Биполярный транзистор. Транзисторный эффект
После того, как мы с вами стали изучать биполярные транзисторы, в личку стало приходить очень много сообщений именно про них. Самые распространенные вопросы звучат примерно так:
Если транзистор состоит из двух диодов, тогда почему бы просто не использовать два диода и не сделать из них простой транзистор?
Почему электрический ток течет от коллектора к эмиттеру (или наоборот), если транзистор состоит из двух диодов, которые соединены или катодами или анодами? Ведь ток потечет только через диод, включенный в прямом направлении, через другой он ведь течь не может?
А ведь правда ваша...Все логично... Но что-то мне кажется, что где-то есть подвох ;-). А вот где эта самая "изюминка" мы и рассмотрим в этой статье...
Итак, как вы все помните из предыдущих статей, любой биполярный транзистор, скажем так, состоит из двух диодов. Для PNP транзистора
эквивалентная схема выглядит вот так:
А для NPN транзистора
как-то вот так:
А что мудрить? Давайте проведем простой опыт!
У нас имеется всеми нами любимый советский транзистор КТ815Б. Он представляет из себя кремниевый транзистор NPN проводимости:
Собираем простую схемку с ОЭ (Общим Эмиттером), чтобы продемонстрировать его некоторые свойства. Этот опыт я показывал в предыдущих статьях. Но как говорится, повторение - мать учения.
Для демонстрации опыта нам понадобится маломощная лампочка накаливания и парочка Блоков питания. Собираем все это дело вот по такой схеме:
где у нас Bat1 - это блок питания, который у нас включается между базой и эмиттером, а Bat2 - блок питания, который у нас включается между коллектором и эмиттером, и в придачу последовательно цепляется еще лампочка.
Все это выглядит вот так:
Так как лампочка нормально светит при напряжении в 5 В, на Bat 2 я также выставил 5 В.
На Bat 1 плавно повышаем напряжение... и при напряжении в 0,6 В
у нас загорается лампочка, значит наш транзистор "открылся"
Как я уже сказал, этот опыт мы еще описывали в предыдущих статьях.
Но раз уж транзистор состоит из диодов, то почему бы нам не взять два диода и "сделать" из них транзистор? Сказано - сделано. Собираем эквивалентную схему транзистора КТ815Б из двух диодов марки 1N4007.
На рисунке ниже я обозначил выводы диодов, как анод и катод, а также обозначил выводы "транзистора".
Собираем все это дело по такой же схеме:
Так как наш транзистор КТ815Б были кремниевый, и диоды 1N4007 тоже кремниевые, то по идее транзистор из диодов должен открыться при напряжении 0,6-0,7 В. Добавляем напряжение на Bat1 до 0,7 В...
и...
неа, лампочка не горит ((
Если обратите внимание на блок питания Bat1, то можно увидеть, что потребление при 0,7 В составляло уже 0,14 А.
Проще говоря, если бы мы еще чуток поддали напряжение, то спалили бы диод "база-эмиттер", если, конечно, вспомнить Вольтамперная характеристику (ВАХ) диода.
Но почему, в чем дело? Почему транзистор КТ815Б, который по сути состоит из таких же кремниевых диодов пропускает через коллектор-эмиттер электрический ток, а два диода, спаянных также, не работают как транзистор? Где же зарыта собака?
А вы знаете, как в транзисторе расположены эти "диоды"? Если учесть, что N полупроводник - это хлеб, а тонкий слой ветчины - это P полупроводник, то в транзисторе они располагаются примерно вот так (на салат не смотрим):
Весь прикол в том, что база в транзисторе по ширине очень тонкая, как эта ветчина, а коллектор и эмиттер по ширине как эти половинки хлеба (немного преувеличиваю конечно, они чуть меньше), поэтому транзистор, как бы это прикольно не звучало, ведет себя как транзистор :-), то есть открывается и пропускает ток через коллектор-эмиттер.
Благодаря тому, что база очень тонкая по ширине, значит два P-N перехода находятся на очень маленьком расстоянии друг от друга и между ними происходит взаимодействие. Это взаимодействие называется транзисторным эффектом. А какой может быть транзисторный эффект между диодами, у которых расстояние между двумя P-N переходами как до Луны?
Как ведут себя электроны и дырки, думаю, рассказывать нет смысла).
PS. Никогда не любил и не понимал движение этих дырок и электронов в сложных полупроводниковых приборах. Главное оно работает, остальное по барабану).
Ну что же? Если есть вопросы, прошу задавать не стесняться. Ну а если нет, то перейдем к следующей захватывающей дух теме - как усиливают транзисторы...
Читайте также