Tranzistorius yra puslaidininkinis įtaisas, atliekantis svarbų vaidmenį šiuolaikinėje elektronikoje. Jį XX a. viduryje išrado Williamas Shockley, Johnas Bardeenas ir Walteris Brattainas, todėl įvyko technologijų revoliucija. Tranzistoriai yra būtini daugelio elektroninių prietaisų, nuo paprastų relių iki pažangių kompiuterių, konstrukcijoje. Trumpai tariant, tranzistorius yra pagrindinis statybinis blokas, leidžiantis valdyti srovės tekėjimą elektroninėse grandinėse.
Bipoliniai tranzistoriai (BJT) yra vieni iš plačiausiai naudojamų tranzistorių tipų, pasižymintys dideliu srovės stiprinimu ir geromis dažnio charakteristikomis. Jie susideda iš trijų sričių - emiterio, bazės ir kolektoriaus, bei turi dvi PN sankryžas. Struktūriškai bipolinis tranzistorius gali būti NPN arba PNP tipo. Šių tranzistorių veikimas pagrįstas srovių tarpusavio priklausomybe, ypač bazinės srovės įtaka kolektoriaus srovei.
Bipolinio tranzistoriaus struktūra ir srovių tarpusavio priklausomybė
Bipolinio tranzistoriaus viduryje yra bazinė sritis, kurioje vyksta valdymas. Elektros srovė, teka per tranzistorių nuo emiterio į kolektorių, tačiau jos dydis priklauso nuo bazinės srovės. Bazės srovė yra santykinai maža, tačiau ji kontroliuoja daug didesnę kolektoriaus srovę. Tai reiškia, kad pakeitus bazinę srovę, galima žymiai moduliuoti kolektoriaus srovę, todėl tranzistorius gali veikti kaip stiprintuvas arba jungiklis.
Svarbu pabrėžti, kad tranzistoriaus srovės nėra nepriklausomos. Didėjant bazinei srovei, ji pritraukia daugiau elektronų iš emisijos srities, kad patektų į bazinę sritį. Dėl to didėja elektronų skaičius, galintis pereiti į kolektoriaus sritį, o tai padidina kolektoriaus srovę. Priešingai, sumažėjus bazinei srovei, kolektoriaus srovė taip pat mažėja arba gali visiškai nutrūkti.
Tranzistoriaus veikimo principas
Tranzistoriaus veikimo principas yra grindžiamas puslaidininkinių medžiagų PN sandūros charakteristikomis. PN sandūroje dėl koncentracijų skirtumo tarp elektronų ir skylių susidaro įtaisytas elektrinis laukas, kuris riboja laisvą krūvininkų judėjimą.
Taip pat skaitykite: Tarpusavio priklausomybės įtaka santykiams
Tačiau, kai prie PN sandūros prijungiama tinkama išorinė įtampa, ši pusiausvyros būsena sutrinka, ir krūvininkai pradeda judėti per sandūrą, sukuriant srovę. Bipoliniai tranzistoriai naudoja šią savybę, kad valdytų srovės tekėjimą nuo emiterio iki kolektoriaus, moduliuodami bazinę srovę.
Konkrečiame pavyzdyje, didėjant bazinei srovei, padidėja elektronų tiekimas iš emiterio į bazę, dėl ko daugiau elektronų gali įveikti potencialų barjerą tarp bazės ir kolektoriaus ir patekti į kolektorių, formuodami stiprinamą kolektoriaus srovę. Tokio proceso dėka tranzistorius gali veikti kaip srovės stiprintuvas.
Bipolinio tranzistoriaus tipus ir jų pritaikymas
Bipoliniai tranzistoriai yra suskirstyti į du pagrindinius tipus pagal jungčių išdėstymą: NPN ir PNP. Abu tipai turi tą pačią konstrukciją, tačiau jų srovės kryptys ir jungčių įtampų ženklai skiriasi.
BJT dažniausiai naudojami analoginėse ir skaitmeninėse grandinėse kaip signalo stiprintuvai ir elektroniniai jungikliai. Jų gebėjimas valdyti didelę kolektoriaus srovę nedidelės bazinės srovės pagalba leidžia efektyviai stiprinti silpnus elektrinius signalus.
Bipolinio tranzistoriaus darbo būsenos
Tranzistorius gali veikti keliomis būsenomis, priklausomai nuo jungčių įtampų:
Taip pat skaitykite: Visuomenės įtaka individams
- Įjungimo (aktyviojo) būsena: emiterio baza sankryža yra į priekį įtampos paduodama, kolektoriaus baza sankryža yra atvirkštinė. Šioje būsenoje tranzistorius stiprina srovę.
- Išjungimo būsena: emiterio baza sankryža yra atvirkštinė, ir kolektoriaus baza sankryža taip pat atsijungusi. Srovė tarp emiterio ir kolektoriaus yra labai maža arba visiškai nutrūkusi.
- Prisotinimo būsena: tranzistorius veikia kaip jungiklis, visiškai atverdamas kelią srovei tarp emiterio ir kolektoriaus.
Įprastai silicio bipolinio tranzistoriaus emiterio bazės sankryžos įtampa yra apie 0,7 V, o germanio tranzistoriaus - apie 0,3 V, kai jis dirba aktyvioje būsenoje.
Tranzistoriaus srovių matavimas ir identifikacija
Norint nustatyti tranzistoriaus tipą, kaiščius ir medžiagą, dažnai naudojamas multimetras. Pavyzdžiui, matuojant nuolatinės srovės įtampas trijų tranzistoriaus kaiščių atžvilgiu žemės potencialo galima spręsti apie tranzistoriaus tipą (NPN ar PNP) ir jo užkalbėjimą. Toks matavimas reikalingas, siekiant tinkamai įjungti tranzistorių grandinėse.
Kiti tranzistorių tipai ir palyginimas su bipoliniais tranzistoriais
Be bipolinių tranzistorių, plačiai naudojami ir lauko efekto tranzistoriai (FET), kurie yra įtampa valdomi ir veikia kitu principu. FET moduliuoja krūvininkų srautą kanale naudojant elektrinį lauką, valdytą užtvaros įtampa (vartais). Tarp FET tipų yra JFET ir MOSFET, kurių pastarasis yra svarbus integrinėse grandinėse dėl didelės įėjimo varžos ir mažo triukšmo.
Bipoliniai tranzistoriai pasižymi dideliu srovės stiprinimu, bet reikalauja kontrolinės srovės. FET tranzistoriai valdomi įtampa, todėl juos lengviau integruoti ir naudoti daugelyje skaitmeninių grandinių.
Tranzistoriaus svarba ir ateities perspektyvos
Tranzistoriai yra pagrindinis šiuolaikinės elektronikos elementas, jų išradimas sudarė prielaidas miniatiūrizacijai, dideliam patikimumui ir energijos taupymui. Nors bipoliniai tranzistoriai ir toliau plačiai taikomi, mokslininkai tiria naujas technologijas, tokias kaip kvantiniai tranzistoriai ir lankstūs tranzistoriai, kurie gali atverti visiškai naujas galimybes elektronikoje.
Taip pat skaitykite: Lytis, socialinės kategorijos ir intersekcionalumo teorija
Kvantiniai tranzistoriai panaudoja kvantinius reiškinius, leidžiančius kurti įrenginius su didesne skaičiavimo galia ir mažesnėmis energijos sąnaudomis. Lankstūs tranzistoriai, tuo tarpu, žada naujas pritaikymo sritis nešiojamos elektronikos ir medicinos prietaisuose.
Mūsų svetainėje DACPOL rasite platų elektroninių komponentų asortimentą, įskaitant bipolinius tranzistorius, kurie yra būtini kuriant įvairias elektronines sistemas. Profesionali pagalba renkantis tinkamą tranzistorių leidžia pasirinkti sprendimą, puikiai atitinkantį jūsų poreikius.
tags: #bipoliarinio #tranzistoriaus #sroviu #tarpusavio #priklausomybe