Общие понятия.
Транзистор - трехэлектродный полупроводниковый прибор. Существует несколько типов транзисторов, различающихся физическими эффектами, лежащими в основе их принципа действия. В данном пособии рассмотрены конструкция и работа так называемого биполярного транзистора, построенного на основе трехслойного кристалла с двумя очень близко расположенными pn-переходами (см. рис.).
В кристалле транзистора имеются три области: эмиттер, база и коллектор. В соответствием с расположением pn - переходы называются: эмиттер-база - эмиттерным, база-коллектор - коллекторным
В зависимости от типа проводимости слоев различают два типа биполярных транзисторов: pnp и npn. Принцип работы обоих типов транзисторов одинаковый.
Толщина базы делается значительно меньше длины свободного пробега неосновных носителей заряда, а концентрация основных носителей в базе много меньше концентрации основных носителей заряда в эмиттере (см. рис.). Это сделано с целью уменьшения рекомбинации.
Площадь коллекторного перехода в несколько раз больше эмиттерного, чтобы перехватить весь поток носителей, идущих от эмиттера.
Концентрация основных носителей заряда в коллекторе меньше их концентрации в эмиттере (см. рис.). Один из способов изготовления таких кристаллов заключается в том, что на полупроводник с электронной проводимостью на точно определенном расстоянии наносят две капли расплавленного индия, имеющие разные массы (см. рис.).
Диффундируя, индий образует области с дырочной проводимостью. На границах этих областей с электронным полупроводником образуются два pn-перехода.
При работе транзистора эмиттер и коллектор образуют основную цепь электрического тока, регулируемого транзистором, а база служит для управления величиной тока в этой цепи.
 |
| рис 1 |
На рис.1а показано условное обозначение транзистора типа pnp, а на рис.1б- типа npn. Стрелка на эмиттерном выводе указывает прямое направление эмиттерного тока. В транзисторах pnp и npn типов это направление противоположно, так как в первом из них эмиттерный ток образуется движением положительно заряженных дырок, а во втором - движением электронов.
Принцип работы.
Допустим, что транзистор npn типа подключен к источнику постоянного напяжения.
Один из источников подключен к коллектору и эмиттеру. Полярность включения его выбирается таким образом, чтобы коллекторный переход был заперт, а эмиттерный открыт, то есть для npn - транзистора - положительным полюсом к коллектору и отрицательным - к эмиттеру. Этот источник называется источником питания коллектора (цепи коллектора) и при определенных условиях создает ток в цепи эмиттер-коллектор. (Напряжение источника обычно лежит в диапазоне от единиц до десятков вольт).
Ток в цепи эмиттер-коллектор возникнет, если концентрация неосновных носителей заряда гораздо меньше концентрации основных. В этом случае ток неосновных носителей настолько мал, что его можно не учитывать. Однако ток коллекторного перехода IК можно резко увеличить, повысив концентрацию неосновных носителей в базе, если их туда инжектировать (впрыснуть) из эмиттера.
Для этого необходимо движение носителей зарядов через эмиттерный переход. Для начала инжекции зарядов нужно подключить положительный полюс к n-области базы (npn) и отричательный - к p-области эмиттера.
При прохождении базы электроны могут рекомбинировать, в следствие чего создается ток "эмиттер-база". С этой целью толщина базы делается длины дрейфа носителей заряда за время жизни, таким образом большая часть инжектированных носителей успевает достичь перехода "коллектор-база" и втягивается электрическим полем в коллектор. Через транзистор нанает протекать ток.
Попробуйте самостоятельно управлять транзистором!
| 
