Funktionsweise des NPN-Transistors

Der Emitter-Basis-Übergang eines Transistors ist in Durchlassrichtung vorgespannt, während der Kollektor-Basis-Übergang in Sperrrichtung vorgespannt ist. Wenn wir für einen Moment das Vorhandensein des Emitter-Basis-Übergangs ignorieren, würde praktisch (Anmerkung 1) aufgrund der Sperrspannung kein Strom im Kollektorkreis fließen. Wenn jedoch auch der Emitter-Basis-Übergang vorhanden ist, bewirkt die Vorwärtsvorspannung daran, dass der Emitterstrom fließt. Es ist ersichtlich, dass dieser Emitterstrom fast vollständig im Kollektorkreis fließt. Daher hängt der Strom im Kollektorkreis vom Emitterstrom ab. Wenn der Emitterstrom null ist, dann ist der Kollektorstrom nahezu null. Wenn der Emitterstrom jedoch 1 mA beträgt, beträgt der Kollektorstrom auch etwa 1 mA. Genau das passiert in einem Transistor. Wir werden nun diese Transistorwirkung für npn- und pnp-Transistoren diskutieren. Funktionsweise des npn-Transistors Die folgende Abbildung zeigt den npn-Transistor mit Vorwärtsvorspannung zum Emitter-Basis-Übergang und Sperrvorspannung zum Kollektor-Basis-Übergang. Die Vorwärtsspannung bewirkt, dass die Elektronen im n-Emitter zur Basis fließen. Dies bildet den Emitterstrom IE. Wenn diese Elektronen durch die p-Basis fließen, neigen sie dazu, sich mit Löchern zu verbinden. Da die Basis leicht dotiert und sehr dünn ist, verbinden sich daher nur wenige Elektronen (weniger als 5%) mit Löchern, um den Basisstrom IB (Anmerkung 2) zu bilden. Der Rest ((Anmerkung 3) mehr als 95%) geht in den Kollektorbereich über, um den Kollektorstrom IC zu bilden. Dadurch fließt fast der gesamte Emitterstrom im Kollektorkreis. Es ist klar, dass der Emitterstrom die Summe von Kollektor- und Basisströmen ist, dh IE = IB + IC Hinweis: In der Praxis würde im Kollektorkreis ein sehr geringer Strom (wenige µA) fließen. Dies wird als Kollektorsperrstrom bezeichnet und ist auf Minoritätsträger zurückzuführen. Die Elektronen, die sich mit Löchern verbinden, werden zu Valenzelektronen. Dann fließen sie als Valenzelektronen durch Löcher nach unten und in die externe Basisleitung. Dies bildet den Basisstrom IB. Die Gründe dafür, dass die meisten Elektronen vom Emitter ihre Reise durch die Basis zum Kollektor fortsetzen, um einen Kollektorstrom zu bilden, sind: (i) Die Basis ist leicht dotiert und sehr dünn. Daher gibt es einige Löcher, die genug Zeit finden, sich mit Elektronen zu verbinden. (ii) Die Sperrspannung am Kollektor ist ziemlich hoch und übt auf diese Elektronen Anziehungskräfte aus. Funktionsweise eines pnp-Transistors Die folgende Abbildung zeigt den prinzipiellen Anschluss eines pnp-Transistors. Die Vorwärtsspannung bewirkt, dass die Löcher im p-Emitter zur Basis hin fließen. Dies bildet den Emitterstrom IE. Wenn diese Löcher in die Basis vom n-Typ übergehen, neigen sie dazu, sich mit den Elektronen zu verbinden. Da die Basis leicht dotiert und sehr dünn ist, verbinden sich daher nur wenige Löcher (weniger als 5%) mit den Elektronen. Der Rest (mehr als 95%) kreuzt in den Kollektorbereich, um den Kollektorstrom IC zu bilden. Dadurch fließt fast der gesamte Emitterstrom im Kollektorkreis. Es sei darauf hingewiesen, dass die Stromleitung innerhalb des pnp-Transistors durch Löcher erfolgt. In den externen Verbindungsdrähten wird der Strom jedoch immer noch durch Elektronen geleitet. Bedeutung der Transistorwirkung Die Eingangsschaltung (dh Emitter-Basis-Übergang) hat aufgrund der Vorwärtsspannung einen niedrigen Widerstand, während die Ausgangsschaltung (dh Kollektor-Basis-Übergang) hat aufgrund der Sperrspannung einen hohen Widerstand. Wie wir gesehen haben, fließt der Eingangsemitterstrom fast vollständig im Kollektorkreis. Daher überträgt ein Transistor den Eingangssignalstrom von einer niederohmigen Schaltung zu einer hochohmigen Schaltung. Dies ist der Schlüsselfaktor, der für die Verstärkungsfähigkeit des Transistors verantwortlich ist.

Hinterlass eine Nachricht 

Nachrichtenliste