Pengetahuan dasar dan prinsip kerja transistor

Ciri umumnya adalah ia memiliki tiga elektroda, yang merupakan asal mula singkatan "transistor". Secara umum, interior transistor adalah struktur tiga lapis yang terdiri dari semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N, yang dibagi menjadi tipe NPN dan tipe PNP menurut urutan hierarki.
Struktur tiga lapisan yang disebutkan di atas adalah tiga wilayah transistor. Lapisan tipis di tengah adalah daerah dasar, dan dua lapisan lainnya adalah tipe-N atau tipe-P. Diantaranya, lapisan dengan ukuran relatif kecil dan konsentrasi pembawa mayoritas relatif tinggi Daerah emitor dan lapisan lainnya adalah daerah kolektor. Karakteristik struktural internal dari transistor adalah kondisi internal untuk transistor untuk dapat menguatkan.
Masing-masing dari ketiga daerah tersebut mengarah ke tiga elektroda, yaitu basis (b), emitor (e) dan kolektor (c).
Seperti ditunjukkan pada Gambar b, struktur tiga lapis dapat membentuk dua sambungan PN, yang disebut sambungan emitor dan sambungan kolektor. Arah panah di transistor simbol menunjukkan arah persimpangan emitor.
Ada dua sambungan PN dengan konduktivitas searah pada struktur internal transistor, jadi tentu saja dapat digunakan sebagai elemen peralihan, tetapi pada saat yang sama, transistor juga merupakan elemen penguat. Kemunculannyalah yang mendorong pesatnya perkembangan teknologi elektronik.

2. Efek amplifikasi saat ini dari transistor
Sumber tegangan DC Vcc harus lebih besar dari Vbb, sehingga rangkaian memenuhi kondisi amplifikasi eksternal: sambungan emitor mendapat bias maju, dan kolektor mendapat bias mundur. Mengubah resistansi yang dapat disesuaikan Rb, arus basis IB, arus kolektor Ic dan arus emitor IE semuanya akan berubah, dan kesimpulan yang dapat diambil dari hasil pengukuran adalah sebagai berikut:
(1) IE = IB + IC (menurut teorema Kirchhoff saat ini)
(2) IC ≈ IB ×? (? disebut faktor amplifikasi saat ini, yang dapat mengkarakterisasi kemampuan amplifikasi saat ini transistor)
(3) △ IC ≈ △ IB×?
Dari penjelasan di atas dapat dilihat bahwa transistor adalah perangkat analog dengan amplifikasi saat ini.

3. Prinsip amplifikasi transistor
Berikut ini menggunakan NPN transistor sebagai contoh untuk mengilustrasikan hukum pergerakan pembawa internal dan prinsip amplifikasi saat ini,
1. Difusi elektron dari daerah emitor ke daerah basis: Karena persimpangan emitor berada dalam bias maju, sebagian besar pembawa (elektron bebas) di daerah emitor terus berdifusi ke daerah basis, dan terus menerus mengisi kembali elektron dari daerah basis. pasokan, membentuk arus emitor IE.
2. Difusi dan rekombinasi elektron di daerah basa: Karena daerah basa sangat tipis, konsentrasi pembawa mayoritas (lubang) sangat rendah, sehingga hanya sebagian kecil elektron yang berdifusi dari emitor yang dapat bergabung kembali dengan lubang di daerah basa untuk membentuk Arus basis IB relatif kecil, dan sebagian besar elektron yang tersisa dapat berdifusi ke tepi sambungan kolektor.
3. Daerah kolektor mengumpulkan elektron-elektron yang tersebar dari daerah emitor: karena adanya bias balik pada sambungan kolektor, elektron-elektron yang berdifusi dari daerah emitor ke daerah basis dan mencapai tepi daerah kolektor dapat ditarik ke daerah kolektor, sehingga membentuk IC arus kolektor yang lebih besar.

4. Karakteristik masukan dan keluaran transistor
Karakteristik masukan dari transistor mengacu pada kurva hubungan antara arus basis IB dan tegangan basis-emitor UBE ketika tegangan kolektor-emitor UCE konstan.
Untuk tabung silikon, ketika UCE melebihi 1V, sambungan kolektor telah mencapai bias balik yang cukup untuk menarik sebagian besar elektron yang tersebar dari daerah emitor ke daerah basis ke daerah kolektor. Jika UCE dinaikkan pada saat ini, selama UBE tidak berubah (jumlah elektron yang dipancarkan dari daerah emisi ke daerah basa adalah konstan), IB pada dasarnya tidak akan berubah. Artinya, ketika UCE melebihi 1V, kurva karakteristik masukan pada dasarnya bertepatan.
Dapat dilihat dari gambar bahwa, seperti karakteristik volt-ampere dioda, karakteristik masukan dari transistor juga memiliki zona mati. Hanya ketika UBE lebih besar dari tegangan zona mati, arus basis IB dari transistor akan muncul. Biasanya tegangan zona mati tabung silikon sekitar 0.5V, dan tegangan zona mati tabung germanium sekitar 0.1V. Dalam kondisi kerja normal, tegangan sambungan emitor UBE dari tabung silikon NPN adalah 0.6 hingga 0.7V, dan tegangan sambungan emitor UBE dari tabung germanium PNP adalah -0.2 hingga -0.3V.
Karakteristik keluaran dari transistor mengacu pada kurva hubungan antara arus kolektor IC dan tegangan kolektor-emitor UCE ketika arus basis IB konstan. Di bawah IB yang berbeda, kurva yang berbeda dapat diperoleh, sehingga karakteristik keluarannya transistor adalah sekumpulan kurva. Biasanya kurva karakteristik keluaran dibagi menjadi tiga wilayah kerja:
1. Area pembesaran: Bagian yang hampir horizontal dari kurva karakteristik keluaran adalah area pembesaran. Pada area amplifikasi, IC = IB ×?, karena koefisien amplifikasi arus kira-kira sama pada IB yang berbeda, area amplifikasi disebut juga area linier. Untuk transistor untuk bekerja di area amplifikasi, sambungan emitor harus dalam bias maju, dan sambungan kolektor harus dalam bias mundur. Untuk tabung silikon sebaiknya dibuat UBE>0 dan UBC<0.
2. Cut-off area: Area di bawah kurva IB = 0 disebut cut-off area. Faktanya, untuk tabung silikon NPN, ketika UBE<0.5V, ia mulai terputus, tetapi untuk membuat transistor terpotong dengan andal, UBE≤0V sering digunakan. Pada saat ini, sambungan emitor dan sambungan kolektor berada dalam bias terbalik.
3. Daerah saturasi: Bagian curam dari kurva karakteristik keluaran adalah daerah saturasi. Saat ini, perubahan IB memiliki pengaruh yang kecil terhadap IC, dan ? area amplifikasi tidak lagi berlaku untuk area saturasi. Di wilayah saturasi, UCE