Транзистор (теория)

 

Транзистор (триод) — активный полупроводниковый электронный элемент, предназначенный в первую очередь для усиления электрического сигнала.

Транзисторы — основная информация

Разделение транзисторов по типу проводимости:

Биполярный – ток протекает через полупроводник с разным типом проводимости (n и p), сюда относятся транзисторы npn и pnp ;

Униполярный – через полупроводник протекает ток с одним типом проводимости; сюда входят полевые транзисторы (MSFET, PNFET, MOSFET, TFT).

Обозначение биполярного транзистора

• база (обозначается буквой Б)

• эмитент (обозначается буквой Е)

• коллектор (обозначается буквой К)

Принцип работы биполярного транзистора

Биполярный транзистор не проводит ток (коллектор — эмиттер) в состоянии, при котором в его базе нет управляющего тока. Это можно рассматривать как своеобразный барьер между коллектором и эмиттером.

Если подать ток на базу, то:

• если его значение слишком мало (ниже порогового значения), то транзистор закроется и ток коллектора отпадет;

• при превышении током порогового значения — возникает проводящее состояние — смещение база-эмиттер в прямом направлении приведет к возникновению коллекторно-эмиттерной проводимости. Отношение тока коллектора (Ic) к току базы (Ib) называется коэффициентом усиления по току и обозначается буквой β (бета).

Чем больше ток базы, тем больше ток коллектора:

IC = β x IB

Ток эмиттера равен сумме токов коллектора и базы (согласно первому закону Кирхгофа):

Лабораторный источник питания 30 В / 10 А

СИ = КИ + ИБ

Но ток базы настолько мал по отношению к току коллектора, что ток эмиттера почти равен току коллектора:

СИ ≈ ИК

Максимальное значение тока базы, при котором достигается максимальный ток коллектора, насыщает транзистор. Дальнейшее увеличение тока базы уже не влияет на ток коллектора и даже может повредить транзистор.

Ток базы (относительно небольшой) управляет током, протекающим по каналу коллектор-эмиттер (намного выше тока базы), который будет увеличен в множитель β. Вот почему транзистор иногда называют управляемым источником тока.

Принцип работы биполярных транзисторов npn и pnp одинаков, но работают они в противофазе друг с другом:

С типом NPN ток входит в базу, добавляется к току коллектора, а затем выходит из транзистора через эмиттер.

С типом PNP ток поступает от эмиттера, он делится на ток базы и ток коллектора. Обратите внимание: именно ток базы вызывает принудительное протекание тока эмиттер-коллектор!