Transistoren gehören zu den wichtigsten und am weitesten verbreiteten Halbleitergeräten in der modernen Elektronik. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Verstärkung und Umschaltung elektrischer Signale. Einer der Hauptaspekte des Betriebs eines Transistors ist der Stromfluss, der seine eigene Bedeutung hat und seine Funktionalität bestimmt.
Es gibt verschiedene Schaltkreise und Prinzipien für die Aufnahme von Transistoren, mit denen Sie ihren Betrieb steuern und den Stromfluss optimieren können. Eines der gebräuchlichsten Einschaltschemata ist der Basis-Emitter (B-E) Inklusion. In dieser Schaltung fließt der Strom von der Basis zum Emitter des Transistors. Dank des Basisstroms kann der Transistor ein- und ausgeschaltet werden, wodurch der Kollektorstrom überwacht werden kann.
Kollektor-Emitter (C-E) Einschalten ist eine weitere wichtige Schaltung, die zur Verstärkung von Signalen verwendet wird. In dieser Schaltung fließt der Strom vom Kollektor zum Emitter des Transistors. Der Kollektorstrom ist deutlich größer als der Basisstrom. Mit dieser Schaltung ist es möglich, einen kleinen Signalstrom auf einen größeren Strom zu verstärken, was eine Schlüsselfunktion vieler Geräte ist.
Die Einbeziehung von Transistoren ist sehr wichtig für die Erstellung und Kontrolle elektrischer Schaltungen. Die Kenntnis der Einschaltschaltungen und der Stromwerte ermöglicht es Entwicklern, Transistoren effizient zu nutzen und in einer Vielzahl von Anwendungen anzuwenden.
Beschreibung der Transistoren und deren Zweck
Der Hauptzweck des Transistors besteht darin, elektrische Signale zu verstärken und zu steuern. Es ermöglicht Ihnen, den Fluss von elektrischem Strom basierend auf äußeren Einflüssen wie einer Änderung der Spannung oder der Größe eines anderen Stroms zu steuern.
Es gibt verschiedene Arten von Transistoren, einschließlich Bipolartransistoren (NPN und PNP), Feldtransistoren (N-Kanal und P-Kanal) und Integraltransistoren (MOSFETs).
Bipolartransistoren bestehen aus drei Schichten aus Halbleitermaterial: einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor. Sie arbeiten auf der Grundlage des Stromflusses zwischen Emitter und Kollektor, der durch den durch die Basis fließenden Strom gesteuert wird. Bipolartransistoren werden häufig in Verstärkern und Logikschaltungen verwendet.
FET-Transistoren haben eine Struktur, die auf der Bildung eines Kanals in einem durch eine externe Spannung gesteuerten Halbleitermaterial basiert. Sie haben einen hohen Eingangsimpedanz und einen geringen Stromverbrauch und werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich Verstärkern, Schlüsseln und Spannungsstabilisatoren.
Integrierte Transistoren (MOSFETs) sind eine der häufigsten Arten von Transistoren. Sie sind kleine FET-Transistoren, die in einem einzigen Chip integriert sind. MOSFET-Transistoren haben einen niedrigen Widerstand und haben eine breite Palette von Anwendungen in digitalen und analogen Geräten.
Transistoren mit einem Halbleiter-pn-Übergang
Transistoren mit einem Halbleiter-pn-Übergang umfassen einen einzelnen pn-Übergang zwischen Basis und Emitter. Diese Art von Transistoren wird als Einzel-pn-Transistor-Bipolartransistor (BJT) bezeichnet.
BJT-Transistoren haben drei Pins: basis (B), Emitter (E), Kollektor (C) und bestehen aus drei Schichten aus Halbleitermaterial – Basis-, Emitter- und Kollektormaterial. Ein Halbleiter-pn-Übergang, der zwischen der Basis- und der Emitter-Schicht gebildet wird, ist der aktive Bereich des Transistors.
In einem Bipolartransistor mit einem pn-Übergang fließen die Ströme durch zwei pn-Übergänge: den Basis-Emitter (IBE) und die Sammlerbasis (IBC). Basisstrom (IB) kann ein gesteuerter Strom oder Gleichstrom sein, je nachdem, welche Arbeitsweise verwendet wird – aktiver Modus oder Sättigung.
Der Wert der Ströme und ihre Richtung sind wichtig für den Betrieb des Transistors. Basisstrom IB wird verwendet, um den Strom des Kollektors I zu steuernC. Das Verhältnis zwischen Strömen undB und undC wird durch den Parameter der Stromverstärkung – β (beta) bestimmt.
- Wenn das Beta größer als eins ist (β > 1), dann ist der gesteuerte Strom IC viel mehr als der Strom der Basis IB. Diese Arbeitsweise des Transistors wird als aktiver Modus bezeichnet.
- Wenn das Beta gleich eins ist (β = 1), dann ist der Basisstrom IB und gesteuerter Strom IC gleicher. Diese Arbeitsweise des Transistors wird als Sättigungsmodus bezeichnet.
Der Wert der Ströme und ihre Richtung beeinflussen den Betrieb des Transistors und seine Fähigkeiten in elektronischen Schaltungen. Die korrekte Verbindung und Einstellung der Ströme ermöglicht die Verwendung von Transistoren mit einem einzigen Halbleiter-pn-Übergang zur Verstärkung und Umschaltung elektrischer Signale.
P-N-P und N-P-N Transistorstrukturen
Der P-N-P-Transistor besteht aus drei Schichten aus Halbleitermaterial: zwei Plus (P) Schichten, die durch eine Minus (N) Schicht getrennt sind. Innerhalb des Transistors wird eine P-N-P-Struktur erstellt, die seine Funktionalität gewährleistet. Die P-Schichten im P-N-P-Transistor sind Emitter und Kollektor und die N-Schicht ist die Basis.
Der N-P-N-Transistor hat die gleiche Struktur, aber mit umgekehrten Leitfähigkeitstypen: zwei N-Schichten, die durch eine P-Schicht getrennt sind. Innerhalb des Transistors wird eine N-P-N-Struktur erstellt. Die N Schichten im N-P-N-Transistor sind Emitter und Kollektor und die P-Schicht ist die Basis.
Der Hauptunterschied zwischen P-N-P und N-P-N-Transistoren liegt in der Richtung des Stroms und der Art der Leitfähigkeit. Im P-N-P-Transistor kommt der Emitterstrom von der P-Schicht und im N-P-N-Transistor von der N-Schicht. Der Basisstrom im P-N-P-Transistor fließt in die P-Schicht und im N-P-N-Transistor in die N-Schicht. Der Kollektorstrom bei beiden Transistortypen tritt mit der entgegengesetzten Art der Leitfähigkeit in die Schicht ein.
Wenn Sie die Unterschiede zwischen P-N-P und N-P-N Transistorstrukturen kennen, können Sie die Transistoren entsprechend den Spezifikationen und Anforderungen Ihrer Schaltung oder Ihres Geräts richtig auswählen und verwenden.
