ความรู้พื้นฐานและหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์

ลักษณะทั่วไปคือมีอิเล็กโทรด 3 อัน ซึ่งเป็นที่มาของชื่อย่อ "ทรานซิสเตอร์" โดยทั่วไปแล้วการตกแต่งภายในของ ทรานซิสเตอร์ เป็นโครงสร้างสามชั้นที่ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด P และสารกึ่งตัวนำชนิด N ซึ่งแบ่งออกเป็นประเภท NPN และประเภท PNP ตามลำดับชั้น
โครงสร้างสามชั้นที่กล่าวมาข้างต้นคือสามภูมิภาคของ ทรานซิสเตอร์- ชั้นที่บางกว่าตรงกลางคือบริเวณฐาน และอีก 2 ชั้นเป็นทั้งประเภท N หรือประเภท P ในหมู่พวกเขาชั้นที่มีขนาดค่อนข้างเล็กและมีความเข้มข้นของพาหะส่วนใหญ่ค่อนข้างสูง พื้นที่ตัวปล่อยและอีกชั้นหนึ่งเป็นพื้นที่สะสม ลักษณะโครงสร้างภายในนี้ของ ทรานซิสเตอร์ คือสภาพภายในของ ทรานซิสเตอร์ เพื่อให้สามารถขยายความได้
แต่ละบริเวณจากทั้งสามบริเวณนำไปสู่อิเล็กโทรดสามอิเล็กโทรด ซึ่งได้แก่ เบส (b) ตัวปล่อย (e) และตัวสะสม (c)
ดังที่แสดงในรูปที่ b โครงสร้างสามชั้นสามารถสร้างทางแยก PN สองทาง ซึ่งเรียกว่าทางแยกตัวปล่อยและทางแยกของตัวสะสม ทิศทางของลูกศรใน ทรานซิสเตอร์ สัญลักษณ์แสดงทิศทางของจุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณ
มีทางแยก PN สองทางที่มีการนำไฟฟ้าทิศทางเดียวในโครงสร้างภายในของ ทรานซิสเตอร์แน่นอนว่ามันสามารถใช้เป็นองค์ประกอบการสลับได้ แต่ในขณะเดียวกัน ทรานซิสเตอร์ ยังเป็นองค์ประกอบขยายอีกด้วย เป็นรูปลักษณ์ที่ส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์อย่างรวดเร็ว

2. ผลการขยายปัจจุบันของ ทรานซิสเตอร์
แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง Vcc ควรมากกว่า Vbb เพื่อให้วงจรตรงตามเงื่อนไขภายนอกของการขยาย: จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณมีเอนเอียงไปข้างหน้า และตัวสะสมมีเอนเอียงย้อนกลับ การเปลี่ยนความต้านทานที่ปรับได้ Rb, IB กระแสฐาน, Ic กระแสสะสม และ IE กระแสอิมิตเตอร์จะเปลี่ยนไปทั้งหมด และสามารถสรุปผลต่อไปนี้ได้จากผลการวัด:
(1) IE = IB + IC (ตามทฤษฎีบทปัจจุบันของเคอร์ชอฟฟ์)
(2) ไอซี eta IB ×? (? เรียกว่าปัจจัยการขยายปัจจุบัน ซึ่งสามารถระบุลักษณะความสามารถในการขยายปัจจุบันของ ทรานซิสเตอร์)
(3) △ ไอซี หยาบคาย △ ไอบี ×?
จะเห็นได้จากข้างต้นว่า ทรานซิสเตอร์ เป็นอุปกรณ์อนาล็อกที่มีกำลังขยายกระแส

3. หลักการขยายของ ทรานซิสเตอร์
รายการต่อไปนี้ใช้ NPN ทรานซิสเตอร์ เป็นตัวอย่างเพื่อแสดงกฎหมายการเคลื่อนที่ของผู้ให้บริการภายในและหลักการขยายในปัจจุบัน
1. การแพร่กระจายของอิเล็กตรอนจากบริเวณตัวปล่อยไปยังบริเวณฐาน: เนื่องจากจุดเชื่อมต่อของตัวปล่อยอยู่ในอคติไปข้างหน้า ตัวพาส่วนใหญ่ (อิเล็กตรอนอิสระ) ในบริเวณตัวปล่อยยังคงกระจายไปยังบริเวณฐาน และเติมอิเล็กตรอนจากพลังงานอย่างต่อเนื่อง อุปทานสร้างตัวปล่อย IE ปัจจุบัน
2. การแพร่กระจายและการรวมตัวกันใหม่ของอิเล็กตรอนในบริเวณฐาน: เนื่องจากพื้นที่ฐานบางมาก ความเข้มข้นของพาหะ (รู) ส่วนใหญ่จึงต่ำมาก ดังนั้นอิเล็กตรอนเพียงส่วนเล็กๆ ที่กระจายจากตัวปล่อยจึงสามารถรวมตัวกันใหม่กับรูบริเวณฐานได้ เพื่อสร้าง IB กระแสฐานมีขนาดค่อนข้างเล็ก และอิเล็กตรอนที่เหลือส่วนใหญ่สามารถแพร่กระจายไปที่ขอบของจุดเชื่อมต่อตัวสะสม
3. พื้นที่ตัวรวบรวมจะรวบรวมอิเล็กตรอนที่กระจายจากพื้นที่ตัวปล่อย: เนื่องจากอคติย้อนกลับของจุดเชื่อมต่อตัวรวบรวม อิเล็กตรอนที่กระจายจากพื้นที่ตัวปล่อยไปยังพื้นที่ฐานและไปถึงขอบของพื้นที่ตัวรวบรวมจึงสามารถดึงเข้าไปในพื้นที่ตัวรวบรวมได้ จึงสร้างไอซีกระแสสะสมที่มีขนาดใหญ่ขึ้น

4. ลักษณะอินพุตและเอาต์พุตของ ทรานซิสเตอร์
ลักษณะอินพุตของ ทรานซิสเตอร์ หมายถึงเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่าง IB กระแสฐานและแรงดันไฟฟ้าฐาน-ตัวส่งสัญญาณ UBE เมื่อแรงดันไฟฟ้าตัวสะสม-ตัวส่งสัญญาณ UCE มีค่าคงที่
สำหรับหลอดซิลิคอน เมื่อ UCE เกิน 1V จุดเชื่อมต่อของตัวสะสมจะมีอคติย้อนกลับเพียงพอที่จะดึงอิเล็กตรอนส่วนใหญ่ที่กระจายจากบริเวณตัวปล่อยไปยังบริเวณฐานเข้าสู่บริเวณตัวรวบรวม หาก UCE เพิ่มขึ้นในเวลานี้ ตราบใดที่ UBE ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง (จำนวนอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากพื้นที่ปล่อยก๊าซไปยังพื้นที่ฐานคงที่) โดยพื้นฐานแล้ว IB จะไม่เปลี่ยนแปลง กล่าวคือ เมื่อ UCE เกิน 1V เส้นโค้งลักษณะอินพุตจะตรงกันโดยทั่วไป
จะเห็นได้จากรูปที่ว่า เช่นเดียวกับคุณลักษณะโวลต์-แอมแปร์ของไดโอด คุณลักษณะอินพุตของ ทรานซิสเตอร์ มีเขตตายด้วย เฉพาะเมื่อ UBE มากกว่าแรงดันไฟฟ้าโซนตาย IB กระแสฐานของ ทรานซิสเตอร์ จะปรากฏขึ้น โดยปกติแล้วแรงดันโซนตายของท่อซิลิคอนจะอยู่ที่ประมาณ 0.5V และแรงดันของท่อเจอร์เมเนียมจะอยู่ที่ประมาณ 0.1V ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ แรงดันไฟฟ้าทางแยกตัวส่งสัญญาณ UBE ของท่อซิลิคอน NPN คือ 0.6 ถึง 0.7V และแรงดันไฟฟ้าทางแยกตัวส่งสัญญาณ UBE ของท่อเจอร์เมเนียม PNP คือ -0.2 ถึง -0.3V
ลักษณะเอาต์พุตของ ทรานซิสเตอร์ หมายถึงเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่าง IC กระแสของตัวสะสมและแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสม-ตัวส่ง UCE เมื่อ IB กระแสฐานคงที่ ภายใต้ IB ที่แตกต่างกัน สามารถรับเส้นโค้งที่แตกต่างกันได้ ดังนั้นลักษณะเอาต์พุตของ ทรานซิสเตอร์ เป็นชุดของเส้นโค้ง โดยปกติแล้วเส้นโค้งลักษณะเอาต์พุตจะแบ่งออกเป็นสามส่วนการทำงาน:
1. พื้นที่ขยาย: ส่วนเกือบแนวนอนของเส้นโค้งลักษณะเอาต์พุตคือพื้นที่ขยาย ในพื้นที่ขยายเสียง IC = IB ×? เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายปัจจุบันมีค่าเท่ากันโดยประมาณภายใต้ IB ที่ต่างกัน พื้นที่ขยายเสียงจึงเรียกว่าพื้นที่เชิงเส้น สำหรับ ทรานซิสเตอร์ ในการทำงานในพื้นที่ขยายสัญญาณ ทางแยกตัวปล่อยจะต้องอยู่ในอคติไปข้างหน้า และทางแยกของตัวรวบรวมควรอยู่ในอคติย้อนกลับ สำหรับหลอดซิลิกอน ควรทำ UBE>0 และ UBC<0
2. พื้นที่จุดตัด: พื้นที่ใต้เส้นโค้งของ IB = 0 เรียกว่า พื้นที่จุดตัด จริงๆ แล้วสำหรับท่อซิลิคอน NPN เมื่อ UBE<0.5V จะเริ่มตัดออก แต่เพื่อให้ ทรานซิสเตอร์ ตัดได้อย่างน่าเชื่อถือ มักใช้ UBE≤0V ในเวลานี้ ทั้งทางแยกตัวปล่อยและทางแยกของตัวรวบรวมอยู่ในอคติแบบย้อนกลับ
3. พื้นที่อิ่มตัว: ส่วนที่ชันของเส้นโค้งลักษณะเอาต์พุตคือพื้นที่อิ่มตัว ในขณะนี้ การเปลี่ยนแปลงของ IB มีอิทธิพลเพียงเล็กน้อยต่อ IC และ ? ของพื้นที่ขยายไม่สามารถใช้กับพื้นที่อิ่มตัวได้อีกต่อไป ในบริเวณความอิ่มตัว UCE