Hva er transistorkarakteristikker?

Transistorer er komponenter i elektroniske enheter som styrer og forsterker strømmen av strøm i enheten og regnes som en av de viktigste oppfinnelsene i utviklingen av moderne elektronikk. Viktige transistorkarakteristikker som påvirker hvordan transistoren fungerer inkluderer transistorens forsterkning, struktur og polaritet, samt byggematerialer. Transistorkarakteristikker kan variere mye etter transistorens formål.

Transistorer er nyttige fordi de kan bruke en liten mengde strøm som et signal for å kontrollere strømmen av mye større mengder. Transistorens evne til å gjøre dette kalles transistorens forsterkning, som måles som forholdet mellom utgangen transistoren produserer og inngangen som kreves for å produsere den utgangen. Jo høyere output i forhold til input, desto høyere er gevinsten. Dette forholdet kan måles med tanke på elektrisitetens strøm, spenning eller strøm. Gevinsten avtar når driftsfrekvensen øker.

Transistorkarakteristikker varierer i henhold til transistorens sammensetning. Vanlige materialer inkluderer halvlederne silisium, germanium og galliumarsenid (GaAs). Galliumarsenid brukes ofte til transistorer som opererer med høye frekvenser fordi dens elektronmobilitet, hastigheten som elektronene beveger seg gjennom halvledermaterialet, er høyere. Den kan også trygt arbeide ved høyere temperaturer i silisium- eller germanium-transistorer. Silisium har lavere elektronmobilitet enn de andre transistormaterialene, men brukes ofte fordi silisium er billig og kan fungere ved høyere temperaturer enn germanium.

En av de viktigste egenskapene til transistor er transistorens design. En bipolar veikrysstransistor (BJT) har tre terminaler kalt basen, samleren og emitteren, med basen som ligger mellom kollektoren og emitteren. Små mengder strøm beveger seg fra basen til emitteren, og den lille spenningsendringen forårsaker mye større endringer i strømmen av strøm mellom emitteren og samlerlagene. BJT-er kalles bipolare fordi de bruker både negativt ladede elektroner og positivt ladede elektronhull som ladningsbærere.

I en felteffekttransistor (FET) brukes bare en type ladebærer. Hver FET har tre halvlederlag kalt port, avløp og kilde, som er analoge med henholdsvis BJTs base, samler og emitter. De fleste FET-er har også en fjerde terminal referert til som kroppen, bulk, base eller underlag. Om en FET bruker elektroner eller elektronhull for å føre ladninger avhenger av sammensetningen av de forskjellige halvlederlagene.

Hver halvlederterminal i en transistor kan ha positiv eller negativ polaritet, avhengig av hvilke stoffer transistorens viktigste halvledermateriale har blitt dopet med. I doping av N-type tilsettes små urenheter av arsen eller fosfor. Hvert atom i dopemidlet har fem elektroner i det ytre skallet. Det ytre skallet til hvert silisiumatom har bare fire elektroner, og derfor gir hvert arsenikk eller fosforatom et overskuddselektron som kan bevege seg gjennom halvlederen, noe som gir det en negativ ladning. I doping av P-type brukes gallium eller bor, som begge har tre elektroner i det ytre skallet. Dette gir det fjerde elektronet i det ytre skallet av silisiumatomer ingenting å binde seg til, og produserer tilsvarende positive ladningsbærere kalt elektronhull som elektronene kan bevege seg i.

Transistorer er også klassifisert i henhold til polariteten til komponentene deres. I NPN-transistorer har midtterminalen - basen i BJT-er, porten i FET-er - positiv polaritet, mens de to lagene på hver side av den er negative. I en PNP-transistor er det motsatte tilfelle.