Рассмотрим принцип работы транзистора

Транзисторы - полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. Различают два вида транзисторов: биполярные и полевые. Добавление некоторых примесей к кремнию или германию, из которого изготавливают транзисторы, увеличивает его способность проводить электрический ток, изменяя его кристаллическую структуру. Кремний с примесью бора называется кремнием p-типа (от positive - положительный), поскольку в его кристаллической решетке не хватает электронов. Кремний с примесью фосфора содержит избыток свободных электронов и называется кремнием n-типа. На поверхности обеих сторон пластинки кремния наплавляют шарики примесных элементов. При нагревании до строго определенной температуры происходит диффузия (проникновение) примесных элементов в толщу пластинки полупроводника. В результате в толще пластинки возникают две области, противоположные ей по электропроводимости. Пластинка германия или кремния p-типа и созданные в ней области n-типа образуют транзистор структуры n-p-n, а пластинка n-типа и созданные в ней области p-типа — транзистор структуры p-n-p .

Независимо от внутренней структуры транзистора его пластинку исходного полупроводника называют базой (Б), противоположную ей по электропроводимости область меньшего объема — эмиттером (Э), а другую такую же область большего объема — коллектором (К). Эти три электрода образуют два p-n перехода: между базой и коллектором — коллекторный, а между базой и эмиттером — эмиттерный. Каждый из них по своим электрическим свойствам аналогичен p-n переходам полупроводниковых диодов и открывается при таких же прямых напряжениях на них. При приложении к эмиттеру положительного напряжения электроны p-кремния втягиваются в область эмиттера, образуя обогащенный электронами канал между коллектором и базой. Если приложить к эмиттеру положительное напряжение, эти электроны начинают двигаться от коллектора к базе. При этом транзистор проводит ток - находится во включенном состоянии. Если напряжение с эмиттера снимается, электроны перестают втягиваться в область между коллектором и базой, проводящий канал разрушается, и транзистор перестает пропускать ток - "выключается". Таким образом, транзистор может находиться в двух состояниях - "включено" и "выключено". Такое "двоичное" поведение транзистора используется при обработке информации в компьютере.

Движущихся частей в транзисторах нет, переключение из выключенного состояния во включенное и обратно происходит с помощью управляющего тока на эмиттере электрических сигналов. Включение и выключение транзисторов лежит в основе работы процессоров. Устройство, имеющее, подобно транзистору, два состояния, может быть названо двоичным. Включенное состояние транзистора можно обозначить единицей, а выключенное - нулем. Последовательностями и наборами нулей и единиц, вырабатываемых множеством транзисторов, можно представлять буквы, числа, цвета и графические объекты. Такой принцип называется двоичным представлением и используется в цифровой технике для хранения и передачи информации.

Ниже приведена эквивалентная схема работы транзистора.

Из данной схемы видно, что при положении ключа К, происходит прямое смещение U, через базу протекает ток. За счет диффузии и рекомбинации дырки из области эмиттера перемещаются в область коллектора и обеспечивают ток эмиттера-коллектора.

При разработке различных автоматов используют транзисторы с общим эмиттером, базой и коллектором. Общим называется элемент, который служит для подачи входного и съемного выходного сигнала.

Транзисторы с общим эмиттером, базой и коллектором

В любых сериях интегральных микросхем базовым элементом является эммитерный повторитель и инвертор. Если он находится в цепи эмиттера и не превышает несколько КОМ, то подобная схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерный повторитель усиливает только по мощности, а по напряжению – нет.

Коэффициен усиления эмиттерного повторителя определяется

К_у1.

Эмиттерный повторитель