ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานบนเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการเติมอิเล็กทรอนิกส์ ออกแบบมาเพื่อแปลงและขยายสัญญาณไฟฟ้า มีอุปกรณ์สองประเภท: และทรานซิสเตอร์แบบยูนิโพลาร์หรือฟิลด์
หากตัวพาประจุสองประเภททำงานพร้อมกันในทรานซิสเตอร์ - รูและอิเล็กตรอน จะเรียกว่าไบโพลาร์ หากประจุเพียงประเภทเดียวทำงานในทรานซิสเตอร์ แสดงว่าเป็นขั้วเดียว
ลองนึกภาพการทำงานของก๊อกน้ำธรรมดา หมุนวาล์ว - การไหลของน้ำเพิ่มขึ้น หันไปทางอื่น - การไหลลดลงหรือหยุดลง ในทางปฏิบัตินี่คือหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ แทนที่จะเป็นน้ำกระแสอิเล็กตรอนไหลผ่าน หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ประเภทไบโพลาร์มีลักษณะเฉพาะคือการไหลของกระแสสองประเภทผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นี้ พวกเขาแบ่งออกเป็นขนาดใหญ่หรือหลักและขนาดเล็กหรือผู้จัดการ นอกจากนี้พลังของกระแสควบคุมยังส่งผลต่อพลังของกระแสหลัก พิจารณาหลักการทำงานของมันแตกต่างจากที่อื่น ผ่านเพียงตัวเดียวซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม
ทรานซิสเตอร์สองขั้วทำจากเซมิคอนดักเตอร์ 3 ชั้นและที่สำคัญที่สุดคือจากจุดเชื่อมต่อ PN สองจุด จำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่างจุดเชื่อมต่อ PNP และ NPN และทรานซิสเตอร์ ในสารกึ่งตัวนำเหล่านี้ มีการสลับกันของการนำอิเล็กตรอนและโฮล
ทรานซิสเตอร์สองขั้วมีสามขา นี่คือฐานหน้าสัมผัสที่ออกมาจากชั้นกลางและขั้วไฟฟ้าสองตัวที่ขอบ - อิมิตเตอร์และตัวสะสม เมื่อเทียบกับปลายอิเล็กโทรดเหล่านี้ ชั้นฐานจะบางมาก ที่ขอบของทรานซิสเตอร์ พื้นที่ของเซมิคอนดักเตอร์จะไม่สมมาตร เพื่อการทำงานที่ถูกต้องของอุปกรณ์นี้ ชั้นสารกึ่งตัวนำที่อยู่ด้านคอลเลคเตอร์จะต้องหนากว่าด้านอิมิตเตอร์เล็กน้อย
หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับกระบวนการทางกายภาพ มาทำงานกับโมเดล PNP กันเถอะ การทำงานของโมเดล NPN จะคล้ายกัน ยกเว้นขั้วแรงดันระหว่างองค์ประกอบหลัก เช่น ตัวสะสมและตัวปล่อย มันจะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม
สารประเภท P ประกอบด้วยรูหรือไอออนที่มีประจุบวก สสารประเภท N ประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ในทรานซิสเตอร์ที่เรากำลังพิจารณา จำนวนรูในบริเวณ P นั้นมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอนในบริเวณ N มาก
เมื่อเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ เช่น อิมิตเตอร์และตัวสะสม หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์จะขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่ารูเริ่มถูกดึงดูดไปที่ขั้วและสะสมใกล้กับอิมิตเตอร์ แต่ไม่มีกระแส สนามไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันไม่ถึงตัวสะสมเนื่องจากชั้นสารกึ่งตัวนำอิมิตเตอร์หนาและชั้นสารกึ่งตัวนำฐาน
จากนั้นเราเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันด้วยองค์ประกอบต่างๆ รวมกัน ได้แก่ ระหว่างฐานและตัวปล่อย ตอนนี้หลุมกำลังมุ่งหน้าไปยังฐานและเริ่มมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอน ส่วนกลางของฐานมีรูอิ่มตัว เป็นผลให้เกิดกระแสสองกระแส ใหญ่ - จากอีซีแอลไปยังคอลเลกเตอร์ เล็ก - จากฐานถึงอิมิตเตอร์
เมื่อแรงดันฐานเพิ่มขึ้น จะมีรูมากขึ้นในชั้น N กระแสฐานจะเพิ่มขึ้น และกระแสอิมิตเตอร์จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในกระแสเบส กระแสอิมิตเตอร์จะเพิ่มขึ้นค่อนข้างรุนแรง เป็นผลให้เราได้รับการเติบโตของสัญญาณในทรานซิสเตอร์สองขั้ว
พิจารณาหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน มีโหมดแอคทีฟปกติ, โหมดแอคทีฟผกผัน, โหมดอิ่มตัว, โหมดคัตออฟ
เมื่อใช้งาน ทางแยกอิมิตเตอร์จะเปิดและทางแยกของคอลเลคเตอร์จะปิด ในโหมดย้อนกลับ ทุกอย่างจะเกิดขึ้นในทางกลับกัน
ชื่อ "ทรานซิสเตอร์" หมายถึงอะไร?
ทรานซิสเตอร์ไม่ได้รับชื่อที่คุ้นเคยในทันที ในขั้นต้นมันถูกเรียกว่าโดยเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีหลอดไฟ สารกึ่งตัวนำไตรโอด. ชื่อปัจจุบันประกอบด้วยสองคำ คำแรกคือ "transfer" (เมื่อพูดถึงคำว่า "transformer") หมายถึงเครื่องส่ง, เครื่องแปลง, พาหะ และครึ่งหลังของคำคล้ายกับคำว่า "ตัวต้านทาน" ซึ่งเป็นรายละเอียดของวงจรไฟฟ้าซึ่งคุณสมบัติหลักคือความต้านทานไฟฟ้า
เป็นความต้านทานที่พบในกฎของโอห์มและสูตรอื่น ๆ ของวิศวกรรมไฟฟ้า ดังนั้นคำว่า "ทรานซิสเตอร์" จึงสามารถตีความได้ว่าเป็นตัวแปลงความต้านทานในลักษณะเดียวกับในระบบไฮดรอลิกส์ การเปลี่ยนแปลงของการไหลของของไหลจะถูกควบคุมโดยวาล์ว ในทรานซิสเตอร์ "วาล์ว" ดังกล่าวจะเปลี่ยนปริมาณ ค่าไฟฟ้าที่สร้างกระแสไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายในของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์
การขยายสัญญาณไฟฟ้า
การดำเนินการที่พบบ่อยที่สุดดำเนินการ ทรานซิสเตอร์, เป็น การขยายสัญญาณไฟฟ้า. แต่นี่ไม่ใช่การแสดงออกที่ถูกต้องนัก เนื่องจากสัญญาณอ่อนจากไมโครโฟนยังคงอยู่
จำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณในการรับวิทยุและโทรทัศน์: ต้องขยายสัญญาณอ่อนจากเสาอากาศที่มีกำลังนับพันล้านวัตต์ในระดับที่รับเสียงหรือภาพบนหน้าจอได้ และนี่คือพลังหลายสิบและในบางกรณีหลายร้อยวัตต์ ดังนั้น กระบวนการขยายสัญญาณจึงต้องใช้แหล่งพลังงานเพิ่มเติมที่ได้รับจากแหล่งจ่ายไฟเพื่อรับสำเนาที่มีประสิทธิภาพของสัญญาณอินพุตที่อ่อนแอ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การดำเนินการอินพุตพลังงานต่ำจะควบคุมการไหลของพลังงานที่ทรงพลัง
เสริมสร้างความแข็งแกร่งในด้านอื่น ๆ ของเทคโนโลยีและธรรมชาติ
ตัวอย่างดังกล่าวสามารถพบได้ไม่เพียง ไดอะแกรมไฟฟ้า. ตัวอย่างเช่นการกดคันเร่งจะเพิ่มความเร็วของรถ ในเวลาเดียวกันคุณไม่จำเป็นต้องเหยียบคันเร่งแรงมาก - เมื่อเทียบกับกำลังเครื่องยนต์ พลังของการเหยียบคันเร่งนั้นเล็กน้อยมาก ในการลดความเร็วจะต้องปล่อยแป้นเหยียบเล็กน้อยเพื่อทำให้เอฟเฟกต์อินพุตอ่อนลง ในสถานการณ์เช่นนี้ น้ำมันเบนซินเป็นแหล่งพลังงานที่ทรงพลัง
สามารถสังเกตผลแบบเดียวกันนี้ได้ในระบบไฮดรอลิก: ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการเปิดวาล์วแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ในเครื่องมือกล และแรงดันของน้ำมันบนลูกสูบของกลไกสามารถสร้างแรงได้หลายตัน แรงนี้สามารถปรับได้หากมีวาล์วแบบปรับได้อยู่ในท่อน้ำมัน เช่นเดียวกับในก๊อกน้ำในครัวทั่วไป ปกปิดเล็กน้อย - ความดันลดลง ความพยายามลดลง หากคุณเปิดมากขึ้น ความดันก็จะเพิ่มขึ้น
การหมุนวาล์วก็ไม่ต้องใช้ความพยายามมากนัก ในกรณีนี้ แหล่งภายนอกพลังงานคือ สถานีสูบน้ำเครื่องจักร. และอิทธิพลที่คล้ายคลึงกันในธรรมชาติและเทคโนโลยีสามารถพบเห็นได้มากมาย แต่ถึงกระนั้นเราสนใจทรานซิสเตอร์มากกว่าดังนั้นเราจะต้องพิจารณาต่อไป ...
เครื่องขยายสัญญาณไฟฟ้า
กาลครั้งหนึ่งวิทยุถูกเรียกว่าทรานซิสเตอร์ แต่บทความของเราจะไม่พูดถึงวิทยุ ทรานซิสเตอร์คืออะไรและทำงานอย่างไร
มีวัสดุประเภทหนึ่งที่เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์สำหรับคุณสมบัติของมัน คุณสมบัติที่โดดเด่นคือการนำไฟฟ้า - สามารถเป็นตัวนำได้ทั้งคู่ กระแสไฟฟ้า, และไดอิเล็กตริก เช่น ฉนวนและไม่นำไฟฟ้า
นี่คือวัสดุที่ใช้ทำทรานซิสเตอร์ - ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและเป็นพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เกือบทั้งหมด
โดยไม่ต้องพูดถึงเทคโนโลยีการผลิต ประเภทของทรานซิสเตอร์ การใช้งาน เราทราบเพียงว่ามีทรานซิสเตอร์หลายประเภท ตัวอย่างเช่น ทรานซิสเตอร์ npn ได้รับชื่อนี้เนื่องจากวัสดุที่ใช้และประเภทของการนำไฟฟ้า ที่กล่าวมาก็เพียงพอแล้วสำหรับตอนนี้ และเราจะไม่เจาะลึกถึงเทคโนโลยีการผลิตและทรานซิสเตอร์ที่หลากหลายในตอนนี้
ทรานซิสเตอร์ทำงานอย่างไร? ออกแบบมาเพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้า มีโครงสร้างผลิตในกล่องโลหะหรือพลาสติก และมีสามเอาต์พุต เรียกว่า อิมิตเตอร์ ฐาน และคอลเลกเตอร์ ชื่อของข้อสรุปได้พูดถึงจุดประสงค์แล้ว: อิมิตเตอร์ปล่อยอิเล็กตรอน, ฐานควบคุมพวกมัน, ตัวสะสมรวบรวมพวกมัน กระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นภายในทรานซิสเตอร์
เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์ ลองพิจารณาตัวอย่างที่ง่ายกว่ามาก นั่นคือก๊อกน้ำ
นอกจากนี้ยังมีสามช่องทาง - ทีละครั้งน้ำเข้าสู่ก๊อกและอีกอันหนึ่งไหลออกจากก๊อกและอันที่สามคือวาล์วที่ควบคุมการทำงานของก๊อก เมื่อวาล์วเปิด น้ำจะไหลผ่านก๊อกน้ำอย่างอิสระ เมื่อปิดวาล์ว น้ำจะไม่ไหล นี่คือการเลียนแบบหนึ่งในตัวเลือกสำหรับวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์ โหมดการทำงานนี้เรียกว่าคีย์ - ทรานซิสเตอร์เปิดอยู่ - มันไหลหรือปิดแล้วกระแสไม่ไหล ในการเปิดทรานซิสเตอร์ แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับฐาน หากมีแรงดันไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์จะเปิดอยู่ หากไม่มีก็จะปิด ทุกอย่างเกิดขึ้นราวกับว่ามันเปิดอยู่ - น้ำไหล, วาล์วปิด - ไม่มีน้ำ
ข้างต้น พิจารณาการทำงานของทรานซิสเตอร์เมื่อใช้เป็นคีย์: ปิดหรือเปิด อย่างไรก็ตาม มีโหมดการทำงานอื่นๆ ลองใช้ faucet อีกครั้งเป็นตัวอย่าง หากคุณเปิดวาล์วเพียงเล็กน้อยน้ำจากก๊อกจะไหลอย่างต่อเนื่องและแรงดันน้ำจะถูกกำหนดโดยปริมาณที่เราเปิดก๊อก
ทรานซิสเตอร์มีโหมดการทำงานใกล้เคียงกันโดยประมาณ แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับฐาน เปิดขึ้น และกระแสไหลผ่าน คุณสามารถควบคุมปริมาณกระแสที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์ได้โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ฐาน การเปรียบเทียบที่สมบูรณ์กับตำแหน่งของวาล์วบนก๊อก: เปิดมากขึ้น - การไหลของน้ำมากขึ้น (เช่นกระแสสำหรับทรานซิสเตอร์); เปิดน้อยลง - การไหลของน้ำน้อยลง (กระแสสำหรับทรานซิสเตอร์) โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์นี้เรียกว่าการขยายเมื่อด้วยความช่วยเหลือของแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กที่ใช้กับฐานมันเป็นไปได้ที่จะควบคุมกระแสที่สำคัญที่นำมาจากตัวสะสม
โดยสรุปแล้ว ควรสังเกตว่าทรานซิสเตอร์สามารถมีได้หลายประเภท ทุกอย่างถูกกำหนดโดยวัสดุที่ใช้ในการผลิต พวกเขาสามารถแตกต่างกันในด้านพลังงานพวกเขาสามารถควบคุมและผ่านการไหลของกระแสไฟฟ้าที่มีนัยสำคัญได้ ทรานซิสเตอร์สามารถออกแบบได้หลายแบบ มีโหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์อื่นที่แตกต่างจากที่พิจารณา แต่แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์นั้นระบุไว้ข้างต้น
ทั้งหมดข้างต้นเป็นข้อมูลโดยประมาณ แต่ยังช่วยให้คุณเข้าใจการทำงานของทรานซิสเตอร์ ในความเป็นจริงการทำงานของทรานซิสเตอร์นั้นซับซ้อนกว่ามาก มีพารามิเตอร์พิเศษซึ่งคุณสามารถคำนวณและตั้งค่าโหมดการทำงานที่ต้องการโดยใช้สูตรได้ แต่นี่เป็นหัวข้อที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงสำหรับการสนทนาและสำหรับบทความอื่น
ทรานซิสเตอร์สองขั้ว
ทรานซิสเตอร์สองขั้ว- อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำอิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์ประเภทหนึ่ง ที่ออกแบบมาเพื่อขยาย สร้าง และแปลงสัญญาณไฟฟ้า เรียกว่าทรานซิสเตอร์ ไบโพลาร์เนื่องจากผู้ให้บริการชาร์จสองประเภทมีส่วนร่วมในการทำงานของอุปกรณ์พร้อมกัน - อิเล็กตรอนและ หลุม. ในนี้มันแตกต่างจาก ยูนิโพลาร์(field-effect) ทรานซิสเตอร์ซึ่งมีพาหะประจุเพียงประเภทเดียวเท่านั้นที่เข้าร่วม
หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองประเภทคล้ายกับการทำงานของวาล์วน้ำที่ควบคุมการไหลของน้ำ มีเพียงการไหลของอิเล็กตรอนเท่านั้นที่ผ่านทรานซิสเตอร์ ในทรานซิสเตอร์สองขั้ว กระแสสองกระแสผ่านอุปกรณ์ - กระแสหลัก "ใหญ่" และกระแสควบคุม "เล็ก" พลังของกระแสหลักขึ้นอยู่กับพลังของตัวควบคุม ในทรานซิสเตอร์แบบ field-effect มีเพียงกระแสเดียวที่ไหลผ่านอุปกรณ์ซึ่งกำลังขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ในบทความนี้เราจะพิจารณาการทำงานอย่างละเอียดยิ่งขึ้น ทรานซิสเตอร์สองขั้ว.
อุปกรณ์ทรานซิสเตอร์สองขั้ว
ทรานซิสเตอร์สองขั้วประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์สามชั้นและสองจุดเชื่อมต่อ PN แยกความแตกต่างของทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN ตามประเภทของการแทรกสอด การนำไฟฟ้าของโฮลและอิเล็กตรอน. มันเหมือนสอง ไดโอดเชื่อมต่อตัวต่อตัวหรือในทางกลับกัน
ทรานซิสเตอร์สองขั้วมีสามหน้าสัมผัส (อิเล็กโทรด) ติดต่อที่โผล่ออกมาจากชั้นกลางเรียกว่า ฐาน (ฐาน)อิเล็กโทรดปลายถูกตั้งชื่อ นักสะสมและ ตัวปล่อย (นักสะสมและ ตัวปล่อย). ชั้นฐานนั้นบางมากเมื่อเทียบกับตัวสะสมและตัวปล่อย นอกจากนี้ บริเวณเซมิคอนดักเตอร์ที่ขอบของทรานซิสเตอร์จะไม่สมมาตร ชั้นสารกึ่งตัวนำที่ด้านตัวสะสมจะหนากว่าด้านอิมิตเตอร์เล็กน้อย สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการทำงานที่ถูกต้องของทรานซิสเตอร์
การทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว
พิจารณากระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว ลองใช้โมเดล NPN เป็นตัวอย่าง หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ PNP นั้นคล้ายคลึงกันเฉพาะขั้วแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อยเท่านั้นที่จะตรงกันข้าม
ตามที่ระบุไว้แล้วใน บทความเรื่องประเภทของการนำไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำในสารประเภท P มีไอออน - รูที่มีประจุบวก สารประเภท N อิ่มตัวด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ในทรานซิสเตอร์ ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนในบริเวณ N จะสูงกว่าความเข้มข้นของรูในบริเวณ P มาก
เชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันระหว่างคอลเลคเตอร์และอิมิตเตอร์ V CE (V CE) ภายใต้การกระทำของมัน อิเล็กตรอนจากส่วนบนของ N จะเริ่มถูกดึงดูดไปยังขั้วบวกและสะสมใกล้กับตัวสะสม อย่างไรก็ตาม กระแสไม่สามารถไหลได้เนื่องจากสนามไฟฟ้าของแหล่งจ่ายแรงดันไปไม่ถึงอิมิตเตอร์ สิ่งนี้ถูกป้องกันด้วยชั้นสารกึ่งตัวนำสะสมที่หนาบวกกับชั้นของสารกึ่งตัวนำฐาน
ตอนนี้เชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าระหว่างฐานและอิมิตเตอร์ V BE แต่ต่ำกว่า V CE มาก (สำหรับทรานซิสเตอร์ซิลิคอน V BE ขั้นต่ำที่ต้องการคือ 0.6V) เนื่องจากชั้น P นั้นบางมาก บวกกับแหล่งจ่ายแรงดันที่เชื่อมต่อกับฐานจะสามารถ "เอื้อม" ด้วยสนามไฟฟ้าของมันไปยังบริเวณ N ของตัวปล่อย ภายใต้การกระทำของมัน อิเล็กตรอนจะไปที่ฐาน บางคนจะเริ่มเติมหลุมที่อยู่ตรงนั้น (รวมตัวกันใหม่) ส่วนอื่นจะไม่พบรูว่างสำหรับตัวมันเอง เนื่องจากความเข้มข้นของรูในฐานนั้นต่ำกว่าความเข้มข้นของอิเล็กตรอนในตัวปล่อย
เป็นผลให้ชั้นกลางของฐานอุดมด้วยอิเล็กตรอนอิสระ ส่วนใหญ่จะไปที่ตัวสะสมเนื่องจากแรงดันไฟฟ้านั้นสูงกว่ามาก สิ่งนี้อำนวยความสะดวกด้วยความหนาเล็กน้อยของชั้นกลาง อิเล็กตรอนบางส่วนแม้ว่าจะเล็กกว่ามาก แต่ก็ยังไหลไปทางบวกของฐาน
เป็นผลให้เราได้รับกระแสสองกระแส: กระแสเล็ก - จากฐานไปยังอิมิตเตอร์ I BE และกระแสขนาดใหญ่ - จากตัวสะสมไปยังอิมิตเตอร์ I CE
หากแรงดันฐานเพิ่มขึ้นอิเล็กตรอนจะสะสมในชั้น P มากขึ้น เป็นผลให้กระแสฐานจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยและกระแสสะสมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น, ด้วยการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในกระแสฐาน I ข นักสะสมปัจจุบันฉันเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง กับ. นั่นเป็นวิธีที่มันไป การขยายสัญญาณในทรานซิสเตอร์สองขั้ว. อัตราส่วนของตัวสะสมปัจจุบัน I C ต่อฐานปัจจุบัน I B เรียกว่าอัตราขยายปัจจุบัน แสดง β , เฮฟฟี่หรือ h21eขึ้นอยู่กับความเฉพาะเจาะจงของการคำนวณที่ดำเนินการกับทรานซิสเตอร์
แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์สองขั้วที่ง่ายที่สุด
ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการขยายสัญญาณในระนาบไฟฟ้าโดยใช้วงจรเป็นตัวอย่าง ฉันจะทำการจองล่วงหน้าว่ารูปแบบดังกล่าวไม่ถูกต้องทั้งหมด ไม่มีใครเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเข้ากับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับโดยตรง แต่ในกรณีนี้จะง่ายกว่าและชัดเจนกว่าในการทำความเข้าใจกลไกการขยายสัญญาณโดยใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ นอกจากนี้ เทคนิคการคำนวณในตัวอย่างด้านล่างยังทำให้ง่ายขึ้นอีกด้วย
1. คำอธิบายองค์ประกอบหลักของห่วงโซ่
สมมติว่าเรามีทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยาย 200 (β = 200) จากด้านข้างของตัวเก็บประจุเราเชื่อมต่อแหล่งพลังงานที่ค่อนข้างทรงพลังที่ 20V เนื่องจากพลังงานที่จะเกิดการขยาย จากด้านข้างของฐานของทรานซิสเตอร์เราเชื่อมต่อแหล่งพลังงาน 2V ที่อ่อนแอ เชื่อมต่อแหล่งที่มาเป็นชุด แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในรูปของไซน์ที่มีแอมพลิจูดการสั่น 0.1V จะเป็นตัวขยายสัญญาณ จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน Rb ใกล้กับฐานเพื่อจำกัดกระแสที่มาจากแหล่งสัญญาณ ซึ่งโดยปกติจะเป็นพลังงานต่ำ
2. การคำนวณฐานอินพุตปัจจุบัน I ข
ทีนี้มาคำนวณกระแสฐาน I b กัน เนื่องจากเรากำลังเผชิญกับแรงดันไฟฟ้าสลับเราจึงจำเป็นต้องคำนวณค่าปัจจุบันสองค่า - ที่แรงดันสูงสุด (V สูงสุด) และค่าต่ำสุด (V นาที) เรียกค่าปัจจุบันเหล่านี้ตามลำดับ - ฉัน bmax และ ฉัน bmin
นอกจากนี้ ในการคำนวณกระแสฐาน คุณจำเป็นต้องทราบแรงดันเบส-อิมิตเตอร์ V BE มีทางแยก PN หนึ่งทางระหว่างฐานและตัวปล่อย ปรากฎว่ากระแสฐาน "พบ" ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ระหว่างทาง แรงดันไฟฟ้าที่ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์เริ่มดำเนินการคือประมาณ 0.6V เราจะไม่ลงรายละเอียด ลักษณะกระแส-แรงดันของไดโอดและเพื่อความง่ายในการคำนวณเราใช้แบบจำลองโดยประมาณซึ่งแรงดันไฟฟ้าของไดโอดนำกระแสไฟฟ้าอยู่ที่ 0.6V เสมอ ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างฐานและอิมิตเตอร์คือ V BE = 0.6V และเนื่องจากอิมิตเตอร์เชื่อมต่อกับกราวด์ (V E = 0) แรงดันไฟฟ้าจากฐานถึงกราวด์จึงเป็น 0.6V (V B = 0.6V)
ลองคำนวณ I bmax และ I bmin โดยใช้กฎของโอห์ม:
2. การคำนวณกระแสขาออกของตัวสะสม I กับ
ตอนนี้เมื่อทราบอัตราขยาย (β = 200) เราสามารถคำนวณค่าสูงสุดและต่ำสุดของกระแสสะสมได้อย่างง่ายดาย (I cmax และ I cmin)
3. การคำนวณแรงดันขาออก V ออก
กระแสสะสมไหลผ่านตัวต้านทาน Rc ซึ่งเราได้คำนวณแล้ว มันยังคงแทนที่ค่า:
4. การวิเคราะห์ผลลัพธ์
ดังที่เห็นได้จากผลลัพธ์ V Cmax กลายเป็นน้อยกว่า V Cmin เนื่องจากแรงดันคร่อม V Rc ถูกหักออกจากแรงดันแหล่งจ่าย VCC อย่างไรก็ตามในกรณีส่วนใหญ่ไม่สำคัญ เนื่องจากเราสนใจองค์ประกอบตัวแปรของสัญญาณ - แอมพลิจูดซึ่งเพิ่มขึ้นจาก 0.1V เป็น 1V ความถี่และรูปคลื่นไซน์ไม่เปลี่ยนแปลง แน่นอนว่าอัตราส่วน V ออก / V สิบเท่านั้นยังห่างไกลจากตัวบ่งชี้ที่ดีที่สุดสำหรับแอมพลิฟายเออร์ แต่มันค่อนข้างเหมาะสมสำหรับการอธิบายกระบวนการขยายสัญญาณ
สรุปหลักการทำงานของแอมพลิฟายเออร์บนทรานซิสเตอร์สองขั้ว กระแส I b ไหลผ่านฐาน ซึ่งมีค่าคงที่และส่วนประกอบที่แปรผันได้ จำเป็นต้องมีส่วนประกอบคงที่เพื่อให้จุดเชื่อมต่อ PN ระหว่างฐานและตัวปล่อยเริ่มดำเนินการ - "เปิด" อันที่จริงแล้วองค์ประกอบตัวแปรคือสัญญาณเอง (ข้อมูลที่เป็นประโยชน์) ความแรงของกระแสคอลเลกเตอร์-อิมิตเตอร์ภายในทรานซิสเตอร์เป็นผลมาจากการคูณกระแสเบสด้วยอัตราขยาย β ในทางกลับกัน แรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวต้านทาน Rc เหนือตัวสะสมเป็นผลมาจากการคูณกระแสของตัวสะสมที่ขยายด้วยค่าของตัวต้านทาน
ดังนั้นเอาต์พุต V out จึงรับสัญญาณที่มีแอมพลิจูดของการสั่นเพิ่มขึ้น แต่ด้วยรูปร่างและความถี่ที่คงไว้ สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าทรานซิสเตอร์ใช้พลังงานสำหรับการขยายจากแหล่งจ่ายไฟ VCC หากแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอ ทรานซิสเตอร์จะไม่สามารถทำงานได้เต็มที่ และสัญญาณเอาต์พุตอาจผิดเพี้ยน
โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว
ตามระดับแรงดันไฟฟ้าบนขั้วไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์มีสี่โหมดการทำงาน:
โหมดตัดการทำงาน
โหมดแอคทีฟ (โหมดแอคทีฟ)
โหมดความอิ่มตัว
โหมดย้อนกลับ
โหมดตัด
เมื่อแรงดันเบส-อิมิตเตอร์ต่ำกว่า 0.6V - 0.7V จุดเชื่อมต่อ PN ระหว่างเบสและอิมิตเตอร์จะปิด ในสถานะนี้ ทรานซิสเตอร์ไม่มีกระแสเบส เป็นผลให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าสะสม เนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในฐานที่พร้อมจะเคลื่อนที่ไปยังแรงดันสะสม ปรากฎว่าทรานซิสเตอร์ถูกล็อคเหมือนเดิมและพวกเขาบอกว่ามันอยู่ในนั้น โหมดตัด.
โหมดแอคทีฟ
ใน โหมดแอคทีฟแรงดันไฟฟ้าที่ฐานเพียงพอที่จะเปิดทางแยก PN ระหว่างฐานและอิมิตเตอร์ ในสถานะนี้ ทรานซิสเตอร์มีกระแสเบสและกระแสสะสม กระแสสะสมเท่ากับกระแสฐานคูณด้วยอัตราขยาย นั่นคือโหมดแอคทีฟคือโหมดการทำงานปกติของทรานซิสเตอร์ซึ่งใช้สำหรับการขยายสัญญาณ
โหมดความอิ่มตัว
บางครั้งกระแสฐานอาจใหญ่เกินไป เป็นผลให้กำลังไฟไม่เพียงพอที่จะให้กระแสสะสมดังกล่าวซึ่งสอดคล้องกับอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ ในโหมดความอิ่มตัว กระแสไฟสะสมจะเป็นค่าสูงสุดที่แหล่งจ่ายไฟสามารถให้ได้ และจะไม่ได้รับผลกระทบจากกระแสฐาน ในสถานะนี้ ทรานซิสเตอร์ไม่สามารถขยายสัญญาณได้ เนื่องจากกระแสสะสมไม่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสฐาน
ในโหมดความอิ่มตัว ค่าการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์มีค่าสูงสุด และเหมาะสำหรับการทำงานของสวิตช์ (คีย์) ในสถานะ "เปิด" ในทำนองเดียวกัน ในโหมดคัตออฟ ค่าการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์จะน้อยที่สุด ซึ่งสอดคล้องกับสวิตช์ในสถานะ "ปิด"
โหมดผกผัน
ในโหมดนี้ ตัวรวบรวมและอิมิตเตอร์จะสลับบทบาทกัน: ตัวแยก PN ของตัวรวบรวมจะเอนเอียงไปข้างหน้า และตัวแยกอิมิตเตอร์จะมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ เป็นผลให้กระแสไหลจากฐานไปยังตัวสะสม บริเวณเซมิคอนดักเตอร์ของตัวเก็บประจุไม่สมมาตรกับอิมิตเตอร์ และอัตราขยายในโหมดผกผันจะต่ำกว่าโหมดแอกทีฟปกติ การออกแบบทรานซิสเตอร์นั้นทำขึ้นเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดในโหมดแอคทีฟ ดังนั้นในโหมดผกผันจึงไม่ได้ใช้ทรานซิสเตอร์
พารามิเตอร์พื้นฐานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว
กำไรในปัจจุบัน- อัตราส่วนของตัวสะสมปัจจุบัน I C ต่อฐานปัจจุบัน I B . แสดง β , เฮฟฟี่หรือ h21eขึ้นอยู่กับความเฉพาะเจาะจงของการคำนวณที่ดำเนินการกับทรานซิสเตอร์
β เป็นค่าคงที่สำหรับทรานซิสเตอร์หนึ่งตัว และขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพของอุปกรณ์ กำไรสูงคำนวณเป็นร้อยหน่วย ต่ำ - เป็นสิบ สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิดเดียวกันสองตัวที่แยกจากกัน แม้ว่าพวกมันจะเป็น "เพื่อนบ้านตามท่อส่ง" ในระหว่างการผลิต β อาจแตกต่างกันเล็กน้อย คุณลักษณะของทรานซิสเตอร์สองขั้วนี้อาจเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด หากพารามิเตอร์อื่น ๆ ของอุปกรณ์มักถูกละเลยในการคำนวณ การเพิ่มในปัจจุบันแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย
อิมพีแดนซ์อินพุต- ความต้านทานในทรานซิสเตอร์ซึ่ง "ตรงตาม" กระแสฐาน แสดง ร ใน (ร ใน). ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใด ลักษณะการขยายของอุปกรณ์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น เนื่องจากโดยปกติแล้วจะมีแหล่งสัญญาณอ่อนอยู่ที่ด้านฐาน ซึ่งคุณต้องใช้กระแสไฟให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดคือเมื่อความต้านทานอินพุตเท่ากับค่าอนันต์
R ในสำหรับทรานซิสเตอร์สองขั้วโดยเฉลี่ยคือหลายร้อย KΩ (กิโลโอห์ม) ที่นี่ ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จะสูญเสียทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ไปมาก ซึ่งความต้านทานอินพุตสูงถึงหลายร้อย GΩ (กิกะโอห์ม)
สื่อนำไฟฟ้าขาออก- การนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ระหว่างตัวรวบรวมและตัวปล่อย ยิ่งค่าสื่อนำไฟฟ้าเอาต์พุตมากขึ้น กระแสคอลเล็กเตอร์-อิมิตเตอร์ก็จะสามารถผ่านทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นด้วยกำลังที่น้อยลง
นอกจากนี้ ด้วยค่าการนำไฟฟ้าเอาต์พุตที่เพิ่มขึ้น (หรืออิมพีแดนซ์เอาต์พุตลดลง) โหลดสูงสุดที่แอมพลิฟายเออร์สามารถทนได้โดยมีการสูญเสียเพียงเล็กน้อยในการเพิ่มโดยรวม ตัวอย่างเช่น หากทรานซิสเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าเอาท์พุตต่ำขยายสัญญาณได้ 100 เท่าโดยไม่มีโหลด ดังนั้นเมื่อต่อโหลด 1KΩ มันก็จะขยายสัญญาณเพียง 50 เท่าเท่านั้น ทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยายเท่ากันแต่ค่าการนำไฟฟ้าเอาต์พุตสูงกว่าจะมีอัตราขยายลดลง ตัวเลือกในอุดมคติคือเมื่อค่าการนำไฟฟ้าเอาต์พุตเท่ากับค่าอนันต์ (หรือความต้านทานเอาต์พุต R out \u003d 0 (R out \u003d 0))
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำแบบแอคทีฟที่ขยาย แปลง และสร้างการสั่นทางไฟฟ้า การประยุกต์ใช้ทรานซิสเตอร์นี้สามารถเห็นได้ในเทคโนโลยีอะนาล็อก นอกจากนี้ยังใช้ในเทคโนโลยีดิจิทัลซึ่งใช้ในโหมดคีย์ แต่ในอุปกรณ์ดิจิทัล ทรานซิสเตอร์เกือบทั้งหมดถูก "ซ่อน" ไว้ภายในวงจรรวม และในปริมาณมหาศาลและในขนาดเล็กจิ๋ว
ที่นี่เราจะไม่หมกมุ่นอยู่กับอิเล็กตรอน โฮล และอะตอมมากเกินไป ซึ่งได้อธิบายไว้แล้วในส่วนก่อนหน้าของบทความ แต่ถ้าจำเป็น บางส่วนจะยังคงต้องจดจำ
ไดโอดสารกึ่งตัวนำประกอบด้วยหนึ่งตัว ชุมทาง p-nคุณสมบัติที่อธิบายไว้ อย่างที่คุณทราบทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยสองทางแยกดังนั้นจึงถือได้ว่าเป็นรุ่นก่อนของทรานซิสเตอร์หรือครึ่งหนึ่ง
ถ้าจุดเชื่อมต่อ p-n อยู่นิ่ง โฮลและอิเล็กตรอนจะถูกกระจายดังแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งก่อตัวเป็นอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น เราพยายามที่จะไม่ลืม การประชุมอิเล็กตรอน โฮล และไอออนที่แสดงในรูปนี้
รูปภาพที่ 1
ทรานซิสเตอร์สองขั้วทำงานอย่างไร?
อุปกรณ์ของทรานซิสเตอร์สองขั้วนั้นง่ายในครั้งแรก ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอที่จะสร้างจุดเชื่อมต่อ p-n สองจุดพร้อมกันบนแผ่นสารกึ่งตัวนำที่เรียกว่าฐาน บางวิธี การสร้าง p-nมีการอธิบายการเปลี่ยนผ่าน ดังนั้นเราจะไม่ทำซ้ำที่นี่
ถ้าค่าการนำไฟฟ้าพื้นฐานคือ p ทรานซิสเตอร์ที่ได้จะมีโครงสร้าง n-p-n (ออกเสียงว่า "en-pe-en") และเมื่อใช้แผ่นชนิด n เป็นฐาน จะได้ทรานซิสเตอร์โครงสร้าง p-n-p (“pe-en-pe”)
เนื่องจากเรากำลังพูดถึงฐาน คุณควรใส่ใจกับเรื่องดังกล่าว: แผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้เป็นฐานนั้นบางมาก บางกว่าอิมิตเตอร์และตัวสะสมมาก ควรจำข้อความนี้ไว้เพราะจำเป็นในกระบวนการอธิบายการทำงานของทรานซิสเตอร์
โดยธรรมชาติแล้วสำหรับการเชื่อมต่อกับ "โลกภายนอก" จากแต่ละพื้นที่ p และ n จะมาพร้อมสายไฟ แต่ละคนมีชื่อของพื้นที่ที่เชื่อมต่อ: ตัวปล่อย, ฐาน, ตัวสะสม ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าไบโพลาร์เนื่องจากใช้ตัวพาประจุสองประเภท - โฮลและอิเล็กตรอน การจัดเรียงแผนผังของทรานซิสเตอร์ทั้งสองประเภทแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2
ปัจจุบันมีการใช้ทรานซิสเตอร์ซิลิกอนในระดับที่มากขึ้น ทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมเกือบหมดอายุการใช้งานแล้ว โดยถูกแทนที่ด้วยซิลิคอน ดังนั้นเรื่องราวที่เหลือจะเกี่ยวกับพวกมัน แม้ว่าบางครั้งจะมีการกล่าวถึงเจอร์เมเนียมด้วย ทรานซิสเตอร์ซิลิกอนส่วนใหญ่มีโครงสร้างแบบ n-p-n เนื่องจากโครงสร้างนี้มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากกว่าในการผลิต
คู่เสริมของทรานซิสเตอร์
สำหรับทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียม โครงสร้าง p-n-p มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากกว่า ดังนั้นทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียม ส่วนใหญ่มีโครงสร้างนี้ แม้ว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของคู่เสริม (ทรานซิสเตอร์ใกล้เคียงกันในพารามิเตอร์ ซึ่งแตกต่างกันเฉพาะในประเภทของการนำไฟฟ้า) แต่ยังผลิตทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกันด้วย ตัวอย่างเช่น GT402 (p-n-p) และ GT404 (n-p-n)
คู่ดังกล่าวถูกใช้เป็นเอาต์พุตทรานซิสเตอร์ใน ULF ของอุปกรณ์วิทยุต่างๆ และหากทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมที่ล้าสมัยได้หายไปในประวัติศาสตร์ ทรานซิสเตอร์ซิลิกอนคู่เสริมก็ยังคงผลิตอยู่ ตั้งแต่ทรานซิสเตอร์ในแพ็คเกจ SMD ไปจนถึง ทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังสำหรับขั้นตอนเอาต์พุต ULF
อย่างไรก็ตาม แอมพลิฟายเออร์เสียงที่ใช้ทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมนั้นถูกรับรู้โดยผู้ชื่นชอบดนตรีเกือบจะเหมือนกับหลอด อาจจะแย่กว่าเล็กน้อย แต่ดีกว่าแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ซิลิกอนมาก นี่เป็นเพียงสำหรับการอ้างอิง
วิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์
เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์ เราต้องกลับไปที่โลกของอิเล็กตรอน โฮล ผู้บริจาค และผู้รับอีกครั้ง จริงอยู่ตอนนี้มันจะค่อนข้างง่ายกว่าและน่าสนใจกว่าในส่วนก่อนหน้าของบทความ ต้องพูดเช่นนี้เพื่อไม่ให้ผู้อ่านตกใจเพื่อให้เขาอ่านทั้งหมดนี้จนจบ
รูปที่ 3 ด้านบนแสดงการกำหนดกราฟิกแบบดั้งเดิมของทรานซิสเตอร์ในวงจรไฟฟ้า และด้านล่างจุดแยก p-n ของทรานซิสเตอร์จะแสดงในรูปของไดโอดสารกึ่งตัวนำซึ่งเชื่อมต่อกลับไปด้านหลังด้วย การแสดงนี้สะดวกมากเมื่อตรวจสอบทรานซิสเตอร์ด้วยมัลติมิเตอร์
รูปที่ 3
และรูปที่ 4 แสดงโครงสร้างภายในของทรานซิสเตอร์
ในรูปนี้คุณจะต้องรอสักครู่เพื่อพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติม
รูปที่ 4
เลยจะโหนกระแสหรือเปล่า?
นี่คือวิธีการทรานซิสเตอร์ โครงสร้าง n-p-nมีการเชื่อมต่อแหล่งพลังงานและอยู่ในขั้วเดียวกันกับที่เชื่อมต่อในอุปกรณ์จริงกับทรานซิสเตอร์จริง แต่ถ้าคุณมองใกล้ ๆ ปรากฎว่าผ่านจุดแยก p-n สองจุดผ่านสิ่งกีดขวางสองจุดกระแสจะไม่ผ่าน: ไม่ว่าคุณจะเปลี่ยนขั้วของแรงดันไฟฟ้าอย่างไร หนึ่งในทางแยกจำเป็นต้องกลายเป็น สถานะล็อคและไม่นำไฟฟ้า ดังนั้นปล่อยให้ทุกอย่างดังที่แสดงในรูปตอนนี้และดูว่าเกิดอะไรขึ้นที่นั่น
กระแสที่ไม่มีการควบคุม
เมื่อเปิดแหล่งกระแสดังที่แสดงในรูป จุดแยกฐานอิมิตเตอร์ (n-p) จะอยู่ในสถานะเปิดและส่งผ่านอิเล็กตรอนในทิศทางจากซ้ายไปขวาได้อย่างง่ายดาย หลังจากนั้น อิเล็กตรอนจะชนกับชุมทางฐานอิมิตเตอร์แบบปิด (p-n) ซึ่งจะหยุดการเคลื่อนที่นี้ ถนนสำหรับอิเล็กตรอนจะถูกปิด
แต่เช่นเคยและทุกที่ มีข้อยกเว้นสำหรับกฎ: อิเล็กตรอนที่ว่องไวโดยเฉพาะอย่างยิ่งบางตัวภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิจะยังคงสามารถเอาชนะสิ่งกีดขวางนี้ได้ ดังนั้นแม้ว่าจะมีกระแสเล็กน้อยกับการรวมดังกล่าว แต่ก็ยังมี กระแสเล็กน้อยนี้เรียกว่ากระแสเริ่มต้นหรือกระแสอิ่มตัว นามสกุลเกิดจากความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนอิสระทั้งหมดที่สามารถเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่กำหนดมีส่วนร่วมในการก่อตัวของกระแสนี้
กระแสเริ่มต้นไม่มีการควบคุม ทรานซิสเตอร์ใด ๆ มี แต่ในขณะเดียวกันก็ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าภายนอกเพียงเล็กน้อย หากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมาก (ภายในช่วงที่เหมาะสมซึ่งระบุไว้ในหนังสืออ้างอิง) กระแสเริ่มต้นจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก แต่ผลกระทบทางความร้อนของกระแสนี้มีผลที่เห็นได้ชัดเจนมาก
อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอีกทำให้กระแสเริ่มต้นเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้จุดเชื่อมต่อ p-n ร้อนขึ้น ความไม่เสถียรทางความร้อนดังกล่าวสามารถนำไปสู่การสลายตัวทางความร้อน การทำลายของทรานซิสเตอร์ ดังนั้น ควรใช้มาตรการเพื่อทำให้ทรานซิสเตอร์เย็นลง และไม่ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงที่อุณหภูมิสูง
ตอนนี้เรามาพูดถึงฐาน
การรวมทรานซิสเตอร์ที่มีฐานหักซึ่งอธิบายไว้ข้างต้นไม่ได้ใช้ที่ใดก็ได้ในวงจรจริง ดังนั้น รูปที่ 5 แสดงการเปิดสวิตช์ที่ถูกต้องของทรานซิสเตอร์ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยกับฐานที่สัมพันธ์กับอิมิตเตอร์และในทิศทางไปข้างหน้า (จำไดโอดและดูรูปที่ 3 อีกครั้ง)
รูปที่ 5
หากทุกอย่างดูเหมือนจะชัดเจนในกรณีของไดโอด - มันเปิดขึ้นและมีกระแสไหลผ่านเหตุการณ์อื่น ๆ จะเกิดขึ้นในทรานซิสเตอร์ ภายใต้การกระทำของกระแสอิมิตเตอร์ อิเล็กตรอนจะพุ่งเข้าสู่ฐานที่มีค่าการนำไฟฟ้า p จากอิมิตเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้า n ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนบางตัวจะเติมรูที่อยู่ในบริเวณฐานและกระแสที่ไม่มีนัยสำคัญจะไหลผ่านเอาต์พุตฐาน ซึ่งก็คือกระแสฐาน Ib นี่คือที่ที่ควรจำไว้ว่าฐานนั้นบางและมีรูอยู่สองสามรู
อิเล็กตรอนที่เหลือซึ่งมีรูไม่เพียงพอในฐานบางจะพุ่งเข้าสู่ตัวสะสมและจะถูกดึงออกจากที่นั่นด้วยศักยภาพที่สูงขึ้นของแบตเตอรี่ตัวสะสม Ek-e ภายใต้อิทธิพลนี้ อิเล็กตรอนจะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่มีศักยภาพที่สองและกลับไปที่อิมิตเตอร์ผ่านแบตเตอรี่
ดังนั้น แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กที่ใช้กับชุมทางฐาน-อิมิตเตอร์ทำให้ทางแยกฐาน-คอลเลคเตอร์เปิดในทิศทางตรงกันข้าม อันที่จริง นี่คือเอฟเฟกต์ทรานซิสเตอร์
ยังคงเป็นเพียงการพิจารณาว่า "แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก" ที่ใช้กับฐานนี้ส่งผลต่อกระแสของตัวเก็บประจุอย่างไร ขนาดและอัตราส่วนของพวกมันคืออะไร แต่เกี่ยวกับเรื่องนี้ในส่วนถัดไปของบทความเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์