1.    
  2.    
  3.     Як працює транзистор

Як працює транзистор

 

Транзистори – це напівпровідникові прилади, призначені для підсилення, генерування і перетворення електричних коливань. Розрізняють два види транзисторів: біполярні та польові.

Додавання деяких домішок до кремнію або германію, з якого виготовляють транзистори, збільшує його здатність проводити електричний струм, змінюючи його кристалічну структуру. Кремній з домішкою бору називається кремнієм p-типу (від positive – позитивний), оскільки в його кристалічній решітці не вистачає електронів. Кремній з домішкою фосфору містить надлишок вільних електронів і називається кремнієм n-типу. На поверхні обох сторін пластинки кремнію наплавляють кульки домішкових елементів. При нагріванні до певної температури відбувається дифузія (проникнення) домішкових елементів у товщу пластинки напівпровідника. В результаті в товщі пластинки виникають дві області, протилежні їй за електропровідності. Платівка германію або кремнію p-типу і створені нею області n-типу утворюють транзистор структури n-p-n, а пластинка n-типу і створені нею області p-типу — транзистор структури p-n-p .

Незалежно від внутрішньої структури транзистора його платівку вихідного напівпровідника називають базою (Б), протилежну їй по електропровідності область меншого обсягу — емітером (Е), а іншу таку ж область більшого обсягу — колектором (До). Ці три електрода утворюють два p-n-переходу: між базою і колектором — колекторний, а між базою і емітером — емітерний перехід. Кожен з них по своїх електричних властивостях аналогічний p-n переходів напівпровідникових діодів і відкривається при таких же прямих напругах на них.

Струм в ланцюзі емітер-колектор виникне, якщо концентрація неосновних носіїв заряду набагато менше концентрації основних. В цьому випадку струм неосновних носіїв настільки малий, що його можна не враховувати. Проте струм колекторного переходу ЕК можна різко збільшити, підвищивши концентрацію неосновних носіїв у базі, якщо їх туди інжектувати (впорснути) з емітера.

Для цього необхідно рух носіїв зарядів через емітерний перехід. Для початку інжекції зарядів потрібно підключити позитивний полюс до n-області бази (npn) і негативний – до p-області емітера.

При проходженні бази електрони можуть рекомбінувати, в наслідок чого створюється струм “емітер-база”. З цією метою товщина бази робиться менше довжини дрейфу носіїв заряду за час життя. Таким чином велика частина інжектованих носіїв встигає досягти переходу колектор-база” і втягується електричним полем в колектор. Через транзистор починає текти струм.

Якщо напруга з пари база-емітер знімається, електрони перестають втягуватися в область між колектором і емітером, проводить канал руйнується і транзистор перестає пропускати струм – “вимикається”. Таким чином, транзистор може знаходитися в двох станах – “включено” і “вимкнено”. Таке “бінарний” поведінка транзистора використовується при обробці інформації у комп’ютері.

Рухомих частин в транзисторах немає, перемикання з вимкненого стану у включене і назад відбувається з допомогою керуючого струму на эмиттереэлектрических сигналів. Включення і вимикання транзисторів лежить в основі роботи процесорів.

Пристрій, що має, подібно транзистору, два стани, може бути названо двійковим. Включене стан транзистора можна позначити одиницею, а вимикання – нулем. Послідовностями і послідовностями нулів і одиниць, що виробляються безліччю транзисторів, можна представляти букви, цифри, кольори та графічні об’єкти. Такий принцип називається двійковим поданням і використовується в цифровій техніці для зберігання і передачі інформації.

17.11.2016

Написати коментар