152

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczny

4.2.3 Tranzystory

4.2.3.1 Tranzystory bipolarne typu NPN i PNP

Tranzystor bipolarny jest przyrządem półprzewodnikowym zbudowanym z trzech kolejno ułożonych warstw półprzewodnika o różnych typach przewodnictwa (rys. 1). Na granicy styku poszczególnych warstw półprzewodników tworzą się samoistne złącza PN.

Występują dwa zasadnicze typy konstrukcyjne tranzystorów bipolarnych: NPN i PNP (tab. 1). Różnią się one między sobą kolejnością występowania warstw półprzewodzących. Środkowa warstwa półprzewodnikowa tranzystora nosi nazwę bazy. Rozdziela ona warstwy zwane emiterem i kolektorem.

Warstwa emitera emituje nośniki prądu elektrycznego, które przy odpowiednim spolaryzowaniu tranzystora są zbierane w warstwie kolektora¹.

Właściwości tranzystorów bipolarnych W tranzystorach bipolarnych warstwy emitera i kolektora są silnie domieszkowane. Warstwy te przedzielone są słabo domieszkowaną, cienką warstwą bazy o grubości kilku nm. W przypadku gdy w tranzystorze NPN złącze baza-emiter zostanie spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze baza-ko-lektor w kierunku zaporowym, to w tranzystorze popłynie prąd elektryczny. Prąd ten będzie płynął z bazy do emitera. Ponieważ warstwa bazy jest wyjątkowo cienka, to swobodne elektrony z warstwy bazy przedostają się także do dodatnio spolaryzowanej warstwy kolektora. Koncentracja dodatnich nośników ładunków (dziur) w bazie jest stosunkowo niewielka, ponieważ warstwa bazy jest słabo domieszkowana. Tylko niewielka część elektronów emitowanych w warstwie emitera ulega procesowi rekombinacji w bazie, natomiast zdecydowana większość elektronów przechodzi przez cienką warstwę bazy w obszar kolektora. Zatem w wyniku występowania zjawiska rekombinacji, nastąpi przepływ niewielkiego prądu bazy. Jeśli baza tranzystora nie zostanie spolaryzowana, to przepływ prądu w tranzystorze nie wystąpi, ponieważ złącze kolektor-baza jest spolaryzowane w kierunku zaporowym. Jeśli popłynie prąd bazy, to przez spolaryzowane w kierunku zaporowym złącze kolektor-baza będą przenikały ładunki. W tranzystorze bipolarnym niewielka zmiana prądu bazy wywołuje znaczne zmiany prądu kolektora, co może być interpretowane jako zjawisko wzmocnienia prądowego prądu bazy. W związku z przepływem prądu bazy zmienia się również rezystancja tranzystora widziana od strony wyprowadzeń kolektor-emiter.

wyprowadzenie emitera

(T

wyprowadzenie bazy

s

.— kolektor

, _r - wyprowadzenie kolektora

Rys. 1. Konstrukcja tranzystora planarnego typu NPN

Tab. 1. Budowa i symbole graficzne tranzystorów

Typ

tranzystora

Model warstwowy tranzystora

Symbol

graficzny

NPN

PNP

warstwy

zaporowe

warstwy

zaporowe

N.

Emiter

N.

. Baza . Emiter

. Kolektor - Baza

. Kolektor

12V

Rys. 2. Zasilanie i polaryzacja tranzystora typu NPN

’ tac. collectus — zbieranie