Electronică – Tranzistorul bipolar – Partea 1-Introducere și funcționare.
În articolul despre diodă am văzut că pentru a forma o diodă simplă avem nevoie de două materiale semiconductoare ( siliciu sau germaniu ) pentru a forma o joncțiune simpla pn.
Dacă unim două diode spate-în-spate vom forma două joncțiuni pn conectate în serie, care au în comun terminalul p sau terminalul n. Fuziunea acestor două diode ( joncțiuni ) vor produce 3 regiuni, 2 joncțiuni și 3 terminale formând structura de bază a unui tranzistor.
Tranzistorul – este un dispozitiv semiconductor cu 3 terminale. Cele 3 terminale se numesc BAZĂ, EMITOR și COLECTOR. Aceste terminale fac legătura la cele 3 regiuni semiconductoare.
Tranzistorul bipolar poate avea o structură PNP sau NPN.
După cum se observă în figura de mai sus, avem :
- tranzistorul NPN este format din două regiuni N separate de o regiune P.
- tranzistorul PNP este format din două regiuni P separate de o regiune N.
- regiunea Bazei este mai subțire și mai slab dopată în comparație cu regiunea Emitor-ului ( care este puternic dopată ) și cu regiunea COLECTOR-ului ( moderat dopată ).
- în structura tranzistorului bipolar, purtătorii de sarcină electrică sunt atât golurile ( PNP ) cât și electroni ( NPN ).
- săgeata din simbolul tranzistorului corespunde joncțiunii pn emitor-bază iar vârful săgeții merge întotdeauna de la zona P la zona N.
La nivelul tranzistorului bipolar apar 6 mărimi electrice:
- IE = curent de Emitor.
- IB = curent de Baza.
- IC = curent de Colector.
- VBE = tensiunea Baza – Emitor.
- VBC =tensiunea Baza-Colector.
- VCE = tensiunea Colector-Emitor.
Relațiile generale între mărimile electrice ale tranzistorului bipolar:
- relația între curenți
- IS=IB+IC
- relația între tensiuni
- VBE=VBC+VCE pentru NPN
- VEB=VCB+VEC pentru PNP
- relația între curentul de colector IC și tensiunea Bază-Emitor VBE :
- \[ I_C \cong I_S \star exp ( \, \frac{V_{BE}}{V_T} ) \, \] , unde:
- IS =curent de saturație
- VT = tensiunea termică
- \[ I_C \cong I_S \star exp ( \, \frac{V_{BE}}{V_T} ) \, \] , unde:
Funcționarea Tranzistorului Bipolar
Un tranzistor bipolar funcționează astfel:
- joncțiunea Bază – Emitor este polarizată direct cu o tensiune mai mare decât tensiunea de prag.
- joncțiunea Bază – Colector este polarizată invers cu o tensiune mult mai mare decât tensiunea Bază-Emitor.
Emitorul este sursa de purtători care determină curentul prin tranzistor. Colectorul colectează purtătorii ajunși aici, Baza controlează curentul prin tranzistor în funcție de valoarea tensiunii de polarizare a joncțiunii Bază-Emitor.
Joncțiunea Emitor-Bază ( polarizată direct ) injectează un curent de emitor IE care este colectat în cea mai mare parte de joncțiunea Colector Bază ( polarizată invers ) rezultând Efectul de Tranzistor.
TRANZISTOR = TRANsfer reZISTOR – curentul se transferă din circuitul de intrare re rezistență mică, în circuitul de ieșire de rezistență mare.
Funcționarea tranzistorului bipolar NPN
- la acest tip de tranzistor purtătorii majoritari sunt electronii.
Emitorul este puternic dopat cu electroni liberi. Baza este foarte subțire și slab dopată cu goluri. Prin polarizarea directă a joncțiunii Bază-Emitor electronii din regiunea Emitor-ului difuzează cu ușurință prin această joncțiune către regiunea Bazei. În regiunea Bazei un procent mic de electroni se combină cu golurile din Bază și formează curentul de Bază IB.
Prin polarizarea inversă a joncțiunii Bază-Colector majoritatea electronilor difuzează prin această joncțiune către regiunea colectorului formându-se astfel curentul de Colector IC.
Funcționarea tranzistorului bipolar PNP
- La acest tip de tranzistor purtătorii majoritari sunt golurile.
Emitorul este puternic dopat cu goluri. Regiunea de tip N a bazei este foarte subțire și slab dopată cu electroni. Polarizând direct joncțiunea Bază – Emitor golurile vor difuza ușor prin joncțiunea Bază Emitor către bază ( regiunea bazei). În regiunea bazei un procent mic de goluri se vor combina cu electronii din bază, rezultând un curent de Bază IB .
Polarizarea inversă a joncțiunii Bază – Colector golurile difuzează către regiunea Colector-ului, rezultând un curent de colector IC .
Lasă un răspuns