2ο Μάθημα
Αρχή Λειτουργίας του Τρανζίστορ
Στο δεύτερο μάθημα η ενότητα για την οποία θα μιλήσουμε είναι η αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ.
Η λειτουργία του τρανζίστορ βασίζεται στην εκπομπή φορέων από τον εκπομπό και την συλλογή τους από τον συλλέκτη. Για να γίνει κατανοητή η λειτουργία του τρανζίστορ θα πάρουμε το τρανζίστορ τύπου NPN (σχ.4.1.3), όπου θα χρησιμοποιήσουμε την συμβατική φορά των ρευμάτων. Θεωρούμε ότι η δίοδος του εκπομπού είναι ορθά πολωμένα. Όταν η τάση της βάσης του εκπομπού (VBE) είναι μικρότερη από 0,7V (για τρανζίστορ πυριτίου) δεν περνάει το ρεύμα από την βάση προς τον εκπομπό. Στην περίπτωση που η τάση της βάσης ξεπεράσει τα 0,7V τότε θα κινηθούν ελεύθερα τα ηλεκτρόνια από τον εκπομπό προς την βάση και θα κινούνται ελεύθερα και οι οπές από την βάση προς τον εκπομπό.
Η βάση, όπως γνωστοποιείται, αποτελείται από ένα λεπτό στρώμα ημιαγωγού του τύπου-P, το οποίο είναι λιγότερο πλουτισμένο από ότι ο εκπομπός. Η επαφή του συλλέκτη, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.1.3, είναι ανάστροφα πολωμένη και μειώνει σημαντικά το εύρος της βάσης. Σε όλα αυτά το αποτέλεσμα τους είναι ότι έχουμε αύξηση του ποσοστού των ηλεκτρονίων τα οποία δεν παραμένουν στον χώρο της βάσης, αλλά θα περάσουν στον χώρο της επαφής του συλλέκτη. Το ηλεκτρικό πεδίο στην περιοχή φορτίου χώρου του συλλέκτη έχει τέτοια φορά, ώστε να προωθεί τα ηλεκτρόνια στον συλλέκτη. Τα ηλεκτρόνια συλλέγονται από την επαφή του συλλέκτη και διαδίδουν το ρεύμα του συλλέκτη (IC).
Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια βρίσκονται και παραμένουνε στον χώρο της βάσης, μαζί με τις ελεύθερες οπές, οι οποίες περνάνε στην περιοχή του εκπομπού και δίνουν το ρεύμα βάσης (IB). Το ρεύμα αυτό ονομάζεται ρεύμα επανασύνδεσης γιατί γίνεται αλληλεξουδετέρωση ελεύθερων ηλεκτρονίων με ελεύθερες οπές στα διπολικά τρανζίστορ.
Για την λειτουργία του τρανζίστορ πρέπει ο αναγνώστης να ξέρει τα εξής:
1. Σε κανονική λειτουργία η επαφή εκπομπού είναι πάντα ορθά πολώμένη και η επαφή συλλέκτη είναι ανάστροφα πολωμένη.
2. Το ρεύμα συλλέκτη είναι περίπου ίσο με το ρεύμα του εκπομπού.
3. Το ρεύμα βάσης είναι πολύ μικρό.
Θεωρούμε τον τρανζίστορ ως κόμβο και βλέπουμε ότι στον πρώτο νόμο του kirchhoff διαπιστώνουμε ότι το ρεύμα του εκπομπού είναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων βάσης και συλλέκτη.
Το ποσοστό ελεύθερων φορέων του εκπομπού που φτάνει στον συλλέκτη και δίνει το ρεύμα συλλέκτη εκφράζεται από τον συντελεστή αDC (DC άλφα), ο οποίος ορίζεται ως το πηλίκο του ρεύματος του συλλέκτη προς το ρεύμα του εκπομπού.
Το ρεύμα βάσης είναι μικρό και το ρεύμα του συλλέκτη είναι μεγάλο, ορίζεται ένας συντελεστής ο οποίος ονομάζεται DC απολαβή ρεύματος βDC, ως το πηλίκο του ρεύματος συλλέκτη προς το ρεύμα βάσης.
Το βdc είναι ένας καθαρός αριθμός. Ο συντελεστής βDC δηλώνει πόσες φορές μεγαλύτερο ρεύμα μπορούμε να ελέγξουμε στο κύκλωμα του συλλέκτη μέσω ενός μικρού ρεύματος στο κύκλωμα της βάσης. Για δεδομένο ρεύμα βάσης IB, το ρεύμα του συλλέκτη προκύπτει από την σχέση:
Στο δεύτερο μάθημα η ενότητα για την οποία θα μιλήσουμε είναι η αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ.
Η λειτουργία του τρανζίστορ βασίζεται στην εκπομπή φορέων από τον εκπομπό και την συλλογή τους από τον συλλέκτη. Για να γίνει κατανοητή η λειτουργία του τρανζίστορ θα πάρουμε το τρανζίστορ τύπου NPN (σχ.4.1.3), όπου θα χρησιμοποιήσουμε την συμβατική φορά των ρευμάτων. Θεωρούμε ότι η δίοδος του εκπομπού είναι ορθά πολωμένα. Όταν η τάση της βάσης του εκπομπού (VBE) είναι μικρότερη από 0,7V (για τρανζίστορ πυριτίου) δεν περνάει το ρεύμα από την βάση προς τον εκπομπό. Στην περίπτωση που η τάση της βάσης ξεπεράσει τα 0,7V τότε θα κινηθούν ελεύθερα τα ηλεκτρόνια από τον εκπομπό προς την βάση και θα κινούνται ελεύθερα και οι οπές από την βάση προς τον εκπομπό.
Η βάση, όπως γνωστοποιείται, αποτελείται από ένα λεπτό στρώμα ημιαγωγού του τύπου-P, το οποίο είναι λιγότερο πλουτισμένο από ότι ο εκπομπός. Η επαφή του συλλέκτη, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.1.3, είναι ανάστροφα πολωμένη και μειώνει σημαντικά το εύρος της βάσης. Σε όλα αυτά το αποτέλεσμα τους είναι ότι έχουμε αύξηση του ποσοστού των ηλεκτρονίων τα οποία δεν παραμένουν στον χώρο της βάσης, αλλά θα περάσουν στον χώρο της επαφής του συλλέκτη. Το ηλεκτρικό πεδίο στην περιοχή φορτίου χώρου του συλλέκτη έχει τέτοια φορά, ώστε να προωθεί τα ηλεκτρόνια στον συλλέκτη. Τα ηλεκτρόνια συλλέγονται από την επαφή του συλλέκτη και διαδίδουν το ρεύμα του συλλέκτη (IC).
Για την λειτουργία του τρανζίστορ πρέπει ο αναγνώστης να ξέρει τα εξής:
1. Σε κανονική λειτουργία η επαφή εκπομπού είναι πάντα ορθά πολώμένη και η επαφή συλλέκτη είναι ανάστροφα πολωμένη.
2. Το ρεύμα συλλέκτη είναι περίπου ίσο με το ρεύμα του εκπομπού.
3. Το ρεύμα βάσης είναι πολύ μικρό.
Θεωρούμε τον τρανζίστορ ως κόμβο και βλέπουμε ότι στον πρώτο νόμο του kirchhoff διαπιστώνουμε ότι το ρεύμα του εκπομπού είναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων βάσης και συλλέκτη.
Το παρακάτω βίντεο θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε την λειτουργία ενός τρανζίστορ.
Η διαφορά μεταξύ ρεύματος εκπομπού και συλλέκτη θεωρείται αμελητέα;
ΑπάντησηΔιαγραφήΤο ρεύμα συλλέκτη είναι περίπου ίσο με το ρεύμα του εκπομπού. Οπότε ναι μπορούμε να πούμε ότι η διαφορά τους θεωρείται αμελητέα.
Διαγραφή