Transistörün Çalışma Prensibi

Farklı transistör tipleri mevcutturpiyasada, ancak anlayış uğruna, NPN transistörünün ortak bir yayımlayıcı modunu ele alacağız. Bunun için npn bipolar eklem transistörünün temel yapısal özelliklerini hatırlayalım. Yayıcı bölgesi ağır biçimde katlanmıştır ve daha geniş olduğundan, serbest elektronların sayısı (çoğunluk taşıyıcıları) burada büyüktür. Toplayıcı bölge de daha geniştir ancak orta derecede katlanmıştır, bu nedenle serbest elektronların sayısı yayıcı bölge kadar değildir. Taban bölgesi, daha geniş bir yayıcı ve toplayıcı bölge arasında dağınıktır, ancak taban bölgesi, dış yayıcı ve toplayıcı bölgeye kıyasla oldukça incedir ve ayrıca, çok hafif katlanmıştır, bu nedenle delik sayısı (çoğunluk taşıyıcılar) oldukça küçüktür.

Şimdi, verici arasına bir batarya bağladık.ve toplayıcı. Transistörün yayma terminali, akünün negatif terminaline bağlanır. Bu nedenle yayıcı-temel birleşim ileri doğru eğilimli hale gelir ve taban-kolektör birleşim yeri ters eğimli hale gelir. Bu durumda, hiçbir akım geçmezcihaz. Cihazın fiili çalışmasına geçmeden önce bir NPN transistörünün yapısal ve doping detaylarını hatırlayalım. Burada, yayıcı bölge daha geniştir ve çok ağır biçimde katlanmıştır. Dolayısıyla, transistörün bu bölgesindeki çoğunluk taşıyıcılarının (serbest elektronlar) konsantrasyonu çok yüksektir. Diğer yandan, baz bölge çok incedir, birkaç mikrometre aralığındadır, bununla birlikte yayıcı ve toplayıcı bölge milimetre aralığındadır. Orta p-tipi katmanın dopingi çok düşüktür ve sonuç olarak, bu bölgede çok az sayıda delik vardır. Toplayıcı bölge, daha önce söylediğimiz gibi daha geniştir ve burada doping yapmak, bu bölgede bulunan ılımlı ve dolayısıyla ılımlı sayıda serbest elektrondur.

Verici ile arasında uygulanan tüm voltajKollektör iki yere bırakıldı. Biri yayıcı-temel kavşağında ileri bariyer potansiyelindedir ve bu, silikonlu transistörler durumunda yaklaşık 0.7 volt'dur. Uygulanan voltajın geri kalan kısmı, taban-kolektör kavşağı boyunca ters bir bariyer olarak düşürülür. Cihazdaki voltaj ne olursa olsun, verici-baz bağlantısı boyunca ileri bariyer potansiyeli her zaman 0.7 volt kalır ve kaynak voltajın geri kalanı, taban bariyer bağlantı boyunca ters bariyer potansiyeli olarak düşer. Bu, kolektör voltajının hiçbirinin ileri bariyer potansiyelinin üstesinden gelemeyeceği anlamına gelir. Bu nedenle ideal olarak, yayıcı bölgedeki serbest elektronların hiçbiri, ön bariyer potansiyelini geçemez ve baz bölgeye gelemez. Transistörün bir sonucu olarak bir kapatma anahtarı olarak davranacaktır.

Not: - Bu durumda olduğu gibi, transistör değilideal herhangi bir akımı iletmek için, harici dirençte voltaj düşüşü olmayacak, dolayısıyla tüm kaynak voltajı (V) yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi bağlantı noktalarında düşecektir.

Şimdi uygularsak ne olacağını görelim.cihazın taban terminalinde pozitif voltaj. Bu durumda, bazik yayıcı birleşim ayrı ayrı ileri voltaj alır ve kesinlikle ileri potansiyel bariyerin üstesinden gelebilir ve dolayısıyla çoğunluk taşıyıcıları, yani yayıcı bölgedeki serbest elektronlar bağlantıyı geçecek ve aldıkları temel bölgeye geleceklerdir Yeniden birleştirilecek çok az sayıda delik. Ancak kavşağın karşısındaki elektrik alanı nedeniyle, yayıcı bölgeden göç eden serbest elektronlar kinetik enerji alır. Baz bölgesi o kadar incedir ki, yayıcıdan gelen serbest elektronlar, geri tepmeli tükenme bölgesini yeniden birleştirmeye ve bu şekilde geçmeye yetecek kadar zaman almaz ve sonuçta kolektör bölgeye gelir. Taban toplayıcı kavşağında ters bir bariyer bulunduğundan, taban bölgesindeki serbest elektronlar azınlık taşıyıcıları olduğu için serbest elektronların tabandan toplayıcıya akışını engellemeyecektir.

Bu şekilde elektronlar yayıcıdantoplayıcı ve dolayısıyla toplayıcıyı yaymak için akım akmaya başlar. Baz bölgesinde az sayıda delik bulunduğundan, yayıcı bölgeden gelen elektronların bazıları bu deliklerle birleşecek ve baz akımına katkıda bulunacaktır. Bu baz akım, yayıcı akıma kollektörden oldukça küçüktür. Yayıcı bölgeden göç eden elektronların bazıları baz akıma katkıda bulunduğundan, bunların büyük kısmı kollektör bölgesinden akıma katkıda bulunur. Yayıcıdan geçen akım yayıcı akım olarak adlandırılır, toplayıcıdan geçen akım toplayıcı akım olarak adlandırılır ve baz terminalden geçen küçük akıma baz akım denir. Dolayısıyla burada yayıcı akım, baz akım ve kollektör akımının toplamıdır.

Şimdi uygulanan baz voltajı arttıralım. Bu durumda, verici-baz bağlantısı boyunca ileri voltajın artması nedeniyle, orantılı olarak daha fazla serbest elektron, verici bölgesinden daha kinetik enerjili baz bölgesine gelecektir. Bu, kolektör akımının orantılı bir şekilde artmasına neden olur. Bu şekilde, küçük bir baz sinyali kontrol ederek, oldukça büyük bir kolektör sinyalini kontrol edebiliriz. Bir transistörün temel çalışma prensibi budur.