Що таке транзистор і як він працює

Електроніка оточує нас усюди. Але практично ніхто не замислюється про те, як вся ця штука працює. Насправді все досить просто. Саме це ми і постараємося сьогодні показати. А почнемо з такого важливого елемента, як транзистор. Розповімо, що це таке, що робить, і як працює транзистор.

Що таке транзистор?

Транзистор – напівпровідниковий прилад, призначений для управління електричним струмом.

Де застосовуються транзистори? Так скрізь! Без транзисторів не обходиться практично жодна сучасна електрична схема. Вони повсюдно використовуються при виробництві обчислювальної техніки, аудіо- і відео-апаратури.

Часи, коли радянські мікросхеми були найбільшими в світі, пройшли, і розмір сучасних транзисторів дуже малий. Так, найменші з пристроїв мають розмір порядку нанометра!

Приставка нано- позначає величину порядку десять в мінус дев’ятого ступеня.

Однак існують і гігантські екземпляри, які використовуються переважно в галузях енергетики та промисловості.

Існують різні типи транзисторів: біполярні і полярні, прямий і зворотній провідності. Проте, в основі роботи цих приладів лежить один і той же принцип. Транзистор – прилад напівпровідниковий. Як відомо, в напівпровіднику носіями заряду є електрони або дірки.

Область з надлишком електронів позначається буквою n (negative), а область з доречнийпровідністю – p (positive).

Як працює транзистор?

Щоб все було гранично ясно, розглянемо роботу біполярного транзистора (найпопулярніший вид).

Біполярний транзистор (далі – просто транзистор) являє собою кристал напівпровідника (найчастіше використовується кремній або германій), розділений на три зони з різною електропровідністю. Зони називаються відповідно колектором, базою і емітером. Пристрій транзистора і його схематичне зображення показані на малюнку ні ж

Розділяють транзистори прямого і зворотного провідності. Транзистори p-n-p називаються транзисторами з прямою провідністю, а транзистори n-p-n – зі зворотним.

Тепер про те, які є два режими роботи транзисторів. Сама робота транзистора схожа на роботу водопровідного крана або вентиля. Тільки замість води – електричний струм. Можливі два стану транзистора – робоче (транзистор відкритий) і стан спокою (транзистор закритий).

Що це означає? Коли транзистор закритий, через нього не тече струм. У відкритому стані, коли на базу подається малий керуючий струм, транзистор відкривається, і великий струм починає текти через емітер-колектор.

Фізичні процеси в транзисторі

А тепер докладніше про те, чому все відбувається саме так, тобто чому транзистор відкривається і закривається. Візьмемо біполярний транзистор. Нехай це буде n-p-n транзистор.

Якщо підключити джерело живлення між колектором і емітером, електрони колектора почнуть притягатися до плюса, однак струму між колектором і емітером не буде. Цьому заважає прошарок бази і сам шар емітера.

Якщо ж підключити додаткове джерело між базою і емітером, електрони з n області емітера почнуть проникати в область баз. В результаті область бази збагатитися вільними електронами, частина з яких рекомбинирует з дірками, частина потече до плюса бази, а частина (більша частина) попрямує до колектора.

Таким чином, транзистор виходить відкритий, і в ньому тече струм емітер колектор. Якщо напруга на базі збільшити, збільшиться і ток колектор емітер. Причому, при малій зміні керуючої напруги спостерігається значне зростання струму через колектор-емітер. Саме на цьому ефекті і заснована робота транзисторів в підсилювачах.

Ось коротко і вся суть роботи транзисторів. Потрібно розрахувати підсилювач потужності на біполярних транзисторах за одну ніч, або виконати лабораторну роботу по дослідженню роботи транзистора? Це не проблема навіть для новачка, якщо скористатися допомогою фахівців нашого студентського сервісу.

Посилання на основну публікацію