé comme élément de commutation, mais en même temps, le transistor est aussi un élément amplificateur. C'est son apparence qui favorise le développement rapide de la technologie électronique.

2. L'effet d'amplification actuel du transistor
La source de tension continue Vcc doit être supérieure à Vbb, afin que le circuit remplisse les conditions externes d'amplification : la jonction de l'émetteur est polarisée en direct et le collecteur est polarisé en inverse. La modification de la résistance réglable Rb, du courant de base IB, du courant du collecteur Ic et du courant de l'émetteur IE changera tous, et les conclusions suivantes peuvent être tirées des résultats de mesure :
(1) IE = IB + IC (selon le théorème actuel de Kirchhoff)
(2) CI ≈ IB × ? (? est appelé facteur d'amplification actuel, qui peut caractériser la capacité d'amplification actuelle du transistor)
(3) △ IC ≈ △ IB × ?
On peut voir de ce qui précède que le transistor est un appareil analogique avec amplification de courant.

3. Principe d'amplification de transistor
Ce qui suit utilise NPN transistor à titre d'exemple pour illustrer sa loi de mouvement interne du porteur et son principe d'amplification actuel,
1. Diffusion des électrons de la région émettrice vers la région de base : étant donné que la jonction émetteur est en polarisation directe, la majorité des porteurs (électrons libres) dans la région émettrice continuent de diffuser vers la région de base et de reconstituer continuellement les électrons de la puissance. alimentation, formant le courant émetteur IE.
2. Diffusion et recombinaison des électrons dans la zone de base : étant donné que la zone de base est très fine, la concentration de porteurs majoritaires (trous) est très faible, de sorte que seule une petite partie des électrons diffusés depuis l'émetteur peut se recombiner avec les trous de la zone de base. pour former Le courant de base IB est relativement faible et la plupart des électrons restants peuvent diffuser jusqu'au bord de la jonction du collecteur.
3. La zone collectrice collecte les électrons diffusés depuis la zone émettrice : en raison de la polarisation inverse de la jonction collecteur, les électrons qui diffusent de la zone émettrice vers la zone de base et atteignent le bord de la zone collectrice peuvent être attirés dans la zone collectrice, formant ainsi un circuit intégré de courant de collecteur plus grand.

4. Caractéristiques d'entrée et de sortie de transistor
La caractéristique d'entrée du transistor fait référence à la courbe de relation entre le courant de base IB et la tension base-émetteur UBE lorsque la tension collecteur-émetteur UCE est constante.
Pour les tubes en silicium, lorsque l'UCE dépasse 1 V, la jonction du collecteur a atteint une polarisation inverse suffisante pour attirer la plupart des électrons diffusés de la région émettrice vers la région de base vers la région collecteur. Si l'UCE augmente à ce moment-là, tant que l'UBE reste inchangé (le nombre d'électrons émis de la zone d'émission vers la zone de base est constant), IB restera fondamentalement inchangé. C'est-à-dire que lorsque l'UCE dépasse 1 V, les courbes caractéristiques d'entrée coïncident essentiellement.
On peut voir sur la figure que, comme la caractéristique volt-ampère de la diode, la caractéristique d'entrée de la transistor a également une zone morte. Ce n'est que lorsque UBE est supérieur à la tension de zone morte que le courant de base IB du transistor apparaîtra. Habituellement, la tension de zone morte du tube en silicium est d'environ 0.5 V et celle du tube en germanium est d'environ 0.1 V. Dans des conditions de travail normales, la tension de jonction d'émetteur UBE du tube en silicium NPN est de 0.6 à 0.7 V, et la tension de jonction d'émetteur UBE du tube en germanium PNP est de -0.2 à -0.3 V.
La caractéristique de sortie du transistor fait référence à la courbe de relation entre le courant du collecteur IC et la tension collecteur-émetteur UCE lorsque le courant de base IB est constant. Sous différents IB, différentes courbes peuvent être obtenues, de sorte que les caractéristiques de sortie du transistor sont un ensemble de courbes. Habituellement, la courbe caractéristique de sortie est divisée en trois zones de travail :
1. Zone d'agrandissement : La partie presque horizontale de la courbe caractéristique de sortie est la zone d'agrandissement. Dans la zone d'amplification, IC = IB ×?, étant donné que les coefficients d'amplification actuels sont approximativement égaux sous différents IB, la zone d'amplification est également appelée zone linéaire. Pour le transistor pour travailler dans la zone d'amplification, la jonction émetteur doit être en polarisation directe et la jonction collecteur doit être en polarisation inverse. Pour les tubes en silicium, UBE>0 et UBC<0 doivent être réalisés.
2. Zone seuil : La zone située sous la courbe IB = 0 est appelée zone seuil. En fait, pour le tube silicium NPN, lorsque UBE<0.5V, il commence à se couper, mais pour faire passer le transistor coupé de manière fiable, UBE≤0V est souvent utilisé. À ce moment, la jonction émetteur et la jonction collecteur sont en polarisation inverse.
3. Zone de saturation : La partie raide de la courbe caractéristique de sortie est la zone de saturation. À l’heure actuelle, le changement d’IB a peu d’influence sur IC, et le ? de la zone d'amplification n'est plus applicable à la zone de saturation. Dans la région de saturation, UCE