Транзистор (англ. transistor) – це напівпровідниковий електронний компонент, що дозволяє в електричних схемах, за допомогою зміни вхідної напруги або струму, поданих на базу, або інший електрод керувати великими величинами струму, що протікають крізь нього.
Зазвичай їх використовують для підсилення потужності електричних коливань, для переключення, перетворення і генерації електричних сигналів.
Види транзисторів
За будовою та принципом дії, транзистори поділяють на два великі класи:
– Біполярні
– Польові
Біполярний транзистор
Біполярний транзистор – має два р-n переходи та складається з трьох областей, що чергуютья
p-n-p або n-p-n. їх робота заснована на русі носіїв обох полярностей (електронів та дірок) тому вони й називаються біполярними (“бі” – два).
Одна з крайніх областей транзистора називається емітером (E), середня область – базою (B), а інша крайня область – колектором (C). Емітер, база та колектор відрізняються концентрацією носіїв зарядів та розмірами. В емітері концентрація носіїв зарядів є найбільшою, в базі – найменшою.
В залежності від того які носії заряда в транзисторі відіграють головну роль їх розрізняють на прямі (p-n-p) головними є дірки та зворотні (n-p-n) де головними є електрони.
Принцип роботи біполярного транзистора
Майже всі умови протікання струму виникають, коли емітер і колектор підключені до джерела живлення. Проте вільному переміщенню носіїв заряду перешкоджає база, і щоб усунути цю перешкоду, необхідно подати на неї напругу. Фізико-хімічний процес електронно-діркової рекомбінації відбувається в базовому шарі напівпровідника, тому через базовий шар починає протікати невеликий струм. Таким чином, p-n-перехід відкриває шлях для потоку носіїв від емітера до колектора. Якщо струм, що протікає через базу, змінюється за деяким законом, то змінюється і сильний струм між емітером і колектором. Таким чином, ми отримуємо на виході біполярного транзистора такий же сигнал, як і база, але з більшою потужністю. Це підсилювальна функція біполярного транзистора.
Умовні позначення n-p-n та p-n-p транзисторів відрізняються напрямком стрілочки, що позначає емітер. Вона показує те, як тече струм у даному транзисторі.
При знеструмленні бази транзистор дуже швидко приходить у початковий стан і перехід закривається.
N-P-N транзистор
Щоб n-p-n транзистор відкрився та почав працювати на його базу потрібно подати “+” (прямий струм) і транзистор відкриється та почне пропускати великий струм.
P-N-P транзистор
Щоб p – n – p транзистор відкрився та почав працювати на його базу потрібно подати “-” (зворотній струм) і транзистор відкриється та почне пропускати великий струм.
Біполярні транзистори є найбільш розповсюдженим видом транзисторів, особливо в аналоговій техніці, наприклад в підсилювачах звуку, радіо та інше.
Польовий транзистор
Польовий транзистор – це напівпровідниковий елемент у якого управління потоком основних носіїв заряду здійснюється електричним полем, створеним прикладеною до затвора напрузі.
Область, з якої носії заряду виходять в канал, називається істоком, область, в яку вони виходять з каналу, називається стоком, електрод, на який подається керуюча напруга, називається затвором.
В англомовній літературі його називають транзистор типу FET (Field Effect Transistor).
Принцип роботи польвого транзистора
ПТ складається з трьох елементів – витоку, стоку та затвора. Функції перших двох очевидні і полягають відповідно у генеруванні та прийомі носіїв електричного заряду, тобто електронів чи дірок. Призначення затвора полягає в керуванні струмом, що протікає через польовий транзистор. У момент подачі напруги на затвор виникає електричне поле, що змінює ширину p-n-переходів і впливає на величину струму, що протікає від витоку до стоку. За відсутності керуючої напруги ніщо не перешкоджає потоку носіїв заряду. З підвищенням керуючої напруги канал, яким рухаються електрони чи дірки, звужується, а при досягненні якогось граничного значення закривається зовсім, і ПТ входить у так званий режим відсічки. Саме ця властивість польових транзисторів і дозволяє використовувати їх як ключі. Підсилювальні властивості ПТ обумовлені тим, що потужний електричний струм, що протікає від витоку до стоку, повторює динаміку напруги, що прикладається до затвора. Іншими словами, з виходу підсилювача знімається такий же за формою сигнал, що і на електроді, що управляє, тільки набагато більш потужний.
Види польових транзисторів
З керуючим p-n переходом
Роль керуючого переходу може виконувати звичайний p-n – перехід, гетеро перехід або бар’єр Шотткі. Найпоширенішими є польові транзисториз керуючим p-n – переходом, сформовані на основі кремнію.
З ізольованим затвором
Існує два види цих польових транзисторів – з індукованим та вбудованим каналом.
З індукованим каналом
Фізичний канал відсутній і виникає лише внаслідок впливу електричного поля від затвора на підкладку.
З вбудованим каналом
Канал між витоком і стоком фізично впроваджений у підкладку, і напруга на затворі потрібна не для формування каналу, а лише для управління його характеристиками.
