Kādi ir tranzistora raksturlielumi?

Tranzistori ir noderīgi, jo tie var izmantot nelielu elektroenerģijas daudzumu kā signālu, lai kontrolētu daudz lielāku daudzumu plūsmu. Tranzistora spēju to izdarīt sauc par tranzistora pastiprinājumu, ko mēra kā tranzistora radītās izejas attiecību pret ievadi, kas nepieciešama šīs izejas ražošanai. Jo augstāka ir izvade attiecībā pret ievadi, jo lielāks pastiprinājums. Šo attiecību var izmērīt elektroenerģijas jaudas, sprieguma vai strāvas izteiksmē. Palielinoties darbības frekvencei, pastiprinājums samazinās.

Tranzistora raksturlielumi atšķiras atkarībā no tranzistora sastāva. Parastie materiāli ir pusvadītāji silīcijs, germānija un gallija arsenīds (GaAs). Gallija arsenīdu bieži izmanto tranzistoriem, kas darbojas augstās frekvencēs, jo tā elektronu mobilitāte, ātrums, ar kādu elektroni pārvietojas pa pusvadītāju materiālu, ir lielāks. Tas var arī droši darboties augstākā temperatūrā silīcija vai germānija tranzistoros. Silīcijam ir mazāka elektronu mobilitāte nekā citiem tranzistoru materiāliem, taču to parasti izmanto, jo silīcijs ir lēts un var darboties augstākā temperatūrā nekā germānija.

Viens no svarīgākajiem tranzistora raksturlielumiem ir tranzistora dizains. Bipolārā savienojuma tranzistoram (BJT) ir trīs spailes, ko sauc par bāzi, kolektoru un emitētāju, un bāze atrodas starp kolektoru un emitētāju. Neliels elektroenerģijas daudzums pārvietojas no bāzes uz emitētāju, un nelielas sprieguma izmaiņas izraisa daudz lielākas izmaiņas elektroenerģijas plūsmā starp emitētāja un kolektora slāni. BJT sauc par bipolāriem, jo ​​tie izmanto gan negatīvi lādētus elektronus, gan pozitīvi lādētus elektronu caurumus kā lādiņu nesējus.

Lauka efekta tranzistorā (FET) tiek izmantots tikai viena veida lādiņnesējs. Katram FET ir trīs pusvadītāju slāņi, ko sauc par vārtiem, kanalizāciju un avotu, kas ir attiecīgi analogi BJT bāzei, kolektoram un emitētājam. Lielākajai daļai FET ir arī ceturtais terminālis, ko dēvē par korpusu, masīvu, pamatni vai substrātu. Tas, vai FET lādiņu pārnēsāšanai izmanto elektronus vai elektronu caurumus, ir atkarīgs no dažādu pusvadītāju slāņu sastāva.

Katram tranzistora pusvadītāju spailei var būt pozitīva vai negatīva polaritāte atkarībā no tā, ar kādām vielām ir leģēts tranzistora galvenais pusvadītāju materiāls. N-veida dopingā tiek pievienoti nelieli arsēna vai fosfora piemaisījumi. Katram dopanta atomam ārējā apvalkā ir pieci elektroni. Katra silīcija atoma ārējā apvalkā ir tikai četri elektroni, un tāpēc katrs arsēna vai fosfora atoms nodrošina lieko elektronu, kas var pārvietoties pa pusvadītāju, piešķirot tam negatīvu lādiņu. P tipa dopingā tā vietā tiek izmantots gallijs vai bors, kuru ārējā apvalkā ir trīs elektroni. Tādējādi ceturtajam elektronam silīcija atomu ārējā apvalkā nav ar ko saistīties, radot atbilstošus pozitīvos lādiņu nesējus, ko sauc par elektronu caurumiem, kuros elektroni var pārvietoties.

Tranzistori tiek klasificēti arī pēc to sastāvdaļu polaritātes. NPN tranzistoros vidējam terminālim — BJT bāzei, FET vārtiem — ir pozitīva polaritāte, bet abi slāņi abās tā pusēs ir negatīvi. PNP tranzistorā situācija ir pretēja.