Av Kevin Beck – Uppdaterad 30 augusti 2022

alan64/iStock/GettyImages

Termen transistor kombinerar "överföring" och "varistor", vilket återspeglar dess tidiga roll vid överföring av spänning samtidigt som motståndet varierar. Transistorer är de grundläggande byggstenarna i modern elektronik, analogt med DNA inom biologi. De är klassificerade i två huvudfamiljer:bipolära övergångstransistorer (BJT) och fälteffekttransistorer (FET). Den här artikeln fokuserar på BJT.

Typer av bipolära kopplingstransistorer

BJT finns i två grundläggande konfigurationer, NPN och PNP, definierade av sekvensen av halvledarskikt av N-typ och P-typ. En NPN-transistor består av en tunn P-region inklämd mellan två N-regioner. De två PN-övergångarna kan vara framåt- eller bakåtförspända, vilket ger enheten dess karakteristiska beteende.

Terminalnamn och struktur

Varje BJT har tre terminaler:emitter (E), bas (B) och kollektor (C). I en NPN-enhet är kollektorn fäst vid ett N-skikt, basen till det mellersta P-skiktet och emittern till det andra N-skiktet. P-regionen är lätt dopad, medan N-skiktet närmast emittern är kraftigt dopat. Eftersom de två N-skikten skiljer sig åt i doping och geometri kan de inte bytas ut.

Common-Emitter Configuration

Det mest använda driftläget är konfigurationen för gemensam sändare (CE). I denna uppställning påläggs en spänning mellan basen och emittern (V_BE) och mellan kollektorn och emittern (V_CE). Emitterterminalen fungerar som utgång och levererar den förstärkta strömmen till resten av kretsen.

Elektriska relationer

Ingångs- och utgångsströmmarna är länkade av transistorns strömförstärkning, β (beta). Matematiskt:

I_B = I_0 \frac{e^{V_{BE}/V_T}}{V_T - 1}

I_C = \beta I_B

Här är I_B basströmmen, I_C kollektorströmmen, I_0 mättnadsströmmen, V_T den termiska spänningen och β strömförstärkningsfaktorn. Dessa ekvationer beskriver hur en liten basström styr en större kollektorström.

Att förstå dessa grunder utrustar ingenjörer att designa tillförlitliga förstärkningssteg och omkopplingskretsar.