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Conoscenze di base e principio di funzionamento del transistor
2022-12-07 1096
1. Struttura e classificazione di transistor

La sua caratteristica comune è che ha tre elettrodi, da cui l'origine dell'abbreviazione "transistor". In generale, l'interno del transistor è una struttura a tre strati composta da semiconduttori di tipo P e semiconduttori di tipo N, suddivisi in tipo NPN e tipo PNP secondo l'ordine gerarchico.
La suddetta struttura a tre strati rappresenta le tre regioni del transistor. Lo strato più sottile al centro è la regione di base e gli altri due strati sono entrambi di tipo N o di tipo P. Tra questi, lo strato con dimensioni relativamente piccole e concentrazione di portatori maggioritari relativamente alta L'area di emettitore e l'altro strato è l'area del collettore. Questa caratteristica strutturale interna del transistor è la condizione interna per il transistor poter amplificare.
Ciascuna delle tre regioni porta a tre elettrodi, che sono base (b), emettitore (e) e collettore (c).
Come mostrato nella Figura b, la struttura a tre strati può formare due giunzioni PN, chiamate giunzione dell'emettitore e giunzione del collettore. La direzione della freccia nel transistor Il simbolo indica la direzione della giunzione dell'emettitore.
Nella struttura interna del. sono presenti due giunzioni PN con conduttività unidirezionale transistor, quindi ovviamente può essere utilizzato come elemento di commutazione, ma allo stesso tempo il transistor è anche un elemento amplificante. È il suo aspetto che contribuisce al rapido sviluppo della tecnologia elettronica.

2. L'attuale effetto di amplificazione del transistor
La sorgente di tensione CC Vcc dovrebbe essere maggiore di Vbb, in modo che il circuito soddisfi le condizioni esterne di amplificazione: la giunzione dell'emettitore è polarizzata direttamente e il collettore è polarizzato inversamente. Cambiando la resistenza regolabile Rb, la corrente di base IB, la corrente di collettore Ic e la corrente di emettitore IE cambieranno tutte e dai risultati della misurazione si possono trarre le seguenti conclusioni:
(1) IE = IB + IC (secondo l'attuale teorema di Kirchhoff)
(2) IC ≈ IB ×? (? è chiamato fattore di amplificazione corrente, che può caratterizzare la capacità di amplificazione corrente del transistor)
(3) △ IC ≈ △ IB ×?
Si può vedere da quanto sopra che il transistor è un dispositivo analogico con amplificazione di corrente.

3. Principio di amplificazione di
transistor
Di seguito viene utilizzato NPN transistor come esempio per illustrare la sua legge di movimento interno dei portatori e l'attuale principio di amplificazione,
1. Diffusione degli elettroni dalla regione dell'emettitore alla regione della base: poiché la giunzione dell'emettitore è in polarizzazione diretta, la maggior parte dei portatori (elettroni liberi) nella regione dell'emettitore continua a diffondere nella regione della base e a rifornire continuamente gli elettroni dalla regione di potenza alimentazione, formando la corrente dell'emettitore IE.
2. Diffusione e ricombinazione degli elettroni nell'area di base: poiché l'area di base è molto sottile, la concentrazione del portatore maggioritario (lacuna) è molto bassa, quindi solo una piccola parte degli elettroni diffusi dall'emettitore può ricombinarsi con le lacune dell'area di base da formare La corrente di base IB è relativamente piccola e la maggior parte degli elettroni rimanenti può diffondersi fino al bordo della giunzione del collettore.
3. L'area del collettore raccoglie gli elettroni diffusi dall'area dell'emettitore: a causa della polarizzazione inversa della giunzione del collettore, gli elettroni che diffondono dall'area dell'emettitore all'area di base e raggiungono il bordo dell'area del collettore possono essere attirati nell'area del collettore, formando così un circuito integrato di corrente del collettore più grande.

4. Caratteristiche di ingresso e uscita di
transistor
La caratteristica di input di transistor si riferisce alla curva di relazione tra la corrente di base IB e la tensione base-emettitore UBE quando la tensione collettore-emettitore UCE è costante.
Per i tubi di silicio, quando UCE supera 1 V, la giunzione del collettore ha raggiunto una polarizzazione inversa sufficiente per attirare la maggior parte degli elettroni diffusi dalla regione di emettitore alla regione di base nella regione del collettore. Se in questo momento si aumenta l’UCE, finché l’UBE rimane invariato (il numero di elettroni emessi dall’area di emissione all’area di base è costante), l’IB rimarrà sostanzialmente invariato. Vale a dire che quando UCE supera 1V le curve caratteristiche di ingresso sostanzialmente coincidono.
Dalla figura si può osservare che, come la caratteristica volt-ampere del diodo, anche la caratteristica di ingresso del transistor ha anche una zona morta. Solo quando UBE è maggiore della tensione della zona morta, la corrente di base IB del transistor apparirà. Solitamente la tensione della zona morta del tubo in silicio è di circa 0.5 V, mentre quella del tubo in germanio è di circa 0.1 V. In condizioni di funzionamento normali, la tensione di giunzione dell'emettitore UBE del tubo in silicio NPN è compresa tra 0.6 e 0.7 V e la tensione di giunzione dell'emettitore UBE del tubo in germanio PNP è compresa tra -0.2 e -0.3 V.
La caratteristica di uscita di transistor si riferisce alla curva di relazione tra la corrente di collettore IC e la tensione collettore-emettitore UCE quando la corrente di base IB è costante. Con IB diversi si possono ottenere curve diverse, quindi le caratteristiche di uscita del transistor sono un insieme di curve Solitamente la curva caratteristica di uscita è divisa in tre aree di lavoro:
1. Area di ingrandimento: la parte quasi orizzontale della curva caratteristica di uscita è l'area di ingrandimento. Nell'area di amplificazione, IC = IB ×?, poiché i coefficienti di amplificazione attuali sono approssimativamente uguali sotto diversi IB, l'area di amplificazione è anche chiamata area lineare. Per il transistor per funzionare nell'area di amplificazione, la giunzione dell'emettitore deve essere in polarizzazione diretta e la giunzione del collettore deve essere in polarizzazione inversa. Per i tubi in silicone, è necessario realizzare UBE>0 e UBC<0.
2. Area di cut-off: l'area sotto la curva di IB = 0 è chiamata area di cut-off. Infatti, per il tubo in silicio NPN, quando UBE<0.5V, inizia a interrompersi, ma per rendere transistor interrotto in modo affidabile, viene spesso utilizzato UBE≤0V. In questo momento, sia la giunzione dell'emettitore che quella del collettore sono in polarizzazione inversa.
3. Area di saturazione: la parte ripida della curva caratteristica di uscita è l'area di saturazione. In questo momento, il cambiamento di IB ha poca influenza su IC, e il ? dell'area di amplificazione non è più applicabile all'area di saturazione. Nella regione di saturazione, UCE

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