Olika typer av transistorer och deras funktion

Eftersom vår hjärna består av 100 miljarder celler som kallas neuroner som används för att tänka och memorera saker. Liksom som dator har också miljarder små hjärnceller som heter Transistors. Den består av kemiskt elementextrakt från sand som kallas kisel. Transistorer förändrar elektronikteorin radikalt eftersom den har designats mer än ett halvt sekel tidigare av John Bardeen, Walter Brattain och William Shockley.

Så vi kommer att berätta hur de fungerar eller vad de egentligen är?

Vad är transistorer?

Dessa anordningar består av halvledarmaterial som vanligtvis används för förstärkning eller omkopplingsändamål, det kan också användas för att styra flödet av spänning och ström. Den används också för att förstärka insignalerna till utsträckningssignalen. En transistor är vanligtvis en halvledarelektronisk enhet som består av halvledande material. Den elektroniska strömcirkulationen kan ändras genom tillsats av elektroner. Denna process ger spänningsvariationer som påverkar proportionellt många variationer i utgångsströmmen, vilket ger förstärkning. Inte alla utom de flesta elektroniska enheter innehåller en eller flera typer av transistorer. Några av transistorerna placeras individuellt eller annars generellt i integrerade kretsar som varierar beroende på deras tillståndstillämpningar.

"Transistor är en komponent av trebensinsektyp, som placeras var för sig i vissa enheter men i datorer är den förpackad i miljontals nummer i små mikrochips"

Vad består en transistor av?

Transistor består av tre lager halvledare, som har en förmåga att hålla ström. Det elektriskt ledande materialet som kisel och germanium har förmågan att transportera elektricitet mellan ledare och isolator som var innesluten av plasttrådar. Halvledande material behandlas med någon kemisk procedur som kallas dopning av halvledaren. Om kisel dopas med arsenik, fosfor och antimon, kommer det att få extra laddningsbärare, dvs. elektroner, är kända som N-typ eller negativ halvledare medan om kisel dopas med andra föroreningar som bor, gallium, aluminium, kommer det färre laddningsbärare, dvs hål, är kända som en P-typ eller positiv halvledare.

Hur fungerar transistor?

Arbetskonceptet är huvuddelen för att förstå hur man använder en transistor eller hur den fungerar? Det finns tre terminaler i transistorn:

• Bas: Det ger bas till transistorelektroderna.

• Emitter: Laddare som avges av detta.

• Samlare: Avgiftsföretag som samlas in av detta.

Om transistorn är av NPN-typ, måste vi applicera en spänning på 0,7 v för att utlösa den och när spänningen som appliceras på basstiftet slås transistorn PÅ vilket är det förspända tillståndet och strömmen börjar strömma genom kollektorn till sändaren område). När transistorn är i omvänd förspänt tillstånd eller basstiften är jordad eller utan spänning på den förblir transistorn i OFF-tillstånd och tillåter inte strömflödet från kollektorn till sändaren (även kallad avskärningsregion).

Om transistorn är PNP-typ är den normalt i PÅ-läge men inte att säga perfekt på tills basstiftet blir perfekt jordat. Efter jordning av basstiftet är transistorn i omvänd förspänt tillstånd eller sägs vara PÅ. Eftersom tillförseln till basstiftet slutar leda ström från kollektor till emitter och transistorn sägs vara i FRÅN-tillstånd eller förspänt tillstånd.

För att skydda transistorn ansluter vi ett motstånd i serie med det, för att hitta värdet på det motståndet använder vi formeln nedan:

R _B = V _BE / I _B

Olika typer av transistorer:

Främst kan vi dela upp transistorn i två kategorier Bipolär kopplings-transistor (BJT) och fälteffekt-transistor (FET). Vidare kan vi dela det som nedan:

Bipolär anslutningstransistor (BJT)

En bipolär övergångstransistor består av dopad halvledare med tre terminaler, dvs bas, emitter och kollektor. I denna procedur är båda hål och elektroner inblandade. En stor mängd ström som passerar i kollektor till emitter växlar upp genom att modifiera liten ström från bas till emitterterminaler. Dessa kallas också som strömstyrda enheter. NPN och PNP är två huvuddelar av BJT som vi diskuterade tidigare. BJT slås på genom att ge input till basen eftersom den har lägsta impedans för alla transistorer. Förstärkningen är också högst för alla transistorer.

De typer av BJT är som följer:

1. NPN-transistor:

I NPN-transistorns mittregion, dvs basen är av p-typ och de två yttre regionerna, dvs. emitter och kollektor, är av n-typ.

I framåt aktivt läge är NPN-transistorn partisk. Genom likströmskällan Vbb kommer basen till emitterkorsningen att vara förspänd. Därför minskar utarmningsregionen vid denna korsning. Samlaren till basförbindelsen är omvänd förspänd, uttömningsregionen för kollektorn till basen kommer att ökas. De flesta laddningsbärare är elektroner för sändare av n-typ. Basemitterkorsningen är förspänd så att elektroner rör sig mot basregionen. Därför medför detta att emittern strömmen le. Basområdet är tunt och lätt dopat av hål, elektron-hålkombination bildas och vissa elektroner förblir i basregionen. Detta orsakar mycket liten basström Ib. Baskollektorkopplingen är omvänd förspänd till hål i basregionen och elektroner i kollektorregionen men den är framåtförspänd till elektroner i basregionen. Återstående elektroner i basregionen som lockas av kollektorterminalen orsakar kollektorström Ic. Kolla mer om NPN Transistor här.

2. PNP-transistor:

I PNP-transistorns mittregion, dvs basen är av n-typ och de två yttre regionerna, dvs samlare och emitter är av p-typ.

Som vi diskuterade ovan i NPN-transistor fungerar den också i aktivt läge. De flesta laddningsbärare är hål för sändare av p-typ. För dessa hål kommer basutsändarkopplingen att vara förspänd framåt och rör sig mot basregionen. Detta orsakar emitterströmmen Ie. Basregionen är tunn och lätt dopad av elektroner, en kombination av elektron-hål bildas och vissa hål förblir i basregionen. Detta orsakar mycket liten basström Ib. Basuppsamlarkopplingen är omvänd förspänd till hål i basregionen och hål i kollektorregionen men den är förspänd framåt mot hål i basregionen. Återstående hål i basregionen som lockas av kollektorterminalen orsakar kollektorström Ic. Kolla mer om PNP-transistor här.

Vad är transistorkonfigurationer?

Generellt finns det tre typer av konfigurationer och deras beskrivningar med avseende på vinst är följande:

Common Base (CB) -konfiguration: Den har ingen strömförstärkning men har spänningsförstärkning.

Common Collector (CC) Configuration: Den har strömförstärkning men ingen spänningsförstärkning.

Common Emitter (CE) -konfiguration: Den har strömförstärkning och spänningsförstärkning båda.

Transistor Common Base (CB) konfiguration:

I denna krets är basen placerad gemensam för både ingång och utgång. Den har låg ingångsimpedans (50-500 ohm). Den har hög utgångsimpedans (1-10 mega ohm). Spänningar mätt med avseende på basterminaler. Så, ingångsspänning och ström kommer att vara Vbe & Ie och utgångsspänning och ström kommer att vara Vcb & Ic.

Nuvarande vinst kommer att vara mindre än enhet, dvs. alfa (dc) = Ic / Ie
Spänningsförstärkningen blir hög.
Effektförstärkningen blir genomsnittlig.

Transistor Common Emitter (CE) -konfiguration:

I denna krets är sändaren gemensam för både ingång och utgång. Ingångssignalen appliceras mellan bas och sändare och utsignalen appliceras mellan samlare och sändare. Vbb & Vcc är spänningarna. Den har hög ingångsimpedans, dvs (500-5000 ohm). Den har låg utgångsimpedans, dvs. (50-500 kilo ohm).

Nuvarande vinst kommer att vara hög (98), dvs beta (dc) = Ic / Ie
Effektförstärkning är upp till 37db.
Effekten kommer att vara 180 grader ur fas.

Transistor Common Collector Configuration:

I denna krets är kollektorn placerad gemensam för både ingång och utgång. Detta är också känt som emitterföljare. Den har hög ingångsimpedans (150-600 kilo ohm). Den har låg utgångsimpedans (100-1000 ohm).

Nuvarande förstärkning kommer att vara hög (99).
Spänningsförstärkningen blir mindre än enhet.
Effektförstärkningen blir genomsnittlig.

Fälteffekttransistor (FET):

Field Effect Transistor innehåller de tre regionerna som en källa, en grind, ett avlopp. De kallas spänningsstyrda enheter eftersom de styr spänningsnivån. För att kontrollera det elektriska beteendet, kan det externt applicerade elektriska fältet väljas, det är därför som kallas fälteffekttransistorer. I detta strömmar ström på grund av majoritetsladdningsbärare, dvs elektroner, därmed också kända som den unipolära transistorn. Den har huvudsakligen hög ingångsimpedans i megaohm med låg frekvensledningsförmåga mellan avlopp och källa som styrs av elektriska fält. FETs är mycket effektiva, kraftfulla och lägre i kostnad.

Fälteffekttransistorer är av två typer, dvs Junction field effect transistors (JFET) och Metal oxid field effect transistors (MOSFET). Strömmen passerar mellan de två kanalerna som heter n-kanal och p-kanal.

Junction Field Effect Transistor (JFET)

Korsningsfälteffekttransistorn har ingen PN-korsning men i stället för halvledarmaterial med hög resistivitet bildar de kiselkanaler av n & p-typ för flödet av flertalet laddningsbärare med två terminaler antingen dränerade eller en källterminal. I n-kanal är strömflödet negativt medan i p-kanalström är positivt.

Arbeta med JFET:

Det finns två typer av kanaler i JFET som heter: n-kanal JFET & p-kanal JFET

N-kanal JFET:

Här måste vi diskutera om huvudsaklig drift av n-kanal JFET för två villkor enligt följande:

Först, när Vgs = 0, Applicera liten positiv spänning på avloppsterminalen där Vds är positiv. På grund av denna applicerade spänning Vds strömmar elektroner från källa till dränering och orsakar dräneringsström Id. Kanal mellan avlopp och källa fungerar som motstånd. Låt n-kanalen vara enhetlig. Olika spänningsnivåer inställda av avloppsström Id och flyttar från källa till avlopp. Spänningarna är högst vid avloppsterminalen och lägst vid källterminalen. Avloppet är omvänd förspänt så utarmningsskiktet är bredare här.

Vds ökar, Vgs = 0 V

Tömningsskiktet ökar, kanalbredden minskar. Vds ökar vid nivå där två utarmningsregioner berör, detta tillstånd kallat nyp-av-process och orsakar nypning av spänning Vp.

Här sjunker Id-av till 0 MA & Id når mättnadsnivå. Id med Vgs = 0 känd som dräneringskällmättnadsström (Idss). Vds ökade vid Vp där aktuell Id förblir densamma och JFET fungerar som en konstant strömkälla.

För det andra, när Vgs inte är lika med 0, Tillämpa negativa Vgs och Vds varierar. Bredden på utarmningsområdet ökar, kanalen blir smal och motståndet ökar. Mindre avloppsström flyter och når upp till mättnadsnivå. På grund av negativa Vgs minskar mättnadsnivån, Id minskar. Nyp - avspänningen sjunker kontinuerligt. Därför kallas det spänningsstyrd enhet.

Egenskaper för JFET:

Egenskaperna som visas olika regioner som är som följer:

Ohmisk region: Vgs = 0, utarmningsskikt liten.

Cut-Off Region: Även känd som nypa region, eftersom kanalresistansen är maximal.

Mättnad eller aktiv region: Styrs av grindkällspänning där avloppskällans spänning är mindre.

Uppdelningsområde: Spänningen mellan avlopp och källa är hög orsak till nedbrytning i resistiv kanal.

P-kanal JFET:

p-kanal JFET fungerar på samma sätt som n-kanal JFET men vissa undantag inträffade, dvs på grund av hål är kanalströmmen positiv och förspänningspolariteten måste omvändas.

Töm ström i aktiv region:

Id = Idss

Avloppskällans motstånd: Rds = delta Vds / delta Id

Metal Oxide Field Effect Transistor (MOSFET):

Metalloxidfälteffekttransistor är också känd som spänningskontrollerad fälteffekttransistor. Här isoleras metalloxidgrindelektroner elektriskt från n-kanal och p-kanal med ett tunt lager kiseldioxid benämnt glas.

Strömmen mellan avlopp och källa är direkt proportionell mot ingångsspänningen.

Det är en tre terminal enhet, dvs gate, drain & source. Det finns två typer av MOSFET genom funktion av kanaler, dvs p-kanal MOSFET och n-kanal MOSFET.

Det finns två former av metalloxidfälteffekttransistor, dvs. utarmningstyp och förstärkningstyp.

Utarmningstyp: Det kräver Vgs, dvs gate-source-spänningen för att stängas av och utarmningsläget är lika med normalt stängd switch.

Vgs = 0, Om Vgs är positiv är elektroner mer & om Vgs är negativ är elektroner mindre.

Förbättringstyp: Det kräver Vgs, dvs att grindkällans spänning är påslagen och förstärkningsläget är lika med normalt öppen brytare.

Här är den extra terminalen substrat som används vid jordning.

Portkällspänning (Vgs) är större än tröskelspänningen (Vth)

Sätt för förspänning för transistorer:

Förspänning kan göras med de två metoderna, dvs framåtförspänning och omvänd förspänning medan beroende på förspänning finns det fyra olika förspänningskretsar enligt följande:

Fast basförspänning och fast motståndsförspänning:

I figuren är basmotståndet Rb anslutet mellan basen och Vcc. Basemitterförbindelsen är förspänd framåt på grund av spänningsfallet Rb som leder till att strömma Ib genom den. Här erhålls Ib från:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb

Detta resulterar i stabilitetsfaktor (beta +1) vilket leder till låg termisk stabilitet. Här uttrycken av spänningar och strömmar, dvs.

Vb = Vbe = Vcc-IbRb Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce Ic = Beta Ib Ie = Ic

Bias för samlarfeedback:

I denna figur är basmotståndet Rb anslutet över transistorns kollektor och basterminal. Därför liknar basspänningen Vb och kollektorspänningen Vc varandra av detta

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

Genom dessa ekvationer minskar Ic Vc, vilket reducerar Ib, automatiskt Ic- reducerande.

Här kommer (beta +1) faktor att vara mindre än en och Ib leder till att förstärka förstärkningen.

Så, spänningar och strömmar kan ges som-

Vb = Vbe Ic = beta Ib Ie är nästan lika med Ib

Dual Feedback Bias:

I denna figur är det den modifierade formen över baskretsen för kollektoråterkoppling. Eftersom den har ytterligare krets R1 som ökar stabiliteten. Därför ökar basmotståndet till variationerna i beta, dvs förstärkning.

Nu, I1 = 0,1 Ic Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb Ic = beta Ib Ie är nästan lika med Ic

Fast förspänning med emittermotstånd:

I den här figuren är det samma som en fast förspänningskrets men den har ett extra emittermotstånd Re-anslutet. Ic ökar på grund av temperatur, Ie ökar också vilket återigen ökar spänningsfallet över Re. Detta resulterar i minskning av Vc, minskar Ib vilket återför iC till sitt normala värde. Spänningsförstärkningen minskar genom närvaro av Re.

Nu, Ve = Ie Re Vc = Vcc - Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie är nästan lika med Ic

Emitter Bias:

I denna figur finns det två matningsspänningar Vcc & Vee är lika men motsatta i polaritet. Här är Vee framåt förspänd till basemitterkorsningen av Re & Vcc är omvänd förspänd till kollektorbaskorsningen.

Nu, Ve = -Vee + Ie Re Vc = Vcc- Ic Rc Vb = Vbe + Ve Ic = beta Ib Ie är nästan lika med Ib där, Re >> Rb / beta Vee >> Vbe

Vilket ger en stabil driftspunkt.

Bias för återkoppling av sändare:

I den här figuren använder den både samlare som feedback och sändaråterkoppling för högre stabilitet. På grund av flödet av emitterström Ie inträffar spänningsfallet över emittermotståndet Re, därför kommer emitterbasförbindelsen att vara förspänd. Här ökar temperaturen, Ic ökar, dvs ökar också. Detta leder till ett spänningsfall vid Re, kollektorspänningen Vc minskar och Ib minskar också. Detta resulterar i att utgångsförstärkningen kommer att minskas. Uttrycken kan ges som:

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 är nästan lika till I c

Spänningsdelare Bias:

I den här figuren använder den spänningsdelaren av motståndet R1 och R2 för att förspänna transistorn. Spänningsformerna vid R2 kommer att vara basspänning då den förspänner bas-emitter-korsningen. Här är I2 = 10Ib.

Detta görs för att försumma spänningsdelarströmmen och förändringar sker i beta-värdet.

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

Ic motstår förändringarna i både beta & Vbe, vilket resulterar i en stabilitetsfaktor på 1. I detta ökar Ic med temperaturökning, dvs. ökar med ökning av emitterspänning Ve som minskar basspänningen Vbe. Detta resulterar i en minskning av basströmmen ib och ic till dess verkliga värden.

Tillämpningar av transistorer

Transistorer för de flesta delarna används i elektronisk applikation såsom spännings- och effektförstärkare.
Används som omkopplare i många kretsar.
Används för att skapa digitala logiska kretsar, dvs, AND, NOT etc.
Transistorer sätts in i allt, dvs kaminer till datorerna.
Används i mikroprocessorn som chips där miljarder transistorer är integrerade i den.
Tidigare använts de i radio, telefonutrustning, hörselhuvud etc.
De används också tidigare i vakuumrör i stora storlekar.
De används i mikrofoner för att också ändra ljudsignaler till elektriska signaler.