Polovodičová dioda tranzistor (PPDT) je jedním z hlavních zařízení používaných v moderní elektronice. Je součástí polovodičové technologie a je to zařízení, které je schopno řídit tok elektrického proudu. PPDT je široce používán v různých zařízeních, včetně počítačů, mobilních telefonů, televizorů, rádií atd. hraje důležitou roli ve fungování elektronických obvodů a je založen na principech polovodičové fyziky.
Hlavními složkami polovodičové diody tranzistoru jsou polovodičový materiál a přechod pn. Slovo "polovodičový" znamená, že materiál, ze kterého je PPDT vyroben, má polovodivé vlastnosti, tj. je schopen vést elektrický proud, ale s určitými omezeními. Tento materiál se obvykle skládá z nečistot přidaných do krystalové struktury.
PN přechod je hranice mezi dvěma polovodičovými materiály, z nichž jeden má nadbytek elektronů (n-oblast) a druhý nadbytek děr (P - oblast). Na této hranici dochází k interakci elektronů a děr, což vytváří elektrické pole a brání volnému pohybu nábojů přes přechod pn.
Zařízení polovodičové diody tranzistoru
Polovodičová dioda tranzistor se obvykle vyrábí na bázi křemíku nebo Německo. Oba tyto materiály mají specifické vlastnosti, které umožňují jejich použití v polovodičové technologii.
Vrstvy P a n vrstvy tranzistorové diody mají různé nečistoty, což jim dává jiný typ vodivosti - kladný a záporný. Oblast, kde dochází ke spojení vrstvy p a vrstvy n, se nazývá přechod PN.
Základna je Střední Vrstva tranzistorové diody a má mezilehlé vlastnosti mezi vrstvou p a vrstvou n. Její tloušťka je mnohem menší než u jiných vrstev a hraje roli ovládacího prvku při přenosu proudu nebo jeho blokování.
Provoz polovodičové diody tranzistoru je založen na principu řízení elektrického proudu pomocí aplikovaného napětí. Když se napětí dostane na přechod pn, vytvoří se elektrická pole, která mohou řídit proud.
V závislosti na typu tranzistoru (bipolárního nebo polního) a způsobu připojení jeho prvků lze dosáhnout různých charakteristik a funkcí diody.
| Bipolární tranzistor | FET |
|---|---|
| Má dva PN přechody nazývané základna a emitor | Má PN-přechod mezi zdrojem a odtokem |
| Řízení proudu se provádí změnou proudu základny | Řízení proudu se provádí změnou napětí na závěrce |
| Používá se při vytváření zesilovačů a logických prvků | Používá se ve vysokofrekvenčních a digitálních obvodech |
Zařízení polovodičové diody tranzistoru je tedy založeno na použití tří vrstev polovodičového materiálu a vytvoření PN přechodů, které při vystavení napětí umožňují řízení proudu ve schématu.
Základní principy tranzistorové diody
Základní myšlenkou fungování tranzistorové diody je řízený proud z emitorového kolíku do základního kolíku. Dopováním polovodičového materiálu různými nečistotami se vytváří přechod pn, který hraje klíčovou roli v provozu tranzistoru.
Za určitých podmínek a nastavení může tranzistor fungovat ve třech různých režimech: aktivní, nasycení a odříznutí.
| Režim | Popis |
| Aktivní režim | Tranzistor je v režimu zesílení, zatímco emitor-základní přechod je rovný a sběrný-základní přechod je reverzně pozitivní. Mezi emitorovým a kolíkovým kolíkem existuje přímé napětí a proud prochází zesíleným tranzistorem. |
| Režim nasycení | Tranzistor je v režimu přepínání, při kterém jsou oba PN přechody přímo propojeny. Emitorový proud je prakticky stejný jako kolektorový proud a tranzistor je v nasyceném stavu. |
| Režim řezání | Tranzistor je v režimu vypnutí, ve kterém jsou všechny PN přechody obráceny. Proud nemůže projít tranzistorem a je zcela vypnutý. |
Je důležité poznamenat, že provoz tranzistorové diody je založen na vlastnostech jejích PN přechodů a řízení elektrického proudu. Má vysokou zesilovací schopnost a je široce používán v elektronických zařízeních, od jednoduchých rádiových zařízení až po složité počítače.
Princip fungování tranzistorové diody
Princip fungování tranzistorové diody je založen na efektu vstřikování durových a mírně inhibičních proudů aplikovaného zpětného napětí. Když je mezi emitorem a základnou aplikováno napětí, začne z emitoru do základny tranzistoru proudit elektronický proud.
Základna tranzistorové diody je překryta elektronovou hustotou, která difunduje přes základnu a emitor tranzistoru. V tomto případě jsou elektrony ze strany emitoru s větší energií přenášeny do základny s menší energií.
Elektrony, které se dostanou do základny, mohou buď přejít do kolektoru, nebo se rekombinují s otvory v základně. Tranzistor tedy funguje jako zesilovač, zesiluje malý proud a přenáší jej do kolektoru.
Hlavním úkolem tranzistorové diody je ovládat proud procházející mezi emitorem a kolektorem. Umožňuje ovládat proud v základně a zapínat nebo vypínat proud v obvodu kolektoru v závislosti na aplikovaném napětí.
V důsledku principu fungování tranzistorové diody jej lze použít v různých elektronických zařízeních, jako jsou zesilovače, spínací zařízení a logické prvky.
Nosná funkce tranzistorové diody
Graf referenční funkce tranzistorové diody má obvykle následující pohled: nejprve proud roste pomalu s malou změnou napětí a poté rychle stoupá s rostoucím napětím. To je způsobeno zvláštnostmi práce polovodičového materiálu a principem fungování diody.
Nosná funkce tranzistorové diody má některé charakteristické body:
- Průrazné napětí (zpětné napětí, při kterém začíná proud) je minimální zpětné napětí, při kterém dioda začne propouštět proud.
- Saturační napětí (přechodové napětí, při kterém je proud přes diodu co nejvíce možný) je maximální přímé napětí, při kterém dioda stále funguje jako dioda.
- Pokles napětí (napětí na diodě při průchodu proudu) je rozdíl mezi přímým napětím na diodě a napětím na jejím kolíku.
Nosná funkce tranzistorové diody může být použita k určení jejího stavu a použití v různých obvodech. Studium této funkce vám umožňuje přesněji přizpůsobit práci diody a také předvídat její chování za různých podmínek.
Struktura polovodičové diody tranzistoru
Struktura tranzistorové diody se skládá ze tří vrstev: typu p, typu n A typu N. Zřídka se používají jiné kombinace vrstev, ale základní princip zůstává stejný - jeden PN přechod a dvě vrstvy různých typů vodivosti.
První přechod PN (PN1) Nachází se mezi oblastí p a oblastí n. Při použití napětí na diodu v přímém směru se p-oblast stane kladně nabitou a n - oblast záporně nabitou. To vede k proudění proudu diodou. V opačném směru je přechod pn1 zablokován a proud netěsní.
Druhý PN-přechod (pn2) Nachází se mezi n-oblastí a p-oblastí. Při použití napětí na diodu v přímém směru se také otevře přechod pn2 a proud může volně protékat diodou. V opačném směru je také blokován přechod pn2, který brání proudění.
Polovodičová dioda tranzistoru tak může fungovat jako obousměrný ventil pro elektrický proud. Kombinace přímého a zpětného směru umožňuje řídit tok proudu a určovat základní vlastnosti tranzistoru, jako je zisk a přepínání.