Pengetahuan asas dan prinsip kerja transistor

Ciri umumnya ialah ia mempunyai tiga elektrod, yang merupakan asal usul singkatan "transistor". Secara umumnya, bahagian dalam transistor ialah struktur tiga lapisan yang terdiri daripada semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N, yang dibahagikan kepada jenis NPN dan jenis PNP mengikut susunan hierarki.
Struktur tiga lapisan yang disebutkan di atas ialah tiga kawasan transistor. Lapisan nipis di tengah ialah kawasan asas, dan dua lapisan lain adalah kedua-dua jenis N atau jenis P. Antaranya, lapisan dengan saiz yang agak kecil dan kepekatan pembawa majoriti yang agak tinggi Kawasan pemancar dan lapisan yang satu lagi ialah kawasan pengumpul. Ciri struktur dalaman ini transistor adalah keadaan dalaman bagi transistor untuk dapat menguatkan.
Setiap satu daripada tiga rantau membawa kepada tiga elektrod, iaitu asas (b), pemancar (e) dan pengumpul (c).
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah b, struktur tiga lapisan boleh membentuk dua simpang PN, yang dipanggil simpang pemancar dan simpang pengumpul. Arah anak panah dalam transistor simbol menunjukkan arah simpang pemancar.
Terdapat dua simpang PN dengan kekonduksian satu arah dalam struktur dalaman transistor, jadi sudah tentu ia boleh digunakan sebagai elemen pensuisan, tetapi pada masa yang sama, transistor juga merupakan unsur penguat. Penampilannya yang menggalakkan perkembangan pesat teknologi elektronik.

2. Kesan penguatan semasa bagi transistor
Punca voltan DC Vcc harus lebih besar daripada Vbb, supaya litar memenuhi syarat luaran penguatan: persimpangan pemancar dipincang ke hadapan, dan pengumpul dipincang songsang. Menukar rintangan boleh laras Rb, arus asas IB, Ic arus pengumpul dan arus pemancar IE semuanya akan berubah, dan kesimpulan berikut boleh dibuat daripada keputusan pengukuran:
(1) IE = IB + IC (mengikut teorem semasa Kirchhoff)
(2) IC ≈ IB ×? (? dipanggil faktor penguatan semasa, yang boleh mencirikan keupayaan penguatan semasa transistor)
(3) △ IC ≈ △ IB ×?
Dapat dilihat daripada perkara di atas bahawa transistor ialah peranti analog dengan penguatan arus.

3. Prinsip penguatan bagi transistor
Yang berikut menggunakan NPN transistor sebagai contoh untuk menggambarkan undang-undang pergerakan pembawa dalamannya dan prinsip amplifikasi semasa,
1. Resapan elektron dari kawasan pemancar ke kawasan asas: Oleh kerana persimpangan pemancar berada dalam pincang ke hadapan, majoriti pembawa (elektron bebas) di kawasan pemancar terus meresap ke kawasan asas, dan terus menambah elektron daripada kuasa bekalan, membentuk arus pemancar IE.
2. Resapan dan penggabungan semula elektron dalam kawasan asas: Oleh kerana kawasan tapak adalah sangat nipis, kepekatan pembawa (lubang) majoriti adalah sangat rendah, jadi hanya sebahagian kecil elektron yang tersebar daripada pemancar boleh bergabung semula dengan lubang kawasan asas. untuk membentuk Arus asas IB agak kecil, dan kebanyakan elektron yang tinggal boleh meresap ke tepi simpang pengumpul.
3. Kawasan pengumpul mengumpul elektron yang tersebar dari kawasan pemancar: disebabkan oleh pincang songsang persimpangan pengumpul, elektron yang meresap dari kawasan pemancar ke kawasan asas dan mencapai tepi kawasan pengumpul boleh ditarik ke dalam kawasan pengumpul, seterusnya membentuk IC arus pengumpul yang lebih besar.

4. Ciri-ciri input dan output bagi transistor
Ciri input bagi transistor merujuk kepada lengkung hubungan antara arus asas IB dan voltan pemancar asas UBE apabila voltan pengumpul-pemancar UCE adalah malar.
Untuk tiub silikon, apabila UCE melebihi 1V, simpang pengumpul telah mencapai pincang songsang yang cukup untuk menarik kebanyakan elektron yang tersebar dari kawasan pemancar ke kawasan asas ke dalam kawasan pengumpul. Jika UCE dinaikkan pada masa ini, selagi UBE kekal tidak berubah (bilangan elektron yang dipancarkan dari kawasan pelepasan ke kawasan asas adalah malar), IB pada asasnya akan kekal tidak berubah. Maksudnya, apabila UCE melebihi 1V, lengkung ciri input pada asasnya bertepatan.
Ia boleh dilihat daripada rajah bahawa, seperti ciri volt-ampere diod, ciri input bagi transistor juga mempunyai zon mati. Hanya apabila UBE lebih besar daripada voltan zon mati, arus asas IB bagi transistor akan muncul. Biasanya voltan zon mati tiub silikon adalah kira-kira 0.5V, dan tiub germanium adalah kira-kira 0.1V. Di bawah keadaan kerja biasa, voltan simpang pemancar UBE tiub silikon NPN ialah 0.6 hingga 0.7V, dan voltan simpang pemancar UBE tiub germanium PNP ialah -0.2 hingga -0.3V.
Ciri keluaran bagi transistor merujuk kepada lengkung hubungan antara IC arus pengumpul dan voltan pengumpul-pemancar UCE apabila IB arus asas adalah malar. Di bawah IB yang berbeza, lengkung yang berbeza boleh diperolehi, jadi ciri-ciri keluaran transistor ialah satu set lengkung. Biasanya keluk ciri keluaran dibahagikan kepada tiga kawasan kerja:
1. Kawasan pembesaran: Bahagian hampir mendatar lengkung ciri keluaran ialah kawasan pembesaran. Dalam kawasan penguatan, IC = IB ×?, kerana pekali penguatan semasa adalah lebih kurang sama di bawah IB yang berbeza, kawasan penguatan juga dipanggil kawasan linear. Untuk transistor untuk bekerja di kawasan penguatan, persimpangan pemancar mestilah dalam pincang ke hadapan, dan persimpangan pengumpul hendaklah dalam pincang songsang. Untuk tiub silikon, UBE>0 dan UBC<0 hendaklah dibuat.
2. Kawasan potong: Kawasan di bawah lengkung IB = 0 dipanggil kawasan potong. Malah, untuk tiub silikon NPN, apabila UBE<0.5V, ia mula terputus, tetapi untuk membuat transistor terputus dengan pasti, UBE≤0V sering digunakan. Pada masa ini, kedua-dua simpang pemancar dan simpang pengumpul berada dalam pincang songsang.
3. Kawasan tepu: Bahagian curam keluk ciri keluaran ialah kawasan tepu. Pada masa ini, perubahan IB mempunyai sedikit pengaruh ke atas IC, dan ? kawasan amplifikasi tidak lagi digunakan untuk kawasan tepu. Di kawasan tepu, UCE