Door Kevin Beck – Bijgewerkt op 30 augustus 2022

alan64/iStock/GettyImages

De term transistor combineert 'overdracht' en 'varistor', wat de vroege rol weerspiegelt bij het overbrengen van spanning terwijl de weerstand varieert. Transistors zijn de fundamentele bouwstenen van moderne elektronica, analoog aan DNA in de biologie. Ze worden ingedeeld in twee hoofdfamilies:bipolaire junctietransistors (BJT's) en veldeffecttransistors (FET's). Dit artikel richt zich op BJT's.

Soorten bipolaire junctietransistors

BJT's zijn verkrijgbaar in twee basisconfiguraties, NPN en PNP, gedefinieerd door de volgorde van halfgeleiderlagen van het N-type en het P-type. Een NPN-transistor bestaat uit een dun P-gebied ingeklemd tussen twee N-gebieden. De twee PN-overgangen kunnen voorwaarts of achterwaarts voorgespannen zijn, waardoor het apparaat zijn karakteristieke gedrag krijgt.

Naamgeving en structuur van terminals

Elke BJT heeft drie aansluitingen:emitter (E), basis (B) en collector (C). In een NPN-apparaat is de collector aan de ene N-laag bevestigd, de basis aan de middelste P-laag en de emitter aan de andere N-laag. Het P-gebied is licht gedoteerd, terwijl de N-laag die zich het dichtst bij de emitter bevindt, zwaar gedoteerd is. Omdat de twee N-lagen qua dotering en geometrie verschillen, kunnen ze niet verwisseld worden.

Gemeenschappelijke zenderconfiguratie

De meest gebruikte bedrijfsmodus is de common-emitter (CE)-configuratie. In deze opstelling wordt een spanning aangelegd tussen de basis en de emitter (V_BE) en tussen de collector en de emitter (V_CE). De emitteraansluiting dient als uitgang en levert de versterkte stroom aan de rest van het circuit.

Elektrische relaties

De ingangs- en uitgangsstromen zijn verbonden door de stroomversterking van de transistor, β (bèta). Wiskundig:

I_B = I_0 \frac{e^{V_{BE}/V_T}}{V_T - 1}

I_C = \beta I_B

Hier is I_B de basisstroom, I_C de collectorstroom, I_0 de verzadigingsstroom, V_T de thermische spanning en β de stroomversterkingsfactor. Deze vergelijkingen beschrijven hoe een kleine basisstroom een grotere collectorstroom regelt.

Door deze grondbeginselen te begrijpen, kunnen ingenieurs betrouwbare versterkingstrappen en schakelcircuits ontwerpen.