Существуют два основных вида транзисторов: полевые и биполярные. Биполярные транзисторы, в свою очередь, также разделяются на тип с P-N-P и N-P-N переходом. В этом материале я вам расскажу об устройстве биполярных транзисторов и мы поговорим о принципе работы и в чем их основное различие. Итак, поехали.
Немного истории
Согласно записям официальной истории дату 16.12.1947 года можно считать официальным днем рожденья одного из главных элементов всей электроники современности. Именно в этот день был представлен общественности первый транзистор, который был собран тремя учеными, а именно: Д. Бардин, У. Шокли и У. Браттейн.
Появление биполярного транзистора позволило отказаться от использования электронных ламп. Вся современная электроника была бы невозможна без этого изделия. Вот такое важное открытие было совершено в середине 20-го столетия. Теперь от истории перейдем к нашим биполярным транзисторам.
Как устроен биполярный транзистор
Итак, биполярный транзистор схематически можно представить следующим образом:
Посмотрите внимательно на изображение, вам оно ничего не напоминает? Да, вы правы, если присмотреться и мысленно разделить зону N – перехода, то перед нами два соединенных между собой диода (запомните этот момент, в дальнейшем он нам понадобится).
Для определения какой проводимости перед нами диод, достаточно прочитать направление P-N перехода. На рисунке выше у нас проводимость типа P-N-P. Это означает, что перед нами транзистор прямой проводимости (так как принято считать, что ток проходит от плюса к минусу).
А вот у транзистора N-P-N типа проводимость обратная
Вы заметили, что в обоих вариантах исполнения присутствуют три вывода под названием:
Эмиттер (источник, генератор), База (основа) и Коллектор (сборщик, накопитель).
Схематическое обозначение транзисторов
Из всего выше написанного вы уже наверняка поняли, что есть транзисторы обратной и прямой последовательности, а это значит, что и на схемах такие элементы должны иметь различия. Давайте их рассмотрим.
Итак, обозначение транзистора прямой проводимости на схемах будет следующее:
А вот транзистор обратной проводимости обозначается уже так:
В старых советских мануалах транзисторы маркировались буквой «Т», а теперь обозначение сменили на «VT».
Как по схеме определить N-P-N или P-N-P транзистор перед вами
На самом деле определить по схеме тип биполярного транзистора довольно просто, достаточно помнить следующее правило:
Как известно в N – полупроводнике имеется большое количество свободных электронов, а в полупроводнике P–типа расположены «дырки» - положительно заряженные частицы. А по общепринятой теории ток протекает от «плюса» к «минусу».
Если вы посмотрите на схему, то увидите, что эмиттер изображен со стрелкой, которая либо направлена к базе либо от нее. Так вот если транзистор N-P-N типа, то есть база выполнена из P– полупроводника, то ток течет от базы (стрелка эмиттера от базы). Если же база выполнена из N - полупроводника, то ток (стрелка) втекает в базу.
Как работает P-N-P транзистор
С обозначением и устройством вроде все понятно, а вот как он работает давайте разбираться:
Давайте представим биполярный транзистор в виде водяной трубы с задвижкой с пружинным механизмом.
Как видно из рисунка сверху беспрепятственному протеканию воды по трубе мешает задвижка с пружинным механизмом, если мы приложим небольшое усилие (откроем задвижку сжав пружину), то вода беспрепятственно потечет по трубе. Если же мы отпустим пружину, то она распрямится и вернет задвижку на место, тем самым перекрыв трубу и поток воды будет остановлен.
Теперь вообразите, что данная труба - это транзистор P-N-P типа, значит его выводы можно представить следующим образом:
Получается, чтобы ток протекал от эмиттера к коллектору (напоминаю, что направление тока совпадает с направлением стрелки на эмиттере) нужно сделать так, чтобы ток выходил из базы, или говоря по простому: подать на базу минус.
Давайте наглядно проверим работу такого транзистора. Для этого возьмем КТ814Б и соберем простенькую схему с двумя источниками питания.
Для того, чтобы правильно подключить транзистор необходимо знать какой вывод является эмиттером, базой и коллектором. Для этого находим техническую документацию и определяем:
Лампочку я буду использовать самую обычную автомобильную, рассчитанную на 12 Вольт. Собранная схема будет выглядеть так:
Итак, чтобы наша схема заработала выставляем на источнике питания №2 12 Вольт. А на первом источнике питания начинаем очень плавно (с нуля) поднимать напряжение ровно до того момента, пока не загорится наша лампа.
Схема заработала при напряжении 0,66 Вольт на первом источнике.
То есть произошло "открытие" транзистора и через цепь эмиттер-коллектор начал проходить ток.
Иначе говоря, напряжение, которое открыло наш транзистор - это ни что иное как падение напряжения на P-N переходе база-эмиттер, которое как раз и находится в пределах от 0,5 до 0,7 В для кремниевых транзисторов.
А как дела обстоят с транзисторами, где используется N-P-N переход.
Принцип работы N-P-N транзистора
Если внимательно посмотреть на техническую документацию к транзистору КТ814Б, то можно найти запись о том, что комплиментарной парой к этому транзистору является КТ815Б, а он различается лишь тем что здесь используется N-P-N переход.
И схема подключения будет выглядеть так:
Посмотрите внимательно на эту схему и схему включения КТ814Б, вы ничего не заметили? Все верно, единственное различие между этими двумя транзисторами заключено в том, что транзистор с P-N-P переходом открывается "минусом" (так как на базу подается отрицательный потенциал), а вот транзистор N-P-N открывается "плюсом".
Заключение
В этом материале мы с вами познакомились с устройством биполярных транзисторов, их устройстве и принципе работы, а также с тем как они обозначаются на схемах. Если статья оказалась вам интересна или полезна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!