Что такое транзисторные характеристики?

Транзисторы являются компонентами электронных устройств, которые контролируют и усиливают поток электричества в устройстве и считаются одним из наиболее важных изобретений в развитии современной электроники. Важные характеристики транзистора, которые влияют на работу транзистора, включают коэффициент усиления, структуру и полярность транзистора, а также конструкционные материалы. Характеристики транзистора могут широко варьироваться в зависимости от назначения транзистора.

Транзисторы полезны, потому что они могут использовать небольшое количество электричества в качестве сигнала для управления потоком гораздо больших количеств. Способность транзистора сделать это называется коэффициентом усиления транзистора, который измеряется как отношение выходного сигнала транзистора к входному сигналу, необходимому для создания этого выходного сигнала. Чем выше выход по отношению к входу, тем выше усиление. Это соотношение может быть измерено с точки зрения мощности, напряжения или тока электричества. Усиление уменьшается с ростом рабочей частоты.

Характеристики транзистора варьируются в зависимости от состава транзистора. Обычные материалы включают полупроводники кремний, германий и арсенид галлия (GaAs). Арсенид галлия часто используется для транзисторов, работающих на высоких частотах, потому что его подвижность электронов, скорость, с которой электроны движутся через полупроводниковый материал, выше. Он также может безопасно работать при более высоких температурах в кремниевых или германиевых транзисторах. Кремний имеет более низкую подвижность электронов, чем другие транзисторные материалы, но обычно используется, потому что кремний недорог и может работать при более высоких температурах, чем германий.

Одной из наиболее важных характеристик транзистора является его конструкция. Биполярный переходный транзистор (BJT) имеет три клеммы, называемые основанием, коллектором и эмиттером, при этом база лежит между коллектором и эмиттером. Небольшие количества электричества перемещаются от основания к эмиттеру, и небольшое изменение напряжения вызывает намного большие изменения в потоке электричества между слоями эмиттера и коллектора. BJT называются биполярными, потому что они используют как отрицательно заряженные электроны, так и положительно заряженные электронные дыры в качестве носителей заряда.

В полевом транзисторе (FET) используется только один тип носителя заряда. Каждый полевой транзистор имеет три полупроводниковых слоя, называемых затвором, стоком и истоком, которые являются аналогами базы, коллектора и эмиттера BJT соответственно. Большинство полевых транзисторов также имеют четвертый терминал, называемый корпусом, основанием, основанием или подложкой. Использует ли FET электроны или электронные дырки для переноса зарядов, зависит от состава различных полупроводниковых слоев.

Каждая полупроводниковая клемма в транзисторе может иметь положительную или отрицательную полярность, в зависимости от того, с какими веществами легирован основной полупроводниковый материал транзистора. При легировании N-типа добавляются небольшие примеси мышьяка или фосфора. Каждый атом легирующей примеси имеет пять электронов в своей внешней оболочке. Внешняя оболочка каждого атома кремния имеет только четыре электрона, и поэтому каждый атом мышьяка или фосфора обеспечивает избыточный электрон, который может перемещаться через полупроводник, придавая ему отрицательный заряд. При легировании P-типа вместо этого используются галлий или бор, оба из которых имеют три электрона в своей внешней оболочке. Это дает четвертому электрону во внешней оболочке атомов кремния нечего связывать, создавая соответствующие положительные носители заряда, называемые электронными дырками, в которые могут перемещаться электроны.

Транзисторы также классифицируются в соответствии с полярностью их компонентов. В NPN-транзисторах средний вывод - база в BJT, затвор в полевых транзисторах - имеет положительную полярность, в то время как два слоя по обе стороны от него являются отрицательными. В PNP-транзисторе все наоборот.