หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์

มีทรานซิสเตอร์หลายชนิดให้เลือกในตลาด แต่เพื่อความเข้าใจเราจะพิจารณาโหมดตัวกระจายทั่วไปของทรานซิสเตอร์ NPN สำหรับสิ่งนี้ให้เราระลึกถึงคุณสมบัติโครงสร้างพื้นฐานของทรานซิสเตอร์แบบแยกสองขั้ว npn ภูมิภาคอีซีแอลของมันหนาแน่นมากและกว้างขึ้นดังนั้นจำนวนอิเล็กตรอนอิสระ (ผู้ให้บริการส่วนใหญ่) มีขนาดใหญ่ที่นี่ ขอบเขตของตัวสะสมนั้นกว้างขึ้น แต่มันจะเจือยาในระดับปานกลางดังนั้นจำนวนของอิเล็กตรอนอิสระจึงไม่มากเท่ากับภูมิภาคของตัวปล่อย บริเวณฐานกระจายอยู่ระหว่างตัวส่งสัญญาณที่กว้างขึ้นและบริเวณตัวเก็บรวบรวม แต่บริเวณฐานนั้นค่อนข้างบางเมื่อเทียบกับตัวปล่อยด้านนอกและตัวรวบรวมและยังมีการเจือด้วยแสงน้อยมากดังนั้นจำนวนของช่อง

ตอนนี้เราเชื่อมต่อแบตเตอรี่หนึ่งก้อนระหว่างอิมิเตอร์และสะสม ขั้วปล่อยของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ ดังนั้นจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยกลายเป็นลำเอียงไปข้างหน้าและจุดแยกตัวรวบรวมฐานกลายเป็นลำเอียงแบบย้อนกลับ ในสภาพนี้จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์. ก่อนที่จะไปทำงานจริงของอุปกรณ์ให้เราเรียกคืนรายละเอียดโครงสร้างและยาสลบของทรานซิสเตอร์ NPN ที่นี่ภูมิภาคอีซีแอลนั้นกว้างกว่าและมีสารเจือปนมาก ดังนั้นความเข้มข้นของพาหะส่วนใหญ่ (อิเล็กตรอนอิสระ) ในบริเวณนี้ของทรานซิสเตอร์จึงสูงมาก ในทางกลับกันบริเวณฐานมีความบางมากอยู่ในช่วงไม่กี่ไมโครเมตรในขณะที่ภาคตัวส่งและตัวเก็บอยู่ในช่วงมิลลิเมตร การวางยาสลบของเลเยอร์กลาง p-type นั้นต่ำมากและด้วยเหตุนี้จึงมีรูจำนวนน้อยมากในภูมิภาคนี้ ภูมิภาคของนักสะสมนั้นกว้างขึ้นดังที่เราได้บอกไปแล้วและการเติมที่นี่นั้นอยู่ในระดับปานกลางและมีจำนวนอิเล็กตรอนอิสระปานกลาง

แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้ระหว่างตัวปล่อยและนักสะสมถูกทิ้งที่สองแห่ง สิ่งหนึ่งอยู่ที่ศักย์ของสิ่งกีดขวางไปข้างหน้าข้ามทางแยกของฐานตัวปล่อยรังสีและนี่คือประมาณ 0.7 โวลต์ในกรณีที่ทรานซิสเตอร์ทำด้วยซิลิคอน ส่วนที่เหลือของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะลดลงเป็นอุปสรรคย้อนกลับข้ามทางแยกสะสมฐาน สิ่งที่อาจเป็นแรงดันไฟฟ้าในอุปกรณ์ที่มีศักยภาพอุปสรรคไปข้างหน้าข้ามทางแยกฐาน emitter เสมอ 0.7 โวลต์และส่วนที่เหลือของแรงดันไฟฟ้าที่เหลือจะลดลงข้ามทางแยกฐานสะสมเป็นศักยภาพย้อนกลับอุปสรรค นั่นหมายความว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้าสะสมใด ๆ ที่สามารถเอาชนะศักยภาพของกำแพงกั้นไปข้างหน้าได้ ดังนั้นในอุดมคติไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในภูมิภาคอีซีแอลที่สามารถข้ามไปข้างหน้าศักยภาพการกั้นและสามารถมาถึงพื้นที่ฐาน เป็นผลมาจากทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นสวิตช์ปิด

หมายเหตุ: - ในสภาวะเช่นนี้ทรานซิสเตอร์ไม่ได้ดำเนินการใด ๆ ในปัจจุบันอย่างดีเลิศจะไม่มีแรงดันตกที่ความต้านทานภายนอกดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของแหล่งที่มาทั้งหมด (V) จะลดลงผ่านทางแยกดังที่แสดงในภาพด้านบน

ตอนนี้ให้เราดูว่าเกิดอะไรขึ้นถ้าเราใช้แรงดันไฟฟ้าบวกที่ขั้วฐานของอุปกรณ์ ในสถานการณ์นี้ชุมทางอีซีแอลพื้นฐานจะได้รับแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าทีละตัวและแน่นอนว่ามันสามารถเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้ดังนั้นผู้ให้บริการส่วนใหญ่เช่นอิเล็กตรอนอิสระในภูมิภาคอีซีแอลจะข้ามทางแยกและมาในภูมิภาคฐาน มีจำนวนหลุมน้อยมากที่ต้องรวมตัวกันอีกครั้ง แต่เนื่องจากสนามไฟฟ้าข้ามทางแยกอิเล็กตรอนอิสระที่อพยพจากภูมิภาคอีซีแอลจะได้รับพลังงานจลน์ บริเวณฐานนั้นบางมากจนอิเล็กตรอนอิสระที่มาจากอีซีแอลไม่ได้มีเวลาเพียงพอในการรวมตัวกันอีกครั้งดังนั้นจึงข้ามพื้นที่พร่องแบบเอนเอียงไปทางตรงกันข้ามและในที่สุดก็มาถึงเขตสะสม เนื่องจากมีสิ่งกีดขวางที่ย้อนกลับข้ามทางแยกฐานสะสมจึงจะไม่ขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอนอิสระจากฐานสู่ตัวสะสมเนื่องจากอิเล็กตรอนอิสระในพื้นที่ฐานเป็นตัวพาชนกลุ่มน้อย

ด้วยวิธีนี้อิเล็กตรอนไหลจากตัวปล่อยไปยังตัวรวบรวมและตัวรวบรวมเพื่อส่งกระแสเริ่มไหล เนื่องจากมีรูอยู่เล็กน้อยในพื้นที่ฐานอิเล็กตรอนบางส่วนที่มาจากภูมิภาคอีซีแอลจะรวมตัวกันอีกครั้งกับหลุมเหล่านี้และสร้างกระแสฐาน กระแสฐานนี้ค่อนข้างเล็กกว่าตัวสะสมกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมา ในขณะที่อิเล็กตรอนทั้งหมดที่อพยพจากส่วนอิมิตเตอร์มีส่วนทำให้เกิดกระแสฐานส่วนที่เหลือส่วนใหญ่จะมีกระแสไฟฟ้าผ่านบริเวณตัวสะสม กระแสผ่านตัวปล่อยเรียกว่ากระแสตัวส่งกระแสเรียกผ่านตัวเก็บรวบรวมเรียกว่าตัวสะสมกระแสและกระแสเล็ก ๆ ไหลผ่านขั้วฐานเรียกว่าฐานกระแส ดังนั้นที่นี่ emitter ปัจจุบันคือผลรวมของปัจจุบันฐานและปัจจุบันสะสม

ตอนนี้ให้เราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าฐานที่ใช้ ในสถานการณ์เช่นนี้เนื่องจากแรงดันไปข้างหน้าที่เพิ่มขึ้นข้ามทางแยกของฐาน emitter อิเล็กตรอนอิสระมากขึ้นสัดส่วนจะมาจากภูมิภาค emitter ไปยังพื้นที่ฐานที่มีพลังงานจลน์ สิ่งนี้ทำให้การเพิ่มขึ้นในปัจจุบันของตัวสะสมตามสัดส่วน ด้วยวิธีนี้โดยการควบคุมสัญญาณฐานขนาดเล็กเราสามารถควบคุมสัญญาณสะสมขนาดใหญ่ได้ นี่คือหลักการทำงานพื้นฐานของทรานซิสเตอร์