Categories: Articles destacats » Electricistes novells
Nombre de visualitzacions: 108661
Comentaris sobre l'article: 3
El dispositiu i el funcionament del transistor bipolar
Un transistor és un dispositiu de semiconductor actiu, amb l’ajut del qual es realitzen amplificacions, conversions i generació d’oscil·lacions elèctriques. Tal aplicació del transistor es pot observar en tecnologia analògica. A part això transistors També s’utilitzen en tecnologia digital, on s’utilitzen en mode clau. Però en equips digitals, gairebé tots els transistors estan "amagats" dins dels circuits integrats, i en quantitats enormes i en mides microscòpiques.
Aquí no ens fixarem massa en els electrons, forats i àtoms, que ja es descriuen a les parts anteriors de l'article, però encara caldrà recordar part d'això.
El díode semiconductor consisteix en una unió p-n, les propietats de la qual es van descriure a la part anterior de l’article. El transistor, com ja sabeu, consisteix, doncs, en dues transicions díode semiconductor pot considerar-se com el precursor del transistor, o la seva meitat.
Si la unió p-n està en repòs, els forats i els electrons es distribueixen, tal com es mostra a la figura 1, formant una barrera potencial. Intentarem no oblidar les convencions d’electrons, forats i ions mostrats en aquesta figura.
Figura 1
Com és un transistor bipolar
Dispositiu transistor bipolar senzilla a primera vista. Per fer-ho, n’hi ha prou amb crear dues unions de pn en una oblia de semiconductor, anomenada base. S'han descrit alguns mètodes per crear una unió pn. a les parts anteriors de l'articleper tant no repetirem aquí
Si la conductivitat de la base és del tipus p, el transistor resultant tindrà l'estructura n-p-n (pronunciada "en-pe-en"). I quan s’utilitza una placa de tipus n com a base, obtenim un transistor de l’estructura p-n-p (pe-en-pe).
Tan aviat com va arribar a la base, hauríeu de parar atenció a aquesta cosa: l’hòstia de semiconductor utilitzada ja que la base és molt prima, molt més fina que l’emissor i el col·lector. Cal recordar aquesta afirmació, perquè caldrà en el procés d’explicació del funcionament del transistor.
Naturalment, per connectar-se al "món exterior" de cada regió p i n surt la sortida de filferro. Cadascun d'ells té el nom de l'àrea a la qual està connectat: emissor, base, col·lector. Aquest transistor s'anomena transistor bipolar, perquè utilitza dos tipus de portadors de càrrega: forats i electrons. A la figura 2 es mostra l'estructura esquemàtica dels transistors d'ambdós tipus.
Figura 2
Actualment s’utilitzen en major mesura transistors de silici. Els transistors de germani estan gairebé completament obsolets, i són substituïts per silici, de manera que es tractarà sobre ells, tot i que de vegades s’esmentarà el germani. La majoria de transistors de silici tenen una estructura n-p-n, ja que aquesta estructura està més avançada tecnològicament en la producció.
Parells de transistors complementaris
Aparentment, per als transistors de germani, l'estructura p-n-p era més avançada tecnològicament, per tant, els transistors de germani majoritàriament tenien aquesta estructura. Tot i que, com a part de parells complementaris (transistors tanquen en paràmetres, que difereixen només en el tipus de conductivitat), també es van produir transistors de germani de conductivitat diferent, per exemple, GT402 (p-n-p) i GT404 (n-p-n).
Aquest parell es va utilitzar com a transistors de sortida en ULF de diversos equips de ràdio. I si els transistors no moderns de germani han passat a la història, encara es produeixen parells complementaris de transistors de silici, a partir de transistors en paquets SMD i fins a transistors potents per a etapes de sortida de ULF.
Per cert, els amants de la sonoritat dels transistors de germani van ser percebuts pels amants de la música gairebé com els tubs. Bé, potser una mica pitjor, però molt millor que els amplificadors de transistors de silici. Això només serveix de referència.
Com funciona un transistor
Per entendre el funcionament del transistor, haurem de tornar al món dels electrons, els forats, els donants i els acceptadors. És cert, ara serà una mica més senzill i interessant fins i tot que a les parts anteriors de l'article. Aquesta afirmació s’havia de fer per no espantar el lector, per permetre llegir tot això fins al final.
La figura 3 anterior mostra la designació gràfica condicional dels transistors en circuits elèctrics, i per sota de les juntes p-n dels transistors es presenten en forma de díodes semiconductors, que també s’inclouen en sentit contrari. Aquesta representació és molt convenient quan es revisi el transistor amb un multímetre.
Figura 3
I la figura 4 mostra l'estructura interna del transistor.
En aquesta figura, heu d'atendre una mica per considerar-la amb més detall.
Figura 4
Així passarà o no l’actualitat?
Aquí es mostra com es connecta la font d’alimentació al transistor de l’estructura n-p-n i es troba en una polaritat tal que es connecta a transistors reals en dispositius reals. Però, si mireu més de prop, resulta que el corrent no passarà per dues juntes p-n, a través de dues barreres potencials: independentment de com canvieu la polaritat de la tensió, una de les juntes estarà necessàriament en un estat bloquejat i no conductor. De manera que ara deixem tot com es mostra a la figura i veiem què hi passa.
Corrent no controlada
Quan activeu la font actual, tal com es mostra a la figura, la transició emissor-base (n-p) es troba en estat obert i passarà fàcilment electrons en la direcció d’esquerra a dreta. Després dels quals els electrons xocaran amb un emissor de base de transició tancada (p-n), que aturarà aquest moviment, es tancarà el camí per als electrons.
Però, com sempre i arreu, hi ha excepcions a totes les regles: alguns electrons molt àgils podran superar aquesta barrera sota la influència de la temperatura. Per tant, encara que hi hagi un corrent insignificant amb tal inclusió. Aquest corrent menor s’anomena corrent inicial o corrent de saturació. El cognom es deu al fet que tots els electrons lliures capaços de superar la barrera potencial a una temperatura determinada participen en la formació d’aquest corrent.
El corrent inicial és incontrolable, està disponible per a qualsevol transistor, però alhora depèn poc de la tensió externa. Si el voltatge s'incrementa significativament (dins del rang raonable indicat als directoris), el corrent inicial no canviarà gaire. Però l'efecte tèrmic sobre aquest corrent és molt notable.
Un altre augment de la temperatura provoca un augment del corrent inicial, que al seu torn pot conduir a un escalfament addicional de la unió pn. Aquesta inestabilitat tèrmica pot provocar una ruptura tèrmica o destrucció del transistor. Per tant, s’han de prendre mesures per refredar els transistors i no aplicar tensions extremes a temperatures elevades.
Ara recorda la base
La inclusió d’un transistor de base colpista descrit anteriorment no s’aplica enlloc en esquemes pràctics. Per tant, la figura 5 mostra la correcta inclusió del transistor. Per fer-ho, va ser necessari aplicar una petita tensió a la base respecte a l’emissor, i en direcció endavant (recordeu el díode i mireu de nou la figura 3).
Figura 5
Si en el cas del díode, tot sembla estar clar, - el corrent es va obrir i va passar per ell, aleshores es produeixen altres esdeveniments al transistor. Sota l'acció del corrent emissor, els electrons es precipiten cap a la base amb la conductivitat p des de l'emissor amb conductivitat n. En aquest cas, una part dels electrons ompliran forats situats a la regió base i un corrent insignificant flueix a través del terminal base - corrent de base Ib. Aquí és on cal recordar que la base és prima i hi ha pocs forats.
Els electrons restants, que no tenien prou forats a la base fina, s’afanyen al col·lector i s’extreuen d’allà pel potencial més elevat de la bateria del col·lector Ek-e. Sota aquesta influència, els electrons superaran la segona barrera potencial i tornaran a l'emissor a través de la bateria.
Així, una petita tensió aplicada a la unió base emissor contribueix a obrir la unió base-col·lector esbiaixada en sentit contrari. En realitat, aquest és l'efecte transistor.
Només ens queda per considerar com aquesta "petita tensió" aplicada a la base afecta el corrent col·lector, quins són els seus valors i relacions. Però sobre aquesta història a la propera part de l’article sobre transistors.
Continuació de l'article: Característiques dels transistors bipolars
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: