itciskra.ru
Основное назначение транзистора – усиление слабого сигнала. За счёт изменения тока в базе, он может управлять током в коллекторе. Когда в базу подаётся малый ток, называемый входным или управляющим током, транзистор функционирует в режиме усиления. Малый входной ток превращается в значительно больший выходной ток в коллекторе, позволяя усиливать электрические сигналы.
Когда транзистор используется для коммутации, он работает в режиме насыщения или отсечки. В режиме насыщения, находясь включенным, транзистор практически не имеет сопротивления, и между коллектором и эмиттером протекает максимально возможный ток. В режиме отсечки транзистор находится выключенным, и ток от коллектора к эмиттеру не протекает.
Принцип работы транзистора в первую очередь основан на двух типах проводимости – электронной и дырочной проводимости. В полупроводнике часть электронов освобождается и становится свободными для передачи тока. В эмиттерном слое преобладает электронная проводимость, в коллекторном – дырочная. База имеет промежуточную проводимость.
Принцип работы транзистора
Транзистор имеет три вывода: базу (B), эмиттер (E) и коллектор (C). Внутри транзистора находятся два перехода – P-N и N-P. Управление током осуществляется путем изменения тока базы (IB), который протекает через первый п-н переход.
В биполярном транзисторе выводами базы и эмиттера являются p- и n-области соответственно, а вывод коллектора – п-область.
При подаче напряжения VB на базу транзистора, начинается протекание тока через базу к эмиттеру. Это приводит к изменению зонной структуры в районе базы и эмиттера, а следовательно, к изменению проводимости переходов.
Если транзистор находится в режиме насыщения (при большом токе базы), то ток коллектора будет высоким, а если транзистор находится в режиме отсечки (при нулевом токе базы), то ток коллектора будет небольшим.
Таким образом, транзистор работает как усилитель сигнала, изменяя ток через коллектор в зависимости от тока базы. Это позволяет использовать транзисторы в различных устройствах, таких как усилители, ключи, логические элементы и т.д.
Поведение электронов в транзисторе
В транзисторе присутствуют три слоя: эмиттер, база и коллектор. Электроны могут двигаться через транзистор из эмиттера в коллектор или наоборот.
Когда ток подается на базу транзистора, происходит эффект переноса заряда. Электроны из эмиттера начинают переходить на базу, создавая заряженный слой. Этот заряженный слой является «ключом», который контролирует поток электронов через транзистор.
Если на базу подается положительное напряжение, заряженный слой исчезает, и электроны свободно движутся из эмиттера в коллектор. Это называется режимом насыщения. Ток проходит полностью через транзистор, и он является открытым.
Если на базу подается отрицательное напряжение, заряженный слой усиливается, и электроны перестают двигаться из эмиттера в коллектор. Это называется режимом перекрытия. Ток не может проходить через транзистор, и он является закрытым.
| Режим | Состояние |
|---|---|
| Насыщение | Транзистор открыт |
| Перекрытие | Транзистор закрыт |
Транзисторы позволяют создавать и контролировать электронные сигналы, что делает их основой для работы множества электронных устройств.
Управление током через транзистор
В основе управления током через транзистор лежит принцип работы его структуры. Транзистор состоит из трех слоев полупроводникового материала — эмиттера, базы и коллектора. Два из них, эмиттер и коллектор, образуют pn-переход, между которыми возникает потенциальный барьер. Третий слой, база, является тонким приповерхностным слоем.
При отсутствии внешнего воздействия ток электронов, протекающих через транзистор, ограничивается только pn-переходом между эмиттером и коллектором. Однако при подаче положительного напряжения на базу, в базе и в pn-переходе начинается накопление носителей заряда — электронов. Когда количество электронов в базе достигает определенного порога, они начинают проникать в коллектор, увеличивая ток, протекающий через транзистор.
Таким образом, путем изменения напряжения на базовом контакте транзистора можно управлять величиной тока, протекающего через него. При увеличении напряжения на базе, увеличивается количество электронов, проникающих в коллектор, и ток через транзистор тоже увеличивается. Возможна и обратная ситуация, когда снижение напряжения на базе приводит к снижению тока.
Управление током через транзистор позволяет использовать его в различных приборах и схемах. Например, транзисторы широко применяются в усилителях, где управление током позволяет усиливать слабый сигнал до уровня, достаточного для приведения в действие других устройств. Также транзисторы используются как ключи, позволяющие открывать и закрывать электрическую цепь в зависимости от уровня управляющего сигнала.