Принцип работы биполярного транзистора

Вопрос по работе биполярного NPN транзистора
Автор
Сообщение
Starsky
#58186 2023-09-11 02:26 GMT

Здравствуйте, уважаемые физики. Возможно не в той теме задал вопрос, просто не нашёл соответствующей. Вопрос по работе биполярного NPN транзистора.

Давайте для начала условимся, что электроны текут от минуса к плюсу, как на самом деле.

Теперь о конструкции. База — P, легирована слабо, очень тонкая. Коллектор -N, умеренно легирована, умеренное количество электронов. Эммитер — N, легирован средне, электронов среднее количество. 

Рассмотрим стандартное подключение транзистора. База +0.7В, коллектор +5В, а эммитер к 0В.

Получается, что переход база эммитер смещен в прямом направлении и электроны залетает в базу и толком не успевают там рекомбинировать, так как база слабо легирована и дырок там мало. 

Теперь главный вопрос. Как из базы, залетевшие электроны, пролетают в колектор? Понимаю, что их как бы всасывает полем от +, который подключен к коллектору, но там же обратное смещение перехода коллектор база, так как напряжение коллектора выше, чем у базы и образуется барьер. Как же электроны его преодолевают? За счёт какого физического явления?

В данном случае Рассматриваем, что ток в транзисторе NPN течёт от эммитера к коллектору, несмотря на то что на картинке транзистора NPN показывают наоборот(там руководствуются правилом тока от + к -) 

givigudze
#58195 2023-09-11 18:19 GMT

Нужно разобраться с тем как работает диод.

Есть простое объяснение. В диоде есть два тока — основных и неосновных носителей. Это даже когда мы ничего не подключили. Ток "-" зардов + ток "+" зарядов.

Когда мы подключаем напряжение. Если оно гонит основные носители — диод открывается — идет большой ток.

Если напряжение гонит неосновные заряды — диод закрыт — идет очень маленький ток. 

Величина барьера примерно 0.3 Вольта — точнее можно в справочниках посмотреть.  У Вас явно больше 0,3 Вольт.  Зарядов у Вас в области  P — достаточно, напряжение Выше барьера — идет ток.

И Вы же можете включить транзистор что бы он открылся и померить разницу напряжения между  Эммитером и коллектором.

Ну и не забываем что эммитер и коллектор тоже очень маленькие — просто капельки с муравьиную голову.

Поэкспериментируйте со светодиодом для начала. И просто и видно.

 

Очепятка
#58196 2023-09-11 19:16 GMT

Что такое положительное напряжение? Это недостаток электронов. Или проще говоря атомы с вакантными местами именуемыми дырками. Поэтому каждая дырка имеет неспаренный позитрон в ядре. Который и создает заряд для дырки. 

 

Вот давай увеличим ваши числа в 10 раз.

На коллекторе у вас + 50 В на баз + 7В на эмиттере 0В

Для простоты, чтобы не рассчитывать число дырок. Что 1В соответствует 1 дырке.

Получается на эмиттере у нас 0 дырок, на базе 7 дырок на коллекторе 50 дырок.

Что такое 0 дырок? Это значит что там дырок и электронов поровну x

Вспоминаем правила зарядов. Одноименные заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются.  Дырки притягивают электроны. Вернее притягивает поле, Но о поле потом. 

Вот электронам тесто в эмиттере и они переходят на базу к дырочкам: А что их там что-то остановит?  Там  же свободно 7 дырок.  И вот 7 электронов с эмиттера ушло на базу. Что дальше происходит? А дальше происходит то, что 50.дырок так как они имеют положительный заряд начинают притягивать электроны из базы. Вот эти 7 электронов уходят с базы в коллектор получается  43 дырки в К у базы 7 Д у эмиттера 7 Д. Но заряд не выровнен.

Поэтому такое будет продолжаться до тех пор пока заряды не уравняются А значения дырок на Э. К. Б  не станут равными.  

Вернемся к полю. Поле, это внешняя сила. которая тянет(или толкает) электроны.  Причем в электротехнике принято создавать пистонные потенциалы. Т.е. когда мы говорим 0В или +5В это значит что снаружи есть схема. которая обеспечивает постоянство этих значений. 

Это значит; как только у эмиттера пропадет 7 электронов, то эта внешняя устройство начинает их восполнять. К примеру 0В легко получить подключив провод к земле. Земля большая электронов там много. Черпать не перечерпать. Тянуть не утянуть.

Что касается +5В или +50В  то там так же стоит внешнее  устройство которое забирает электроны. и поставляет дырки. Для простоты пусть будет батарейка где электроны садятся на ионы цинка. Которые в последствие дрейфуют к угольному стержню. Где и застревают, покрывая его налетом. Собственно поэтому батарейки садятся со временем так как они маленькие и не могут больше поглощать электроны. .

 

Что касается барьеров. Вот когда вы сплавили 3 полупроводника возникает контактная разность потенциалов или проще говоря барьер. Электроны по действием температуры дрейфуют в сторону дырок, а они у нас в базе. Поэтому барьеры смещены в сторону базы. Но барьер будет снят, как только появится внешнее поле. Со стороны + 5В. Дело в том что база слабо легирована и её запорное напряжение или барьер 0٫3 В.