Transistors Explained - How transistors work - YouTube

Αυτό είναι ένα τρανζίστορ.

Μία από τις πιο σημαντικές συσκευές

που έχει εφευρεθεί .

Σε αυτό το βίντεο θα μάθουμε λεπτομέρειες για το πως λειτουργούν.

Τι είναι ένα τρανζίστορ ;

Τα τρανζίστορς παράγονται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη.

Οι κύριοι τύποι του είναι δύο , το διπολικό τρανζίστορ (BJT) και το τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET).

Σε αυτό το βίντεο θα επικεντρωθούμε στο διπολικό τρανζίστορ (BJT).

Τα τρανζίστορ είναι μικρές ηλεκτρονικές συσκευές με δύο βασικές λειτουργείες.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν διακόπτης για να ελέγξει κυκλώματα

και μπορεί επισης να χρησιμοποιηθεί για να ενισχύσει ηλεκτρικά σήματα

Τα τρανζίστορ μικρής ισχύος συσκευάζονται

σε θήκες από ρητινη για να προστατευθούν τα εσωτερικά κομμάτια του.

Όμως τα τρανζίστορ μεγαλύτερης ισχύος έχουν ένα μεταλλικό μέρος στο κάλυμμα τους,που χρησιμοποιείται για να

αποβληθεί στο περιβάλλον η θερμότητα που παράγεται , καθώς σε βάθος χρόνου αυτή η θερμότητα θα κατέστρεφε το τρανζίστορ.

Συνήθως τα τρανζίστορ με το μεταλλικό μέρος στο κάλυμμα τους

εφάπτονται σε μια ψύκτρα , η οποία βοηθάει στην απομάκρυνση της ανεπιθύμητης θερμότητας

Για παράδειγμα, μέσα σε αυτό το τροφοδοτικό πάγκου

Έχουμε μερικά τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FETs) που είναι ενωμένα σε ψύκτρες μεγάλου μεγέθους

Χωρίς τις ψύκτρες

Τα εξαρτήματα γρήγορα θα έφταναν σε θερμοκρασίες 45 βαθμών Κελσίου ή 113 βαθμών Φαρενάιτ

Με ένα ρεύμα μόλις 1.2 Αμπέρ

Θα θερμανθούν πολύ περισσότερο όσο το ρεύμα αυξάνεται

Σε κυκλώματα με μικρά ρεύματα , μπορούμε απλώς να χρησιποιήσουμε τα τρανζίστορς με τις θήκες ρητίνης

που δεν χρειάζονται ψύκτρες

Πάνω στην θήκη του τρανζίστορ.

είναι τυπωμένο ένα κειμενάκι.

Το κειμενάκι αναφέρει κάποιους αριθμούς τους οποίους

μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να βρούμε το φυλλάδιο προδιαγραφών (datasheet)

Κάθε τρανζίστορ είναι σχεδιασμένο για να αντέχει

σε συγκεκριμένες τιμές τάσης και έντασης ρεύματος, οπότε είναι σημαντικό να έλεγχει κανείς το φυλλάδιο προδιαγραφών.

Τώρα το τρανζίστορ έχει τρεις ακροδέκτες που συμβολίζονται με τα γράμματα E,B και C

Οι ακροδέκτες ονομάζονται κατά σειρά εκπομπός(emitter) , βάση(base) και συλλέκτης(collector)

Συνήθως σε αυτά τα μικρά τρανζίστορ με την πλαστική θήκη

της οποίας μια πλευρά είναι ίσια

ο αριστερός ακροδέκτης είναι ο εκπομπός(emitter)

ο μεσσαίος είναι η βάση(base) και ο δεξιός είναι ο συλλέκτης(collector)

Δεν είναι ωστόσο απαραίτητο ότι όλα τα τρανζίστορ χρησιμοποιούν αυτήν την συνδεσμολογία

Οπότε καλό είναι πάντα να συμβουλεύεστε το φυλλάδιο προδιαγραφών(datasheet)

Όπως γνωρίζουμε αν συνδέσουμε έναν λαμπτήρα σε μία μπαταρία , ο λαμπτήρας θα εκπέμψει φως

Μπορούμε να τοποθετήσουμε έναν διακόπτη στο κύκλωμα

Και να ελέγξουμε πότε ο λαμπτήρας εκπέμπει φως διακόπτωντας την παροχή ισχύος

Αλλά για να γίνει αυτό χρειάζεται κάποιος άνθρωπος να μετακινεί τον διακόπτη

Οπότε πως μπορούμε να το αυτοματοποιήσουμε αυτήν την διαδικασία ?

Αρχικά , χρησιμοποιούμε ένα τρανζίστορ

Το τρανζίστορ μπλοκάρει την ροή του ρεύματος

και το φώς είναι σβηστό

Όμως αν συνδέσουμε μία μικρή τάση στην βάση του τρανζίστορ(τον μεσσαίο ακροδέκτη)

το τρανζίστορ θα επιτρέψει την ροή του ρεύματος στο κύκλωμα

και έτσι το φως ανάβει

Ακόμη μπορούμε να τοποθετήσουμε έναν διακόπτη στην βάση του τρανζίστορ και να τον χειριζόμαστε χειροκίνητα

ή μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κάποιον αισθήτηρα για να αυτοματοποιήσουμε το κύκλωμα

Τυπικά , χρειάζεται να παρέχουμε από 0.6V (βολτς)

ως 0.7V (βολτς) για να ενεργοποιηθεί το τρανζίστορ

Για παράδειγμα , αυτό το απλό κυκλωματάκι με τρανζίστορ

αποτελείται από ένα κόκκινο LED και μια εννιάβολτη μπαταρία

Η βάση του τρανζίστορ είναι συνδεδεμένη με ένα τροφοδοτικό πάγκου

Το σχηματικό διάγραμμα έχει ως εξής

Όταν η τάση στην βάση είναι

0.5V το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο

οπότε και το LED είναι σβησμένο

στα 0.6 V το τρανζίστορ είναι μερικώς ενεργοποιημένο .

Το LED είναι μισοσβηστό επειδή το τρανζίστορ δεν επιτρέπει ακόμη την πλήρη ροή ρεύματος

διαμέσου του κυρίου κυκλώματος.

Έπειτα στα 0.7V το LED είναι πιο λαμπρό επειδή το τρανζίστορ επιτρέπει μεγαλύτερη ροή ρεύματος

Στα 0.8V , το LED έχει την πλήρη λαμπρότητα του.

Το τρανζίστορ είναι πλήρως ενεργοποιημένο

Συνεπώς αυτό που συμβαίνει είναι πως χρησιμοποιούμε μια σχετικά μικρή

τάση και ένα σχετικά μικρό ρεύμα για να ελέγξουμε μια μεγαλύτερη τάση και ένα μεγαλύτερο ρεύμα.

Όπως είδαμε μια μικρή αλλαγή στην τάση της βάσης

προκαλεί μια μεγάλη αλλαγή στο κυρίως κύκλωμα

Επιπλέον , αν εισάγουμε ένα ηλεκτρικό σήμα στην βάση

το τρανζίστορ θα λειτουργήσει ως ενισχυτής

Μπορούμε να συνδέσουμε ένα μικρόφωνο που μεταβάλλει

την τάση στην βάση και να έχουμε ένα ενισχυμένο σήμα σε ένα ηχείο στο κυρίως κύκλωμα

οπότε και σχηματίζεται ένας πολύ απλός ενισχυτής .

Συνήθως , το ρεύμα που ρέει στην βάση είναι πολύ μικρό

ένα χιλιοστό του Αμπέρ ή και ακόμη λιγότερο

Το ρεύμα του συλλέκτη θα είναι πολύ μεγαλύτερο για παράδειγμα ενα δέκατο του Αμπέρ.

Ο λόγος των δύο ρευμάτων είναι γνωστός ως κέρδος ρεύματος και συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα βήτα

Το κέρδος ρεύματος υπάρχει πάντα στο φυλλάδιο προδιαγραφών

Σε αυτό το παράδειγμα το ρεύμα συλλέκτη είναι ένα δέκατο του Αμπέρ

και το ρεύμα βάσης είναι ένα χιλιοστό του Αμπέρ

Οπότε το κέρδος ρεύματος είναι το ένα δέκατο προς ένα χιλιοστό που ισούται με 100

Μπορούμε να αναπροσαρμόσουμε την φόρμουλα για να βρούμε κάποιο από τα ρεύματα

τρανζίστοε NPN και PNP

Υπάρχουν δύο τύποι διπολικών τρανζίστορ

τα δύο τρανζίστορ μοιάζουν σχεδόν ολόιδια

Οπότε χρειάζεται να συμβουλεύεστε το φυλλάδιο προδιαγραφών για να τα ξεχωρίσετε

Με ένα NPN τρανζίστορ

Έχουμε το κύριο κύκλωμα και το κύκλωμα ελέγχου

Και τα δύο κυκλώματα είναι συνδεδεμένα στον θετικό πόλο της μπαταρίας

Το κύριο κύκλωμα είναι εκτός μέχρι να πατήσουμε τον διακόπτη στο κύκλωμα ελέγχου

Οπότε μπορούμε να δούμε υπάρχει ροή ρεύματος και από τα δύο καλώδια προς το τρανζίστορ

Μπορούμε να αφαιρέσουμε το κύριο κύκλωμα και το LED του κυκλώματος ελέγχου

θα ανάβει όποτε πιέζουμε τον διακόπτη.

Καθώς το ρεύμα επιστρέφει στην μπαταρία μέσω του τρανζίστορ δημιουργώντας κλειστό κύκλωμα

Σε αυτό το απλοποημένο παράδειγμα

όταν πατάμε τον διακόπτη , ένα ρεύμα πέντε χιλιοστών του Αμπέρ ρέει προς την βάση του τρανζίστορ

Υπάρχουν επίσης 20 χιλιοστά του Αμπέρ που ρέουν στον συλλέκτη

και 25 χιλιοστά του Αμπέρ που ρέουν έξω από τον εκπομπό

Τα επιμέρους ρεύματα λοιπόν συνδυάζονται σε αυτό το τρανζίστορς

Με ένα PNP τρανζίστορ

Έχουμε και πάλι κύριο κύκλωμα και κύκλωμα ελέγχου

αλλά τώρα στον θετικό πόλο της μπαταρίας συνδέεται ο εκπομπός του τρανζίστορ

Το κύριο κύκλωμα είναι απενεργοποιημένο μέχρι να πατήσουμε τον διακόπτη στο κύκλωμα ελέγχου

Όπως βλέπουμε σε αυτήν την συνδεσμολογία ένα μέρος του ρεύματος ρέει από την βάση και προς την μπαταρία

Το υπόλοιπον του ρεύματος ρέει μέσα από

το τρανζίστορ και επίσης μέσα το LED για να επιστρέψει μετά στην μπαταρία.

Αν αφαιρέσουμε το κυριο κύκλωμα το LED του κυκλώματος ελέγχου θα παραμείνει αναμμένο

Σε αυτό το παράδειγμα , οταν πατιέται ο διακόπτης

έχουμε εικοσιπέντε χιλιοστά του Αμπέρ που ρέουν μέσα στον συλλέκτη,

είκοσι χιλιοστά του Αμπέρ που ρέουν έξω από τον συλλέκτη και πέντε χιλιοστά του Αμπέρ που ρέουν έξω από την βάση .

Συνεπώς το ρεύμα διαιρείται σε αυτό το PNP τρανζίστορ

Θα σας δείξω τα δύο κυκλωματάκια πλάι πλάι ώστε να δείτε πως συγκρίνονται

Τα τρανζίστορ απεικονίζονται στα σχηματικά διαγράμματα

με σύμβολα σαν αυτό

Το βελάκι δείχνει προς την κατεύθυνση

της συμβατικής ροής του ρεύματος οπότε ξέρουμε πως να τα συνδέσουμε στα κυκλώματα μας.

Πως λειτουργεί λοιπόν ένα τρανζίστορ ;

Για να κατανοείσετε πως λειτουργεί ένα τρανζίστορ

θέλω να φανταστείτε νερό που ρέει μέσα σε ένα σωλήνα

Το νερό ρέει ελεύθεα μέσα στον σωλήνα μέχρι να το μπλοκάρουμε με έναν δίσκο

Τώρα , αν συνδέσουμε έναν μικρότερο σωλήνα με τον μεγαλύτερο και τοποθετήσουμε ένα μετακινούμενο δισκάκι

μέσα στον μικρό σωλήνα , μπορούμε να μετακινούμε τον δίσκο χρησιμοποιώντας μία τροχαλία

Όσο πιο πολύ ανοίγει το δισκάκι

τόσο περισσότερο νερό μπορεί να ρέει μέσα στον μεγάλο σωλήνα

Το δισκάκι είναι λίγο βαρύ

οπότε ένα μικρό πόσο νερού δεν θα είναι αρκετό για να το κάνει να ανοίγει

Ένα συγκεκριμένο πόσο νερού είναι απαραίτητο για να κάνει το δισκάκι να ανοίξει

Όσο πιο πολύ νερό ρέει στον μικρό σωλήνα

τόσο περισσότερο ανοίγει ο μεγάλος δίσκος και επιτρέπει

όλο και περισσότερο νερό να τρέξει μέσα στον κύριο σωλήνα

Oυσιαστικά έτσι λειτουργεί ένα NPN τρανζίστορ .

Ίσως ήδη γνωρίζετε ό,τι όταν σχεδιάζουμε ηλεκτρικά κυκλώματα,

χρησιμοποιούμε την συμβατική ροή του ηλεκτρικού ρεύματος(θετικά προς αρνητικά)

Οπότε σε αυτό το κύκλωμα με NPN τρανζίστορ

υποθέτουμε πως το ρεύμα ρέει από τον θετικό πόλο της μπαταρίας

προς τον συλλέκτη και την βάση και στην συνέχεια ρέει έξω από τον εκπομπό

Χρησιμοποιούμε πάντα αυτή την κατεύθυνση για να σχεδιάσουμε τα κυκλώματα μας.

Ωστόσο, αυτό δεν ανταποκρίνεται σε ότι συμβαίνει στην πραγματικότητα

Κανονικά τα ηλεκτρονικα ρέουν(ταξιδεύουν)

από τον αρνητικό προς τον θετικό πόλο της μπαταρίας.

Τα προαναφερθέντα αποδείχθηκαν από τον σερ Τζόζεφ Τόμσον, που εκτελώντας κάποια πειράματα

ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο και επίσης απέδειξε πως τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν με αντίθετη φορά από ότι είχε θεωρηθεί

Άρα στην πραγματικότητα,

τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν από τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας στον έκπομπο και μετά έξω

από τον συλλέκτη και την βάση . Αυτό το φαινόμενο αποκαλείται ροή ηλεκτρονίων

Θα τοποθετήσω δίπλα δίπλα τα κυκλώματα για να δείτε τις διαφορές στις δύο θεωρίες

Να θυμάστε , πάντοτε σχεδιάζουμε τα κυκλώματα μας χρησιμοποιώντας την συμβατική ροή του ρεύματος

Βέβαια οι επιστήμονες και μηχανικοί ξέρουν πως η ροή ηλεκτρονίων είναι ο ορθός τρόπος λειτουργείας

έχουμε παρουσιάσει πως

λειτουργεί μια μπαταρία λεπτομερέστατα σε προηγούμενο βίντεο

Μην ξεχάσετε να δείτε και αυτό το βίντεο

σύνδεσμοι στην περιγραφή του παρόντος

Οκ, λοιπόν όπως είναι γνωστό ηλεκτρισμός είναι η ροή των ηλεκτρονίων διαμέσω ενός καλωδίου

Το χάλκινο καλώδιο είναι αγωγός και το λαστιχένιο στέλεχος είναι μονωτής

Τα ηλεκτρόνια εύκολα κινούνται διαμέσου

του χαλκού , αλλά δεν μπορούν να κινηθούν μέσα στον λαστιχένιο μονωτή.

Ας παρατηρήσουμε αυτήν την απεικόνιση του βασικού μοντέλου για ένα άτομο

ένος μεταλλικού αγωγού , εχουμε τον πυρήνα του στο κέντρο ο οποίος

είναι περικυκλωμένος από έναν αριθμό τροχιών όπου μπορούν να βρεθούν τα ηλεκτρόνια

Κάθε τροχιά μπορεί να έχει έναν μέγιστο αριθμό

απο ηλεκτρόνια και κάθε ηλεκτρόνιο χρειάζεται ένα συγκεκριμένο

πόσο ενέργειας για να μπορεί να βρεθεί σε κάθε τροχιά

Τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται πιο μακριά από τον πυρήνα έχουν την μεγαλύτερη ενέργεια

Η εξωτερική τροχιά ονομάζεται τροχιά σθένους.

Ένας αγωγός έχει μεταξύ ενός και τριών ηλεκτρονίων στην τροχιά σθένους του.

Τα ηλεκτρόνια παραμένουν στην θέση τους από την έλξη του πυρήνα

αλλά υπάρχει και μία άλλη τροχιά που ονομάζεται ζώνη αγωγιμότητας.

Αν ένα ηλεκτρόνιο φτάσει στην ζώνη αγωγιμότητας τότε μπορεί να αποσπαστεί από το άτομο

και να μετακινηθεί σε άλλα άτομα. Μέσα σε ένα μέταλλο όπως ο χαλκός

Η τροχιά σθένους και η ζώνη αγωγιμότητας επικαλύπτονται

και είναι πολύ εύκολο για τα ηλεκτρόνια να μετακινούνται.

Σε έναν μονωτή ο εξωτερικός φλοιός είναι πλήρης

Και υπάρχει λίγος εώς μηδενικός χώρος για να εισέλεθει κάποιο ηλεκτρόνιο

Ο πυρήνας έλκει σθεναρά

Τα ηλεκτρόνια και η ζώνη αγωγιμότητας βρίσκεται αρκετά μακριά

οπότε τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να την φτάσουν και να δραπετεύσουν από το άτομο

Συνεπώς , ο ηλεκτρισμός δεν μπορεί να περάσει από υλικά μονωτές

Υπάρχει , ωστόσο, και μία ακόμη κατηγορία υλικών που ονομάζονται ημιαγωγοί

Το πυρίτιο είναι ένας ημιαγωγός

Σε έναν ημιαγωγό

υπάρχει πλεόνασμα ηλεκτρονίων στην τροχιά σθένους και δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως αγωγός

Οπότε εμφανίζει ιδιότητες μονωτή.

Αλλά καθώς η ζώνη αγωγιμότητας είναι αρκετά κοντά ,

Αν αποδώσουμε λίγη εξωτερική ενέργεια , κάποια ηλεκτρόνια θα αποκτήσουν αρκτερή ενέργεια,

για να μεταπηδήσυον στην ζώνη αγωγιμότητας και να ελευθερωθούν από το άτομο

Συνεπώς , αυτά τα υλικά μπορούν να λειτουργήσουν και σαν μονωτές και σαν αγωγοί.

Το καθαρό πυρίτιο δεν έχει σχεδόν καθόλου ελεύθερα ηλεκτρόνια.

Οπότε οι μηχανικοί "ντοπάρουν" το πυρίτιο

με μια μικρή δόση από άλλο υλικό ,διαδικασία που αλλάζει τις ηλεκτρικές ιδιότητες του πυριτίου .

Η διαδικασία αυτή καλείται "ντοπάρισμα" p (θετικού) τύπου και n (αρνητικού) τύπου.

Ενώνοντας ένα P με ένα N κομμάτι σχηματίζουμε μια επαφή PN (δίοδο).

Και ενώνοντας δυο PN επαφές σχηματίζουμε ένα PNP ή NPN τρανζίστορ.

Μέσα στο τρανζίστορ έχουμε τον

τον συλλέκτη και τον εκπομπό

ανάμεσα σε αυτά σε ένα NPN τρανζίστορ

έχουμε δύο επίπεδα Ν(αρνητικά) κομμάτια πυριτίου και ένα επίπεδο Ρ (θετικό) κομμάτι

Η βάση συνδέεται με το Ρ κομμάτι

σε ένα PNP τρανζίστορ τα κομμάτια υλικού είναι απλώς τα αντίθετα

Όλα τα κομμάτια καλύπτονται από μια θήκη ρητίνης για να προστατεύονται

Ας υποθέσουμε ό,τι το πυρίτιο δεν έχει "ντοπαριστεί" ακόμη,

οπότε έχουμε απλά καθαρό πυρίτιο

Κάθε άτομο πυριτίου γειτνιάζει με άλλα τέσσερα άτομα πυριτίου.

Κάθε άτομο θέλει οκτώ ηλεκτρόνια στην τροχιά σθένους του

αλλά τα άτομα του πυριτίου έχουν μόνο τέσσερα ηλεκτρόνια στην τροχιά σθένους τους

οπότε στα "κλεφτά" μοιράζονται ένα ηλεκτρόνιο

με κάθε γειτονικό τους άτομο για να φτάσουν στα οκτώ επιθυμητά ηλεκτρόνια.

Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό σαν ομοιοπολικός δεσμός.

Όταν προσθέσουμε κάποιο Ν (αρνητικό) κομμάτι υλικού όπως ο φώσφορος

τα άτομα του φώσφορου θα πάρουν την θέση κάποιων ατόμων του πυριτίου.

Τα άτομα του φωσφόρου έχουν πέντε ηλεκτρόνια στην τροχιά σθένους τους.

Οπότε καθώς τα άτομα του πυριτίου μοιράζονται ηλεκτρόνια για να φτάσουν τα οκτώ επιθυμητά στην ζώνη σθένους τους

δεν χρειάζονται το παραπάνω ηλεκτρόνιο που έχει το άτομο του φωσφόρου, συνεπώς υπάρχουν πλέον ελεύθερα ηλεκτρόνια

στο υλικό και μπορούν να κινούνται ελεύθερα .

Με ντοπάρισμα Ρ(θετικού τύπου) προσθέτουμε ένα υλικό όπως το αλουμίνιο .

Το άτομο του αλουμινίου έχει μόνο τρία ηλεκτρόνια στην τροχιά σθένους του.

Συνεπώς δεν μπορεί να αποδώσει στα τέσσερα γειτονικά άτομα του ένα ηλεκτρόνιο για να το "μοιραστούν"

Οπότε ένα εξ αυτών θα πορευτεί χωρίς το έξτρα ηλεκτρόνιο

Αυτό σημαίνει πως μια οπή έχει δημιουργηθεί που μπορεί να βρεθεί κάποιο ηλεκτρόνιο

Τώρα έχουμε δύο "ντοπαρισμένα" κομμάτια πυριτίου

ένα με πλεόνασμα ηλεκτρονίων και ένα με έλλειμμα

Τα δύο κομμάτια ενώνονται και σχηματίζουν μια επαφή PN (δίοδο)

Σε αυτή την επαφή σχηματίζεται η περιοχή απογύμνωσης

Σε αυτή την περιοχή κάποια απο τα περίσσια ηλεκτρόνια

του Ν κομματιού θα μετακινηθούν και θα καταλάβουν τις θέσεις των οπών στην πλευρά του υλικού Ρ

Αυτή η μετατόπιση θα δημιουργήσει ένα φράγμα

με συγκέντρωση ηλεκτρονίων και οπών σε αντίθετες πλευρές

Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα συνεπώς οι οπές θεωρούνται θετικά φορτία

οπότε αυτή η συσσώρευση φορτίων προκαλεί μια ελαφρώς αρνητικά φορτισμένη περιοχή

και μία ελαφρώς θετικά φορτισμένη περιοχή.

Αυτό δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο

και εμποδίζει περισσότερα ηλεκτρόνια από το να μεταπηδήσουν στην περιοχή Ρ

Η δυναμική διαφορά ανάμεσα σε αυτήν την περιοχή είναι περίπου 0.7V για πυρίτιο

όταν συνδέσουμε μια πηγή τάσης στις δύο άκρες της επαφής

με τον θετικό πόλο της πηγής να συνδέεται με το Ρ(θετικό) υλικό

θα δημιουργηθεί ορθή πόλωση και τα ηλεκτρόνια θα αρχίσουν να κινούνται

Η πηγή τάσης πρέπει να έχει τιμή μεγαλύτερη από το φράγμα των 0.7V

Σε αντίθετη περίπτωση , τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κάνουν το άλμα από την Ν περιοχή στην Ρ

όταν αντιστρέψουμε την πηγή τάσης ο θετικός πόλος της ενώνεται με το Ν υλικό

τα ηλεκτρόνια από το φράγμα θα μετακινηθούν προς το θετικό πόλο

και οι οπές θα μετακινηθούν προς τον αρνητικό πόλο

Αυτό δημιουργεί μια ανάστροφη πόλωση.

Σε ένα ΝΡΝ τρανζίστορ

έχουμε δύο κομμάτια Ν υλικού , δύο επαφες και δύο φράγματα

Οπότε δεν μπορεί να περάσει ρεύμα από το τρανζίστορ

Ο εκπομπός αποτελείται από Ν υλικό και είναι πολύ "ντοπαρισμένος"

οπότε έχει και πολλά πλεονάζοντα ηλεκτρόνια

Η βάση αποτελείται από υλικό Ρ και είναι ελαφριά "ντοπαρισμένη", οπότε θα έχει λίγες οπές.

Ο συλλέκτης αποτελείται από Ν υλικό και είναι σε μέτριο βαθμό "ντοπαρισμένος"

οπότε θα έχει λίγα πλεονάζοντα ηλεκτρόνια

Αν συνδέσουμε μια μπαταρία στην βάση και τον εκπομπό με τον θετικό πόλο

να συνδέεται στο Ρ υλικό της βάσης

θα δημιουργήσουμε μια ορθή πόλωση.

Η ορθή πόλωση καταργεί το φράγμα ανάμεσα στις Ρ και Ν περιοχές

αρκεί η τάση της μπαταρίας να είναι τουλάχιστον 0.7V

Οπότε το φράγμα υποχωρεί

και τα ηλεκτρόνια μπορούν εύκολα να καταλάβουν τον χώρο στο Ρ υλικό

Κάποια από τα ηλεκτρόνια θα καταλάβουν τις θέσεις των οπών στο Ρ υλικό

και θα μετακινηθούν προς τον θετικό πόλο της μπαταρίας.

Το επίπεδο του υλικού Ρ είναι λεπτό

και "ντοπαρίστηκε" ελαφρά ακριβώς για μείωση της πιθανότητας να καταλάβουν τα ηλεκτρόνια την θέση μιας οπής.

Τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια θα μπορούν ελεύθερα να μετακινηθούν μέσα στο υλικό.

Οπότε μόνο ένα μικρό ρεύμα θα ρέει

από τον ακροδέκτη της βάσης , αφήνοντας ένα πλεόνασμα ηλεκτρονίων στο υλικό Ρ

Αν μετά συνδέσουμε μια άλλη μπαταρία ανάμεσα στον εκπομπό και τον συλλέκτη

με τον θετικό πόλο να συνδέεται στον συλλέκτη

τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια του συλλέκτη

θα έλκονται προς το υλικό Ρ προκαλώντας ανάστροφη πόλωση

Όπως θυμόσαστε με την ανάστροφη πόλωση τα ηλεκτρόνια και οι οπές του φράγματος

μετατοπίζονται μέσα στο υλικό , οπότε τα ηλεκτρόνια του Ρ υλικού

στην περιοχή του φράγματος μετατοπίζονται προς το Ν υλικό

και οι οπές στο Ν υλικό μετατοπίζονται προς το Ρ υλικό

Στο Ρ υλικό υπάρχει ήδη πλεόνασμα ηλεκτρονίων

τα οποία θα καταλάβουν αυτές τις οπές και θα μετατοπιστούν προς τον συλλέκτη

επειδή η τάση της μπαταρίας συλλέκτη εκπομπού είναι μεγαλύτερα από της μπαταρίας βάση εκπομπού.

οπότε και η έλξη που δημιουργεί(η μπαταρια συλλέκτη εκπομπού) θα είναι πολύ μεγαλύτερη.

Καθώς τα ηλεκτρόνια μετατοπίζονται , ρέουν μέσα στην μπαταρία συλλέκτη εκπομπού

Οπότε ένα ηλεκτρικό ρεύμα αναπτύσεται στην επαφή της ανάστροφης πόλωσης.

Μία μεγαλύτερη τάση στην βάση ενεργοποιεί πλήρως το τρανζίστορ

που σημαίνει πως περισσότερο ρεύμα και πιο πολλά ηλεκτρόνια μετακινούνται προς την περιοχή του υλικού Ρ.

Συνεπώς περισσότερα ηλεκτρόνια περνάνε την περιοχή της ανάστροφης

Επίσης βλέπουμε περισσότερα ηλεκτρόνια να ρέουν

στον εκπομπό του τρανζίστορ σε σχέση με τον συλλέκτη.

Οκ, τέρμα για το συγκεκριμένο βίντεο

αλλά αν θέλετε να συνεχίσετε να μαθαίνετε για ηλεκτρονικά πατήστε σε κάποιο από τα βίντεο

που βρίσκονται τώρα στην οθόνη και θα σας δω σε κάποιο από αυτά για το επόμενο μάθημα

Μην ξεχάσετε να μας βρείτε στα Facebook,

Twitter, LinkedIn, Instagram και φυσικά στο the engineering mindset .Com.