Teoretiska principer
Transistorer (nedan kallade transistorer) klassificeras i två typer baserat på material: germaniumtransistorer och kiseltransistorer. Varje typ har två strukturella former: NPN och PNP. De vanligaste är dock kisel NPN och germanium PNP transistorer. (Där N står för negativ laddning; Halvledare av N-typ tillverkas genom att tillsätta fosfor till kisel med hög -renhet för att ersätta vissa kiselatomer, vilket genererar fria elektroner för att leda elektricitet under spänningsstimulering. P står för positiv laddning; bor tillsätts för att ersätta kisel, vilket genererar ett stort antal ledningshål för att försörja deras principer.) är desamma. Följande introducerar endast den nuvarande förstärkningsprincipen för NPN-kiseltransistorer.
För en NPN-transistor består den av två halvledare av N-typ som sammanfogar en halvledare av P-typ. PN-övergången som bildas mellan emitter- och basområdena kallas emitterövergången, och PN-övergången som bildas mellan kollektor- och basområdena kallas kollektorövergången. De tre ledningarna kallas emitter (e), bas (b) och kollektor (c).
När potentialen i punkt b är några tiondels volt högre än potentialen i punkt e, är emitterövergången förspänd framåt. Omvänt, när potentialen vid punkt C är några volt högre än potentialen vid punkt b, är kollektorövergången omvänd förspänd. Därför måste kollektorströmförsörjningen Ec vara högre än basströmförsörjningen Eb.
Vid transistortillverkning görs majoritetsbärvågskoncentrationen i emitterområdet avsiktligt större än den i basområdet. Samtidigt görs basområdet mycket tunt och föroreningsinnehållet är strikt kontrollerat. Så snart kraften tillförs, på grund av den framåtriktade förspänningen av emitterövergången, diffunderar således majoritetsbärarna (elektronerna) i emitterområdet och majoritetsbärarna (hålen) i basområdet lätt över emitterövergången till varandra. Men eftersom koncentrationen av elektroner är betydligt större än hålens, är strömmen genom emitterövergången i första hand ett elektronflöde; detta elektronflöde kallas emitterelektronströmmen.
Eftersom basområdet är mycket tunt, och på grund av den omvända förspänningen av kollektorövergången, korsar de flesta elektronerna som injiceras i basområdet kollektorövergången och går in i kollektorområdet och bildar kollektorströmmen Icn. Endast ett litet antal (1-10%) elektroner rekombinerar med hål i basområdet. Hålen som förloras vid rekombination fylls på av basströmförsörjningen Eb och bildar sålunda basströmmen Ibn. Enligt principen om nuvarande kontinuitet:
Dvs=Ib + Ic
Detta innebär att genom att lägga till en mycket liten Ib till basen kan en större Ic erhållas vid uppsamlaren. Detta är den så kallade-strömförstärkningseffekten. Ic och Ib upprätthåller ett visst proportionellt förhållande, dvs.
1=Ic/Ib
Där: 1 -- kallas DC-förstärkningsfaktorn,
Förhållandet mellan förändringen i kollektorströmmen ΔIc och förändringen i basströmmen ΔIb är:
= △Ic/△Ib I denna formel kallas växelströmsförstärkningsfaktorn. Eftersom värdena på 1 och inte är signifikant olika vid låga frekvenser, är de ibland inte strikt åtskilda för bekvämlighet, och värdet på är ungefär tiotals till över hundra.
1=Ic/Ie (Ic och Ie är storleken på strömmen i DC-banan)
I den här formeln: 1 kallas även DC-förstärkningsfaktorn, vanligen använd i vanliga-basförstärkarkretsar, som beskriver förhållandet mellan emitterströmmen och kollektorströmmen.
=△Ic/△Ie
I det här uttrycket är AC-gemensam-basströmförstärkningsfaktorn. På samma sätt och 1 är inte signifikant olika vid små signalingångar.
Följande samband finns mellan de två förstärkningsfaktorerna som beskriver nuvarande relationer:
Strömförstärkningseffekten hos en transistor använder faktiskt en liten förändring i basströmmen för att styra en större förändring i kollektorströmmen.
En transistor är en strömförstärkningsanordning, men i praktiska tillämpningar används ofta ett motstånd för att omvandla transistorns strömförstärkningseffekt till en spänningsförstärkningseffekt.
Amplifieringsprincip
1. Elektronemission från sändare till bas
Strömförsörjning Ub tillförs emitterövergången genom motståndet Rb, framåt- och spänner emitterövergången. Majoriteten av bärarna (fria elektroner) i emitterområdet passerar kontinuerligt emitterövergången till basområdet och bildar emitterströmmen Ie. Samtidigt diffunderar majoriteten av bärare i basområdet också in i emitterområdet. Eftersom majoritetsbärarkoncentrationen är mycket lägre än den i emitterområdet, kan denna ström bortses från. Därför kan emitterövergången i första hand betraktas som ett elektronflöde.
2. Elektrondiffusion och rekombination i basregionen
Efter att ha kommit in i basområdet koncentreras elektroner initialt nära emitterövergången och bildar gradvis en elektronkoncentrationsgradient. Under påverkan av denna gradient diffunderar elektronflödet från basområdet mot kollektorövergången, där det dras in i kollektorområdet av kollektorövergångens elektriska fält och bildar kollektorströmmen Ic. En liten del av elektronerna (på grund av det tunna basområdet) rekombinerar med hål i basområdet. Förhållandet mellan diffust elektronflöde och rekombinationselektronflöde bestämmer transistorns förstärkningsförmåga.
3. Elektroninsamling i Samlarregionen
På grund av den stora backspänningen som appliceras på kollektorövergången kommer det elektriska fältet som genereras av denna backspänning att förhindra elektroner från att diffundera från kollektorområdet till basområdet. Samtidigt kommer den att dra elektroner som har diffunderat till närheten av kollektorövergången in i kollektorområdet, vilket bildar huvudkollektorströmmen Icn. Dessutom kommer minoritetsbärare (hål) i kollektorområdet också att driva mot basområdet och bilda en omvänd mättnadsström, betecknad med Icbo. Dess värde är mycket litet, men det är extremt känsligt för temperatur.
