¿Cuáles son los principios de funcionamiento del transistor?

Answer 1

El principio fundamental detrás de todos los transistores es simple:

1. El flujo de corriente entre dos terminales es impedido por una barrera de energía que se ha establecido entre ellos.
2. Para operar el transistor, se proporciona un tercer terminal que le permite bajar la barrera de energía.
3. La cantidad de corriente que fluye entre los dos primeros terminales depende de la medida en que el tercer terminal ha bajado la barrera de energía.

Los nombres de los terminales varían según el tipo de dispositivo: en los BJT se les conoce como emisor, colector y base; en MOSFET como fuente, drenaje y compuerta; en tubos de vacío como cátodos, placas y rejillas. A pesar de los molestos desajustes de nombres, el comportamiento básico es el mismo.

Mantengamos esto sobre BJT, restringiendo la discusión a NPN por simplicidad.

Cada vez que se forma una unión PN, se forma una barrera de energía con ella. Esto se conoce como el voltaje incorporado , y a menudo es de alrededor de 0.7V a temperatura ambiente. La región dopada con P es el lado con carga negativa , mientras que la región dopada con N es el lado con carga positiva . Sin embargo, no espere medir el voltaje incorporado; Tan pronto como aterrizas los contactos en el cristal, se forman potenciales de contacto que lo ocultan de la medición. Solo tiene que confiar en que está allí, a pesar de que el voltaje medido en los terminales es cero.

El voltaje incorporado es una barrera de energía para que más portadores se difundan a través de la barrera. A medida que reduce la barrera (aplicando un voltaje de polarización directa ), se vuelve exponencialmente más probable que los portadores crucen la barrera reducida (porque los portadores tienen energías térmicas que siguen una distribución de Boltzmann) y, por lo tanto, la corriente aumenta exponencialmente.

En una NPN, los portadores que nos interesan son los electrones, por lo que ignoraré los agujeros durante la discusión.

El NPN tiene dos uniones PN: la unión base-emisor y la unión base-colector. Cuando el dispositivo se desconecta de cualquier circuito, los voltajes incorporados hacen que la región base sea aproximadamente 0.7V más negativa que el emisor y el colector, creando una barrera de energía para que los electrones del emisor o colector ingresen a la base.

En condiciones de polarización normales, el colector está conectado a un voltaje positivo, por lo que los electrones no tienen problemas para abandonar la base del colector; Lo ven como una energía muy empinada cuesta abajo. El problema es que no hay electrones presentes en la base en esa unión: dentro de la base dopada con P, la concentración de electrones es muy pequeña (debido a la ley de acción de masas ), y la base no obtiene electrones de la base. emisor porque el voltaje incorporado en la unión base-emisor los bloquea.

Entonces, ¿cómo conseguimos que los electrones del emisor ingresen a la base, para que puedan llegar al colector?

Debemos reducir la barrera de energía en la unión base-emisor. Anteriormente, la región base era aproximadamente 0,7 V más negativa que el emisor, lo que hacía que los electrones en el emisor vieran una gran energía cuesta arriba. Al aumentar el voltaje base, reducimos esta barrera, y se vuelve exponencialmente más probable que los electrones lleguen a la barrera (el calor los lanza el resto del camino).

Una vez que los electrones llegan a la base, deambulan al azar como borrachos. Al ser portadores minoritarios dentro de la región base, están protegidos de los efectos de otros electrones y no sienten fuerzas repulsivas; Lo único que los mantiene en movimiento es la sacudida aleatoria del calor. Muchos de ellos regresan de donde vinieron, pero algunos caminarán aleatoriamente a través de la base desde el emisor hasta el colector (como se describe en la ley de difusión de Fick ). Y una vez que llegan a la unión del colector base, son arrastrados inmediatamente al colector.

Así es como funciona la NPN. Los electrones que se mueven del emisor al colector se ven favorecidos energéticamente, pero hay una barrera entre ellos: el voltaje incorporado en la unión base-emisor. Cuando esta barrera se reduce aplicando voltaje de base positivo, los electrones se difunden (es decir, el calor los mueve) desde el emisor y a través de la base hasta que son arrastrados hacia el colector.

Para apagarlo nuevamente, restablecemos la barrera reduciendo el voltaje de la base, evitando que se emitan más electrones en la base. Los electrones restantes dentro de la base continuarán deambulando aleatoriamente y gradualmente se recolectarán hasta que finalmente se hayan ido.

Vale la pena señalar que, a bajas densidades de corriente, los otros transistores (MOSFET, JFET, tubos de vacío, CNTFET, etc.) tienen corrientes que aumentan exponencialmente con el voltaje de “puerta”, al igual que los BJT. Esto se debe a que comparten una física fundamentalmente similar dentro de este régimen “subliminal”.

Answer 2

Un transistor es un dispositivo de tres terminales que consta de los siguientes terminales colector, emisor y base si es una unión bipolar y puerta, fuente y drenaje si es un efecto de campo. El transistor de unión bipolar ( BJT ) es un dispositivo semiconductor construido con tres regiones semiconductoras dopadas (base, colector y emisor) separadas por dos uniones pn. Hay dos tipos de BJT : npn y pnp. La unión está invertida. El ancho de la región de agotamiento de la unión BE se vuelve pequeño en comparación con el de la unión CB. La polarización directa en la unión BE reduce el potencial de barrera y hace que los electrones fluyan desde el emisor a la base. Como la base es delgada y está ligeramente dopada, consta de muy pocos agujeros, por lo que algunos de los electrones del emisor (aproximadamente el 2%) se recombinan con los agujeros presentes en la región de la base y salen del terminal de la base. Esto constituye la corriente base, fluye debido a la recombinación de electrones y agujeros (tenga en cuenta que la dirección del flujo de corriente convencional es opuesta a la del flujo de electrones). El gran número restante de electrones cruzará la unión del colector polarizada inversamente para constituir la corriente del colector.

Los transistores de efecto de campo consisten en el tipo P o el tipo N. El transistor de efecto de campo , o simplemente FET , usa el voltaje que se aplica a su terminal de entrada, llamado Gate, para controlar la corriente que fluye a través de ellos, lo que hace que la corriente de salida sea proporcional a la tensión de entrada. Como su funcionamiento se basa en un campo eléctrico (de ahí el nombre del efecto de campo) generado por el voltaje de la puerta de entrada, esto hace que el transistor de efecto de campo sea un dispositivo operado por “VOLTAJE”. de lo contrario, si su polarización inversa no conducirá, ya que la capa de agotamiento se habría estrechado, creando así una barrera que no permitiría el paso de la corriente.

Answer 3

Es sorprendentemente similar en funcionamiento al antiguo triodo de tubo de vacío, con la base de un transistor actuando como la rejilla de un triodo. La capa base es delgada, por lo que los electrones “se desplazan” a través de ella con la suficiente facilidad, pero también se conduce lo suficientemente bien como para que el campo eléctrico que induce en la capa “emisora” del transistor sea completamente eficaz para controlar el entorno local visto en el emisor, lo que influye en la cantidad de electrones que, metafóricamente, se “extraen” del emisor. Estos electrones se desplazan, bajo la influencia del campo eléctrico predominante, a través de la región de base delgada del transistor, y luego, de forma “repentina”, ven el atractivo campo eléctrico del colector y se acumulan en ese electrodo, produciendo el “gran -time “colector actual.
Y finalmente, la magnitud real de esa corriente depende de cuántos electrones de hecho fueron extraídos por el campo inducido por la base.
Por supuesto, en los transistores PNP, debe cambiar todo esto y referirse a huecos, también conocidos como “agujeros” en una nube de electrones de otra manera densa. Hay una curiosa simetría en estas dos imágenes, que fue / fue popularizada por primera vez por El pionero de Bell Labs William Shockley en su libro de texto titulado “Electrones y agujeros en semiconductores”.

Answer 4

Para un BJT, un pequeño cambio en la corriente base provoca un cambio mayor en la corriente del colector.

La unión base-emisor está polarizada hacia adelante y, por lo tanto, los portadores de carga fluyen desde el emisor hacia el área de la base. La geometría del transistor está diseñada para que el campo de la unión del colector base capture la mayoría de los portadores de carga en la región base, dejando que solo unos pocos fluyan fuera de la base. Los transportadores capturados (recogidos) salen del colector.

Answer 5

Como el inventor del nombre, John PIERCE lo definió en 1947, es un amplificador semiconductor. El inventor del principio es Julius LILIENFELD en 1925.
El voltaje en el lado de la base se magnifica en el exterior entre el conector y el emisor. Puede ser regulado por corriente por resistencias en el lado del conector-emisor y entre el colector y la base (acoplamiento de reacción).

Answer 6

Si estamos hablando de MOSFET, es básicamente un interruptor que se enciende y apaga en la puerta. Por lo general, una caída de 1 voltio en la puerta enciende el transistor mientras que una caída de voltaje de 0 apaga el transistor.

Los BJT son más complicados. Casi ninguna de las compañías de chips IC usa BJT cuando tienen más disipación de energía.

Answer 7

Esta pregunta ya ha sido respondida en Quora.

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¿Cuáles son los principios de funcionamiento del transistor?

Answer 8

Esta pregunta es tan buena que es la Pregunta 1 en las Preguntas frecuentes para el tema de Quora Electrónica.

https://www.quora.com/topic/Elec …

Answer 9

La corriente / voltaje en un circuito puede usarse para controlar la corriente / voltaje en otro circuito.