Hvad er transistorkarakteristika?
Transistorer er komponenter i elektroniske enheder, der styrer og forstærker strømmen af elektricitet i enheden og betragtes som en af de vigtigste opfindelser i udviklingen af moderne elektronik. Vigtige transistorkarakteristika, der påvirker, hvordan transistoren fungerer, inkluderer transistorens forstærkning, struktur og polaritet samt byggematerialer. Transistoregenskaber kan variere meget afhængigt af transistorens formål.
Transistorer er nyttige, fordi de kan bruge en lille mængde elektricitet som et signal til at kontrollere strømmen af meget større mængder. Transistorens evne til at gøre dette kaldes transistorens forstærkning, der måles som forholdet mellem det output, som transistoren producerer, og det input, der kræves for at producere dette output. Jo højere output i forhold til input, jo højere er gevinsten. Dette forhold kan måles med hensyn til elektricitetens strøm, spænding eller strøm. Gevinsten falder, når driftsfrekvensen stiger.
Transistoregenskaber varierer afhængigt af transistorens sammensætning. Almindelige materialer inkluderer halvlederne silicium, germanium og galliumarsenid (GaA'er). Galliumarsenid bruges ofte til transistorer, der fungerer ved høje frekvenser, fordi dets elektronmobilitet, den hastighed, hvormed elektroner bevæger sig gennem halvledermaterialet, er højere. Det kan også med sikkerhed fungere ved højere temperaturer i silicium- eller germanium-transistorer. Silicium har lavere elektronmobilitet end de andre transistormaterialer, men bruges ofte, fordi silicium er billigt og kan fungere ved højere temperaturer end germanium.
En af de vigtigste transistoregenskaber er transistorens design. En bipolær forbindelsestransistor (BJT) har tre terminaler kaldet basen, samleren og emitteren, hvor basen ligger mellem kollektoren og emitteren. Små mængder elektricitet bevæger sig fra basen til emitteren, og den lille spændingsændring forårsager meget større ændringer i strømmen af strøm mellem emitteren og kollektorlagene. BJT'er kaldes bipolære, fordi de bruger både negativt ladede elektroner og positivt ladede elektronhuller som ladningsbærere.
I en felteffekttransistor (FET) bruges kun en type ladningsbærer. Hver FET har tre halvlederlag kaldet gate, drain og source, som er analoge med henholdsvis BJTs base, samler og emitter. De fleste FET'er har også en fjerde terminal, der kaldes legemet, bulk, base eller underlag. Hvorvidt en FET bruger elektroner eller elektronhuller til at bære ladninger afhænger af sammensætningen af de forskellige halvlederlag.
Hver halvlederterminal i en transistor kan have positiv eller negativ polaritet, afhængigt af hvilke stoffer transistorens vigtigste halvledermateriale er dopet med. I doping af N-type tilsættes små urenheder af arsen eller fosfor. Hvert dopingmiddel har fem elektroner i det ydre skal. Den ydre skal af hvert siliciumatom har kun fire elektroner, og hvert arsen- eller fosforatom giver således et overskydende elektron, der kan bevæge sig gennem halvlederen, hvilket giver det en negativ ladning. I doping af P-type bruges i stedet gallium eller bor, som begge har tre elektroner i deres ydre skal. Dette giver den fjerde elektron i den ydre skal af siliciumatomerne intet at binde til, hvilket producerer tilsvarende positive ladningsbærere kaldet elektronhuller, som elektroner kan bevæge sig i.
Transistorer klassificeres også efter polariteten i deres komponenter. I NPN-transistorer har den midterste terminal - basen i BJT'er, porten i FET'er - positiv polaritet, mens de to lag på hver side af den er negative. I en PNP-transistor er det modsatte tilfældet.