Jenis transistor yang berbeza dan cara kerjanya

Oleh kerana otak kita terdiri dari 100 miliar sel yang disebut Neuron yang digunakan untuk berfikir dan menghafal sesuatu. Seperti komputer juga mempunyai berbilion sel otak kecil bernama Transistor. Ia terdiri dari ekstrak unsur kimia dari pasir yang disebut Silicon. Transistor mengubah teori elektronik secara radikal kerana telah dirancang lebih dari setengah abad sebelumnya oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley.

Oleh itu, kami akan memberitahu anda bagaimana mereka berfungsi atau apa sebenarnya?

Apa itu Transistor?

Peranti ini terdiri dari bahan semikonduktor yang biasanya digunakan untuk tujuan penguatan atau pengalihan, juga dapat digunakan untuk mengendalikan aliran voltan dan arus. Ini juga digunakan untuk memperkuat isyarat input ke sejauh keluaran isyarat. Transistor biasanya merupakan alat elektronik keadaan pepejal yang terdiri daripada bahan semikonduktor. Peredaran arus elektronik dapat diubah dengan penambahan elektron. Proses ini membawa variasi voltan untuk mempengaruhi sebilangan besar variasi arus keluaran, menjadikan penguatan menjadi wujud. Tidak semua tetapi kebanyakan peranti elektronik mengandungi satu atau lebih jenis transistor. Sebilangan transistor diletakkan secara berasingan atau lain-lain pada litar bersepadu yang berbeza mengikut aplikasi keadaannya.

"Transistor adalah komponen jenis serangga tiga kaki, yang ditempatkan secara tunggal di beberapa peranti tetapi di komputer ia dibungkus dalam berjuta-juta bilangan dalam mikrocip kecil"

Apa yang terdiri daripada transistor?

Transistor terdiri daripada tiga lapisan semikonduktor, yang mempunyai kemampuan menahan arus. Bahan pengalir elektrik seperti silikon dan germanium mempunyai keupayaan untuk membawa elektrik antara konduktor dan penebat yang ditutup oleh wayar plastik. Bahan semikonduktor dirawat dengan beberapa prosedur kimia yang disebut doping semikonduktor. Sekiranya silikon didoping dengan arsenik, fosforus & antimoni, ia akan memperoleh beberapa pembawa cas tambahan iaitu, elektron, dikenali sebagai semikonduktor jenis-N atau negatif sedangkan jika silikon didop dengan kekotoran lain seperti boron, gallium, aluminium, ia akan memperoleh pembawa cas yang lebih sedikit iaitu, lubang, dikenali sebagai jenis P atau semikonduktor positif.

Bagaimana Transistor Berfungsi?

Konsep kerja adalah bahagian utama untuk memahami bagaimana menggunakan transistor atau bagaimana ia berfungsi ?, terdapat tiga terminal dalam transistor:

• Pangkalan: Ia memberikan asas kepada elektrod transistor.

• Emitter: Pembawa cas yang dikeluarkan oleh ini.

• Pemungut: Pembawa caj yang dikumpulkan oleh ini.

Sekiranya transistor adalah jenis NPN, kita perlu menerapkan voltan 0.7v untuk mencetuskannya dan kerana voltan yang dikenakan pada pin asas transistor menyala ON yang merupakan keadaan bias ke depan dan arus mula mengalir melalui pengumpul ke pemancar (juga disebut saturasi wilayah). Apabila transistor berada dalam keadaan bias terbalik atau pin asas dibumikan atau tidak mempunyai voltan di atasnya transistor berada dalam keadaan OFF dan tidak membenarkan aliran arus dari pemungut ke pemancar (juga disebut kawasan pemotongan).

Sekiranya transistor adalah jenis PNP, biasanya dalam keadaan ON tetapi tidak boleh dikatakan sempurna sehingga pin asasnya dibumikan dengan sempurna. Selepas pin asas pembumian, transistor akan berada dalam keadaan bias terbalik atau dikatakan dihidupkan. Oleh kerana bekalan yang diberikan ke pin dasar ia berhenti mengalirkan arus dari pemungut ke pemancar dan transistor dikatakan berada dalam keadaan MATI atau keadaan berat sebelah ke hadapan.

Untuk perlindungan transistor, kami menghubungkan rintangan secara bersiri dengannya, untuk mencari nilai rintangan itu, kami menggunakan formula di bawah:

R _B = V _BE / I _B

Jenis Transistor yang berbeza:

Terutama kita dapat membahagikan Transistor dalam dua kategori Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Field Effect Transistor (FET). Selanjutnya kita boleh membahagikannya seperti di bawah:

Transistor Persimpangan Bipolar (BJT)

Transistor persimpangan Bipolar terdiri daripada semikonduktor doped dengan tiga terminal iaitu, base, emitter & collector. Dalam prosedur ini, kedua-dua lubang dan elektron terlibat. Sebilangan besar arus mengalir ke pemungut ke pemancar beralih dengan mengubah arus kecil dari terminal ke terminal pemancar. Ini juga dipanggil sebagai peranti terkawal semasa. NPN dan PNP adalah dua bahagian utama BJT seperti yang telah kita bincangkan sebelumnya. BJT dihidupkan dengan memberi input ke pangkalan kerana ia mempunyai impedansi terendah untuk semua transistor. Penguat juga tertinggi untuk semua transistor.

Yang jenis BJT adalah seperti berikut:

1. Transistor NPN:

Di wilayah tengah transistor NPN, asasnya adalah jenis-p dan dua kawasan luar iaitu, pemancar dan pemungut adalah jenis-n.

Dalam mod aktif ke hadapan, transistor NPN berat sebelah. Dengan sumber db Vbb, pangkalan ke persimpangan pemancar akan didorong ke hadapan. Oleh itu, di persimpangan ini kawasan penipisan akan berkurang. Pemungut ke persimpangan pangkalan adalah bias terbalik, kawasan penumpukan simpang ke pangkalan akan ditingkatkan. Pembawa cas majoriti adalah elektron untuk pemancar jenis-n. Persimpangan pemancar asas didorong ke depan sehingga elektron bergerak ke arah kawasan asas. Oleh itu, ini menyebabkan arus pemancar Ie. Kawasan dasar nipis dan sedikit terkena lubang, gabungan lubang elektron terbentuk dan beberapa elektron tetap berada di kawasan asas. Ini menyebabkan arus asas Ib sangat kecil. Persimpangan pemungut asas diterbalikkan secara bias menjadi lubang di kawasan dasar dan elektron di kawasan pemungut tetapi ke depannya bias ke elektron di kawasan asas. Elektron yang tersisa dari kawasan asas yang tertarik oleh terminal pemungut menyebabkan arus pengumpul Ic. Lihat lebih lanjut mengenai NPN Transistor di sini.

2. Transistor PNP:

Di wilayah tengah transistor PNP iaitu, pangkalan adalah jenis-n dan dua kawasan luar iaitu, pemungut dan pemancar adalah jenis-p.

Seperti yang kita bincangkan di atas dalam transistor NPN, ia juga beroperasi dalam mod aktif. Pembawa cas majoriti adalah lubang untuk pemancar jenis p. Untuk lubang-lubang ini, persimpangan pemancar asas akan ke depan bias dan bergerak ke arah kawasan asas. Ini menyebabkan arus pemancar Ie. Kawasan dasar tipis dan ringan didop oleh elektron, gabungan lubang elektron terbentuk dan beberapa lubang tetap berada di kawasan dasar. Ini menyebabkan arus asas Ib sangat kecil. Persimpangan pemungut asas dibalikkan bias ke lubang di kawasan dasar dan lubang di kawasan pemungut tetapi ke depan bias ke lubang di kawasan dasar. Sisa lubang kawasan dasar yang tertarik oleh terminal pemungut menyebabkan arus pemungut Ic. Lihat lebih lanjut mengenai transistor PNP di sini.

Apakah Konfigurasi Transistor?

Secara amnya, terdapat tiga jenis konfigurasi dan keterangannya berkenaan dengan keuntungan adalah seperti berikut:

Konfigurasi Pangkalan Biasa (CB): Tidak mempunyai keuntungan semasa tetapi mempunyai kenaikan voltan

Konfigurasi Pemungut Biasa (CC): Ia mempunyai keuntungan semasa tetapi tiada voltan.

Konfigurasi Pemancar Biasa (CE): Ia mempunyai keuntungan semasa dan voltan.

Konfigurasi Transistor Common Base (CB):

Dalam litar ini, asas diletakkan sama untuk input dan output. Ia mempunyai impedans input rendah (50-500 ohm). Ia mempunyai impedans output tinggi (1-10 mega ohm). Voltan diukur berkenaan dengan terminal asas. Jadi, voltan dan arus input akan menjadi Vbe & Ie dan voltan dan arus keluaran akan menjadi Vcb & Ic.

Keuntungan Semasa akan menjadi kurang daripada kesatuan iaitu, alpha (dc) = Ic / Ie
Keuntungan voltan akan tinggi.
Perolehan kuasa akan rata-rata.

Konfigurasi Transistor Common Emitter (CE):

Dalam litar ini, pemancar diletakkan biasa untuk input dan output. Isyarat input digunakan antara asas dan pemancar dan isyarat output digunakan antara pemungut dan pemancar. Vbb & Vcc adalah voltan. Ia mempunyai impedans input yang tinggi iaitu, (500-5000 ohm). Ia mempunyai impedans keluaran rendah iaitu (50-500 kilo ohm).

Keuntungan Semasa akan tinggi (98) iaitu, beta (dc) = Ic / Ie
Perolehan kuasa adalah sehingga 37db.
Keluaran akan 180 darjah di luar fasa.

Konfigurasi Pemungut Biasa Transistor:

Dalam litar ini, pengumpul diletakkan sama untuk input dan output. Ini juga dikenali sebagai emitter follower. Ia mempunyai impedans input tinggi (150-600 kilo ohm). Ia mempunyai impedans keluaran rendah (100-1000 ohm).

Keuntungan semasa akan tinggi (99).
Kenaikan voltan akan menjadi kurang daripada kesatuan.
Perolehan kuasa akan rata-rata.

Transistor Kesan Medan (FET):

Field Effect Transistor mengandungi tiga wilayah seperti sumber, pintu gerbang, longkang. Mereka disebut sebagai alat kawalan voltan kerana mereka mengawal tahap voltan. Untuk mengawal tingkah laku elektrik, medan elektrik yang digunakan secara luaran boleh dipilih oleh sebab itu dipanggil sebagai transistor kesan medan. Dalam hal ini, arus mengalir kerana pembawa cas majoriti, elektron, yang juga dikenali sebagai transistor uni-polar. Ia mempunyai impedans input yang tinggi pada ohm mega dengan kekonduksian frekuensi rendah antara longkang dan sumber yang dikawal oleh medan elektrik. FET sangat cekap, kuat & kos yang lebih rendah.

Transistor kesan medan terdiri daripada dua jenis iaitu, transistor kesan medan persimpangan (JFET) dan transistor kesan medan logam oksida (MOSFET). Arus berlalu antara dua saluran yang dinamakan sebagai saluran n dan saluran p.

Transistor Kesan Medan Persimpangan (JFET)

Transistor kesan medan persimpangan tidak mempunyai persimpangan PN tetapi sebagai ganti bahan semikonduktor rintangan tinggi, ia membentuk saluran silikon jenis n & p untuk aliran pembawa muatan majoriti dengan dua terminal sama ada longkang atau terminal sumber. Dalam saluran n, aliran arus negatif sedangkan aliran arus saluran p adalah positif.

Kerja JFET:

Terdapat dua jenis saluran di JFET yang dinamakan sebagai: JFET n-saluran & JFET p-saluran

JFET N-Channel:

Di sini kita perlu membincangkan mengenai operasi utama JFET n-channel untuk dua keadaan seperti berikut:

Pertama, Apabila Vgs = 0, Terapkan voltan positif kecil ke saluran pembuangan di mana Vds positif. Oleh kerana voltan Vd yang diaplikasikan ini, elektron mengalir dari sumber ke longkang menyebabkan arus mengalir Id. Saluran antara longkang dan sumber bertindak sebagai rintangan. Biarkan saluran n menjadi seragam. Tahap voltan yang berbeza ditetapkan oleh aliran arus Id dan bergerak dari sumber ke saliran Voltan paling tinggi di terminal longkang dan terendah di terminal sumber. Saliran bias terbalik sehingga lapisan penipisan lebih luas di sini.

Vds meningkat, Vgs = 0 V

Lapisan penipisan meningkat, lebar saluran berkurang. Vds meningkat pada tahap di mana dua kawasan penembusan menyentuh, keadaan ini dikenali sebagai proses cubitan-off & menyebabkan voltan pinp off Vp.

Di sini, Id dicubit - turun ke 0 MA & Id mencapai tahap ketepuan. Id dengan Vgs = 0 dikenali sebagai arus tepu sumber longkang (Ids). Vds meningkat pada Vp di mana Id semasa tetap sama & JFET bertindak sebagai sumber arus tetap.

Kedua, Apabila Vg tidak sama dengan 0, Terapkan Vg negatif dan Vds berbeza. Lebar kawasan penipisan meningkat, saluran menjadi sempit dan rintangan meningkat. Arus saliran yang lebih sedikit mengalir & mencapai tahap tepu. Oleh kerana Vg negatif, tahap tepu menurun, Id menurun. Voltan pin-off terus menurun. Oleh itu ia dipanggil peranti terkawal voltan.

Ciri-ciri JFET:

Ciri-ciri menunjukkan kawasan yang berbeza seperti berikut:

Wilayah Ohmik: Vgs = 0, lapisan penipisan kecil.

Cut-Off Region: Juga dikenali sebagai kawasan pinch off, kerana rintangan saluran adalah maksimum.

Ketepuan atau Kawasan Aktif: Dikendalikan oleh voltan sumber gerbang di mana voltan sumber saliran lebih rendah.

Kawasan Pecahan: Voltan antara longkang dan sumber tinggi menyebabkan kerosakan pada saluran resistif.

P-Channel JFET:

p-channel JFET beroperasi sama dengan n-channel JFET tetapi beberapa pengecualian berlaku iaitu, Oleh kerana lubang, arus saluran positif & polariti voltan Biasing perlu dibalikkan.

Salirkan arus di kawasan aktif:

Id = Ids

Rintangan saluran sumber longkang: Rds = delta Vds / delta Id

Transistor Kesan Medan Oksida Logam (MOSFET):

Transistor Kesan Medan Logam Oksida juga dikenali sebagai transistor kesan medan terkawal voltan. Di sini, elektron gerbang oksida logam bertebat elektrik dari saluran-n & saluran-p oleh lapisan nipis silikon dioksida yang disebut sebagai kaca.

Arus antara longkang dan sumber berkadar terus dengan voltan masukan.

Ia adalah tiga peranti terminal iaitu, gate, drain & source. Terdapat dua jenis MOSFET dengan berfungsi saluran iaitu, p-channel MOSFET & n-channel MOSFET.

Terdapat dua bentuk transistor kesan medan oksida logam iaitu, Jenis Penurunan & Jenis Peningkatan.

Jenis Penipisan : Ia memerlukan Vgs, voltan sumber gerbang untuk mematikan & mod penipisan sama dengan suis tertutup yang biasanya.

Vgs = 0, Jika Vgs positif, elektron lebih banyak & jika Vgs negatif, elektron kurang.

Jenis Peningkatan: Ia memerlukan Vgs iaitu voltan sumber gerbang untuk menghidupkan & mod peningkatan sama dengan suis yang biasanya terbuka.

Di sini, terminal tambahan adalah substrat yang digunakan dalam pembumian.

Voltan sumber gerbang (Vgs) lebih besar daripada voltan Ambang (Vth)

Kaedah Biasing Untuk Transistor:

Biasing dapat dilakukan dengan dua kaedah iaitu, biasing ke depan dan bias terbalik sedangkan bergantung pada biasing, terdapat empat rangkaian bias yang berlainan seperti berikut:

Bias Dasar Tetap dan Bias Rintangan Tetap:

Dalam rajah tersebut, perintang asas Rb dihubungkan antara pangkalan dan Vcc. Persimpangan pemancar asas didorong ke hadapan kerana penurunan voltan Rb yang mengarah ke aliran Ib melaluinya. Di sini Ib diperoleh daripada:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

Ini menghasilkan faktor kestabilan (beta +1) yang menyebabkan kestabilan terma rendah. Di sini ungkapan voltan dan arus iaitu, Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = Beta Ib Ie = Ic

Bias Maklum Balas Pemungut:

Dalam rajah ini, perintang asas Rb dihubungkan merentasi pemungut dan terminal asas transistor. Oleh itu voltan asas Vb dan voltan pengumpul Vc serupa antara satu sama lain dengan ini

Vb = Vc-IbRb Di mana, Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc

Dengan persamaan ini, Ic menurunkan Vc, yang mengurangkan Ib, secara automatik mengurangkan Ic.

Di sini, (beta +1) faktor akan menjadi kurang dari satu dan Ib membawa untuk mengurangkan penguatan penguat.

Jadi, voltan dan arus boleh diberikan sebagai-

Vb = Vbe Ic = beta Ib Ie hampir sama dengan Ib

Bias Maklum Balas Dwi:

Dalam rajah ini, ia adalah bentuk yang diubahsuai di atas litar asas maklum balas pengumpul. Kerana ia mempunyai litar tambahan R1 yang meningkatkan kestabilan. Oleh itu, peningkatan rintangan asas membawa kepada variasi dalam beta iaitu, kenaikan

Sekarang, I1 = 0.1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = beta Ib Ie hampir sama dengan Ic

Memperbaiki Bias Dengan Perintang Pemancar:

Dalam rajah ini, ia sama dengan litar bias tetap tetapi ia mempunyai perintang pemancar tambahan yang disambungkan. Ic meningkat kerana suhu, Ie juga meningkat yang sekali lagi meningkatkan penurunan voltan di Re. Ini mengakibatkan pengurangan Vc, mengurangkan Ib yang membawa iC kembali ke nilai normalnya. Kenaikan voltan berkurang dengan kehadiran Re.

Sekarang, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie hampir sama dengan Ic

Bias Pemancar:

Dalam rajah ini, terdapat dua voltan bekalan Vcc & Vee yang sama tetapi bertentangan dalam kekutuban. Di sini, Vee didorong ke depan ke persimpangan pemancar asas oleh Re & Vcc adalah bias terbalik ke persimpangan asas pemungut.

Sekarang, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie hampir sama dengan Ib Where, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe

Yang memberikan titik operasi yang stabil.

Bias Maklum Balas Pemancar:

Dalam gambar ini, ia menggunakan kedua-dua pengumpul sebagai maklum balas & maklum balas pemancar untuk kestabilan yang lebih tinggi. Kerana aliran arus pemancar Ie, penurunan voltan berlaku di perintang pemancar Re, oleh itu persimpangan asas pemancar akan menjadi bias ke hadapan. Di sini, suhu meningkat, Ic meningkat, Ie juga meningkat. Ini membawa kepada penurunan voltan pada Re, voltan pengumpul Vc menurun & Ib juga menurun. Ini menyebabkan keuntungan output akan dikurangkan. Ungkapan dapat diberikan sebagai:

Irb = 0.1 Ic = Ib + I1 Ve = IeRe = 0.1Vcc Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc Vb = Vbe + Ve = I ₁ R1 = Vc- (I ₁ + Ib0Rb) Ic = beta Ib Ie hampir sama kepada saya c

Bias Pembahagi Voltan:

Dalam rajah ini, ia menggunakan bentuk pembahagi voltan perintang R1 & R2 untuk membiaskan transistor. Bentuk voltan pada R2 akan menjadi voltan asas kerana ke depan memihak persimpangan pemancar asas. Di sini, I2 = 10Ib.

Ini dilakukan untuk mengabaikan arus pembahagi voltan dan perubahan berlaku dalam nilai beta.

Ib = Vcc R2 / R1 + R2 Ve = Ie Re Vb = I2 R2 = Vbe + Ve

Ic menolak perubahan kedua-dua beta & Vbe yang menghasilkan faktor kestabilan 1.Dalam hal ini, Ic meningkat dengan kenaikan suhu, Ie meningkat dengan kenaikan voltan pemancar Ve yang mengurangkan voltan asas Vbe. Ini mengakibatkan penurunan arus dan sumber arus asas kepada nilai sebenarnya.

Aplikasi Transistor

Transistor untuk sebahagian besar bahagian digunakan dalam aplikasi elektronik seperti voltan dan penguat kuasa.
Digunakan sebagai suis di banyak litar.
Digunakan dalam membuat litar logik digital iaitu, DAN, BUKAN dll.
Transistor dimasukkan ke dalam segalanya, iaitu bahagian atas dapur ke komputer.
Digunakan dalam mikropemproses sebagai cip di mana berbilion transistor disatukan di dalamnya.
Pada hari-hari sebelumnya, ia digunakan di radio, peralatan telefon, kepala pendengaran dll.
Juga, mereka digunakan lebih awal dalam tabung vakum dalam ukuran besar.
Mereka digunakan dalam mikrofon untuk mengubah isyarat suara menjadi isyarat elektrik juga.