Биполярный транзистор. Транзисторный эффект

22.04.2015 12:05

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 Вольт, следовательно на  Bat 2 я также выставил 5 Вольт.

 

 

 

 

На Bat 1 плавно повышаем напряжение... и при напряжении в 0,6 Вольт


 

 

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 Вольт. Добавляем напряжение на Bat 1 до 0,7 Вольт...

 

 

 

 

и...

неа, лампочка не горит ((

 

 

Если обратите внимание на блок питания Bat1, то можно увидеть, что потребление при 0,7 Вольтах составляло уже 0,14 Ампер. 

 

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...

 

Продолжение------->

<-------Предыдущая статья