El dispositiu i principi de funcionament del transistor

La importància pràctica del transistor bipolar per a l'electrònica moderna i l'enginyeria elèctrica no es pot exagerar. Els transistors bipolars s'utilitzen a tot arreu avui en dia: per generar i amplificar senyals, en convertidors elèctrics, en receptors i transmissors i en molts altres llocs, es pot enumerar durant molt de temps.

Per tant, en el marc d'aquest article, no tocarem totes les possibles àrees d'aplicació dels transistors bipolars, sinó només considerar el dispositiu i el principi general de funcionament d'aquest meravellós dispositiu semiconductor, que des dels anys 50 va convertir tota la indústria electrònica i des de la dècada de 1970 va contribuir significativament a l'acceleració del progrés tècnic.

Un transistor bipolar és un dispositiu semiconductor de tres elèctrodes que inclou tres bases de conductivitat variable com a base. Per tant, els transistors són dels tipus NPN i PNP. Els materials semiconductors dels quals estan fets els transistors són principalment: silici, germani, arsenur de gal·li i altres.

El silici, el germani i altres substàncies són inicialment dielèctrics, però si hi afegeixes impureses, es converteixen en semiconductors. Les addicions al silici com el fòsfor (un donant d'electrons) convertiran el silici en un semiconductor de tipus N, i si s'afegeix bor (un acceptor d'electrons) al silici, el silici es convertirà en un semiconductor de tipus P.

Com a resultat, els semiconductors de tipus N tenen conducció electrònica i els semiconductors de tipus P tenen conducció de forats. Com enteneu, la conductivitat està determinada pel tipus de portadors de càrrega actius.

Per tant, un pastís de tres capes de semiconductors de tipus P i de tipus N és essencialment un transistor bipolar. A cada capa hi ha uns terminals anomenats: Emissor, Col·lector i Base.

La base és un elèctrode de control de conductivitat. L'emissor és la font dels portadors de corrent al circuit. El col·lector és el lloc en la direcció del qual els portadors de corrent es precipitan sota l'acció de l'EMF aplicat al dispositiu.

Els símbols dels transistors bipolars NPN i PNP són diferents als diagrames. Aquestes designacions només reflecteixen el dispositiu i el principi de funcionament del transistor al circuit elèctric. La fletxa sempre es dibuixa entre l'emissor i la base. La direcció de la fletxa és la direcció del corrent de control que s'introdueix al circuit emissor base.

Per tant, en un transistor NPN, la fletxa apunta des de la base a l'emissor, la qual cosa significa que en mode actiu, els electrons de l'emissor s'aniran cap al col·lector, mentre que el corrent de control s'ha de dirigir de la base a l'emissor.

En un transistor PNP, és tot el contrari: la fletxa es dirigeix ​​de l'emissor a la base, el que significa que en mode actiu els forats de l'emissor es dirigeixen cap al col·lector, mentre que el corrent de control s'ha de dirigir de l'emissor al base.

Vegem per què passa això. Quan s'aplica una tensió positiva constant a la base d'un transistor NPN (a la regió de 0,7 volts) en relació amb el seu emissor, la unió pn base-emissor d'aquest transistor NPN (vegeu la figura) està polaritzada cap endavant i la barrera de potencial entre la unió col·lector -base i l'emissor base disminueixen, ara els electrons es poden moure a través d'ella sota l'acció de l'EMF en el circuit col·lector-emissor.

Amb un corrent de base suficient, un corrent col·lector-emissor sorgirà en aquest circuit i s'acumularà amb el corrent base-emissor. El transistor NPN s'encendrà.

La relació entre el corrent del col·lector i el corrent de control (base) s'anomena guany de corrent del transistor. Aquest paràmetre es dóna a la documentació del transistor i pot variar des d'unitats fins a diversos centenars.

Quan s'aplica una tensió negativa constant a la base d'un transistor PNP (a la regió de -0,7 volts) en relació al seu emissor, la unió base-emissor np d'aquest transistor PNP està polaritzada cap endavant i la barrera de potencial entre el col·lector- base i unió base-emissor disminueixen, ara els forats es poden moure a través d'ell sota l'acció de l'EMF al circuit col·lector-emissor.

Tingueu en compte la polaritat de l'alimentació al circuit del col·lector. Amb un corrent de base suficient, un corrent col·lector-emissor sorgirà en aquest circuit i s'acumularà amb el corrent base-emissor. El transistor PNP s'encendrà.

Els transistors bipolars s'utilitzen habitualment en diversos dispositius en amplificador, barrera o interruptor.

En mode d'augment, el corrent de base mai cau per sota del corrent de retenció, la qual cosa manté el transistor en un estat conductor obert en tot moment. En aquest mode, les oscil·lacions de corrent de base baixes inicien les oscil·lacions corresponents a un corrent de col·lector molt més alt.

En el mode clau, el transistor passa d'un estat tancat a un estat obert, actuant com un interruptor electrònic d'alta velocitat. En mode barrera, canviant el corrent base, es controla el corrent de càrrega inclòs en el circuit del col·lector.

Vegeu també:Interruptor electrònic de transistors - Principi de funcionament i esquema