Podstawowa wiedza i zasada działania tranzystora

Jego wspólną cechą jest to, że posiada trzy elektrody, stąd wziął się skrót „tranzystor„. Ogólnie rzecz biorąc, wnętrze tranzystor jest strukturą trójwarstwową złożoną z półprzewodników typu P i półprzewodników typu N, które według hierarchicznej kolejności dzielą się na typu NPN i PNP.
Wspomniana powyżej trójwarstwowa struktura to trzy obszary tranzystor. Cieńsza warstwa pośrodku to obszar bazowy, a pozostałe dwie warstwy są typu N lub P. Wśród nich wyróżnia się warstwa o stosunkowo małych rozmiarach i stosunkowo dużym stężeniu większości nośników. Obszar emitera, a druga warstwa to obszar kolektora. Ta wewnętrzna cecha strukturalna tranzystor jest warunkiem wewnętrznym tranzystor aby móc wzmocnić.
Każdy z trzech obszarów prowadzi do trzech elektrod, którymi są baza (b), emiter (e) i kolektor (c).
Jak pokazano na rysunku b, struktura trójwarstwowa może tworzyć dwa złącza PN, które nazywane są złączem emitera i złączem kolektora. Kierunek strzałki w tranzystor symbol wskazuje kierunek złącza emitera.
W strukturze wewnętrznej znajdują się dwa złącza PN o przewodnictwie jednokierunkowym tranzystor, więc oczywiście można go używać jako elementu przełączającego, ale jednocześnie tranzystor jest także elementem wzmacniającym. To właśnie jego wygląd sprzyja szybkiemu rozwojowi technologii elektronicznej.

2. Obecny efekt wzmocnienia tranzystor
Źródło napięcia stałego Vcc powinno być większe niż Vbb, aby obwód spełniał zewnętrzne warunki wzmocnienia: złącze emitera jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a kolektor jest spolaryzowany zaporowo. Zmiana regulowanej rezystancji Rb, prądu bazy IB, prądu kolektora Ic i prądu emitera IE ulegną zmianie, a z wyników pomiarów można wyciągnąć następujące wnioski:
(1) IE = IB + IC (zgodnie z obecnym twierdzeniem Kirchhoffa)
(2) IC ≈ IB ×? (? nazywa się bieżącym współczynnikiem wzmocnienia, który może charakteryzować bieżącą zdolność wzmocnienia tranzystor)
(3) △ IC ≈ △ IB ×?
Z powyższego widać, że tranzystor jest urządzeniem analogowym ze wzmocnieniem prądowym.

3. Zasada wzmocnienia tranzystor
Poniższe wykorzystuje NPN tranzystor jako przykład ilustrujący prawo wewnętrznego ruchu nośnego i obecną zasadę wzmacniania,
1. Dyfuzja elektronów z obszaru emitera do obszaru podstawowego: Ponieważ złącze emitera jest przesunięte w kierunku przewodzenia, większość nośników (wolnych elektronów) w obszarze emitera w dalszym ciągu dyfunduje do obszaru podstawowego i stale uzupełnia elektrony z mocy zasilanie, tworząc prąd emitera IE.
2. Dyfuzja i rekombinacja elektronów w obszarze podstawy: Ponieważ obszar podstawy jest bardzo cienki, stężenie większości nośników (dziur) jest bardzo niskie, więc tylko niewielka część elektronów rozproszonych z emitera może ponownie połączyć się z dziurami w obszarze podstawy uformować Prąd bazowy IB jest stosunkowo mały i większość pozostałych elektronów może dyfundować do krawędzi złącza kolektora.
3. Obszar kolektora zbiera elektrony rozproszone z obszaru emitera: w wyniku odwrotnego polaryzacji złącza kolektora elektrony, które dyfundują z obszaru emitera do obszaru podstawy i dotrą do krawędzi obszaru kolektora, mogą zostać wciągnięte do obszaru kolektora, tworząc w ten sposób większy układ scalony prądu kolektora.

4. Charakterystyka wejściowa i wyjściowa tranzystor
Charakterystyka wejściowa tranzystor odnosi się do krzywej zależności pomiędzy prądem bazy IB i napięciem baza-emiter UBE, gdy napięcie kolektor-emiter UCE jest stałe.
W przypadku lamp krzemowych, gdy UCE przekracza 1 V, złącze kolektora osiąga wystarczające odchylenie wsteczne, aby wciągnąć większość elektronów rozproszonych z obszaru emitera do obszaru podstawy do obszaru kolektora. Jeśli w tym momencie UCE zostanie zwiększone, o ile UBE pozostanie niezmienione (liczba elektronów emitowanych z obszaru emisyjnego do obszaru bazowego jest stała), IB zasadniczo pozostanie niezmienione. Oznacza to, że gdy UCE przekracza 1 V, charakterystyki wejściowe zasadniczo się pokrywają.
Z rysunku wynika, że podobnie jak charakterystyka woltoamperowa diody, charakterystyka wejściowa tranzystor ma również martwą strefę. Tylko wtedy, gdy UBE jest większe niż napięcie w strefie martwej, prąd bazowy IB tranzystor pojawi się. Zwykle napięcie w strefie martwej rurki krzemowej wynosi około 0.5 V, a rury germanowej około 0.1 V. W normalnych warunkach pracy napięcie złącza emitera UBE lampy krzemowej NPN wynosi od 0.6 do 0.7 V, a napięcie złącza emitera UBE lampy germanowej PNP wynosi od -0.2 do -0.3 V.
Charakterystyka wyjściowa tranzystor odnosi się do krzywej zależności pomiędzy prądem kolektora IC a napięciem kolektor-emiter UCE, gdy prąd bazy IB jest stały. Przy różnych IB można uzyskać różne krzywe, więc charakterystyka wyjściowa tranzystor są zbiorem krzywych. Zwykle krzywa charakterystyki wyjściowej jest podzielona na trzy obszary robocze:
1. Obszar powiększenia: Prawie pozioma część wyjściowej krzywej charakterystyki to obszar powiększenia. W obszarze wzmocnienia IC = IB × Δ, ponieważ bieżące współczynniki wzmocnienia są w przybliżeniu równe dla różnych IB, obszar wzmocnienia nazywany jest również obszarem liniowym. Dla tranzystor aby działać w obszarze wzmocnienia, złącze emitera musi być spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze kolektora powinno być spolaryzowane w kierunku zaporowym. Dla rurek silikonowych należy wykonać UBE>0 i UBC<0.
2. Obszar odcięcia: Obszar poniżej krzywej IB = 0 nazywany jest obszarem odcięcia. Faktycznie, dla rurki krzemowej NPN, gdy UBE<0.5V, zaczyna się ona odcinać, ale żeby tranzystor odcięte niezawodnie, często stosuje się UBE≤0V. W tym momencie zarówno złącze emitera, jak i złącze kolektora są spolaryzowane zaporowo.
3. Obszar nasycenia: Stroma część krzywej charakterystyki wyjściowej to obszar nasycenia. W tej chwili zmiana IB ma niewielki wpływ na IC, a ? obszaru wzmocnienia nie ma już zastosowania do obszaru nasycenia. W obszarze nasycenia UCE