3. Bipolyar tranzistorlar
3.1. Bipolyar tranzistorların quruluşu və iş prinsipi
Tranzistorlar, elektrik siqnalların generasiyası, çevrilməsi və gücləndirilməsi üçün nəzərdə tutulmuş yarımkeçirici cihaz olub iki növə bölünürlər: bipolyar tranzistorlar və unipolyar tranzistorlar. Bipolyar tranzistorlarda cərəyan keçirilməsində hər iki növ daşıyıcı: elektronlar və deşiklər iştirak edir. Unipolyar tranzistorlarda isə yalnız bir növ daşıyıcı ya elektronlar, ya da deşiklər iştirak edir. Bipolyar tranzistorlarda çıxış keçiriciliyi onun girişindəki cərəyanla idarə olunur.
Bipoolyar tranzistor 1948-ci ildə amerika fizikləri Con Bardin və Volter Bratteyn tərəfindən icad olunmuşdur. Onlar amerikalı fizik Uilyam Şokli ilə birlikdə yarımkeçiricilərin tədqiqinə və tranzistor effektinin kəşfinə görə Nobel mükafatına layiq görülmüşlər.
İlk bipolyar tranzistorun konstruksiyası şək.3.1.1, a-da göstərilmişdir. n-tip monokristallik qermanium lövhəciyinə (1) təzyiq altında plsatik üçbucaq (2) sıxılır. Bu üçbucaq qızıl folqa ilə (3) örtülmüş olur. Üçbucağın təpə nöqtəsində qızıl folqanın səthində nazik kəsik açılır. Folqanın lövhəciklə toxunma sahəsində p-tip oblastlar formalaşır: emitter (4) və kollektor (5). Onların arasında isə baza oblastı (5) yerləşir. Şək.3.1.1., b-də isə ilk sənaye tranzistorunun strukturu göstərilmişdir. Burada 1- emitter kontaktı, 2- kollektor kontaktı, 3- gövdə (korpus), 4- izoləedici altlıq, 5- kontakt naqili, 6- germanium kristallı, 7- baza kontaktı. Emitter və kollektor keçidləri nazik naqillərin germanium kristalına əridilərək yeridilməsi nəticəsində alınır. Belə tranzistorun diametri 1 sm, hündürlüyü 4 sm təşkil edirdi.
Şək.3.1.1.
Bipolyar tranzistorun iş prinsipi elektron-deşik keçidinin xassələrinə əsaslanmışdır. Strukturuna görə iki qrupa bölünürlər: p-n-p (şək.1.3.2, a) və n-p-n (şək.1.3.2, b). p-n-p – tip tranzistorlarda iki kənar oblast p keçiriciliyinə, orta oblast isə n keçiriciliyinə malikdir, n-p-n – tip tranzistorda isə əksinə. Kənar oblastları uyğun olaraq E – emitter və K –kollektor, orta oblastı isə B - baza adlandırırlar.
Normal halda tranzistorun keçidlərindən biri düz, o biri isə əks istiqamətdə qoşulur. Düz istiqamətdə qoşulan keçid emitter keçidi, uyğun kənar hissə və oradan götürülən çıxış (elektrod) emitter adlanır. Əks istiqamətə qoşulan keçid kollektor keçidi, uyğun kənar hissə və onun çıxışı kollektor adlanır. n-p-n- tipli tranzistorda emitter və kollektor cərəyanları (Ie və Ik) elektronlar, baza cərəyanı (Ib) isə deşiklər hesabına yaranır; p-n-p- tipli tranzistorda əksinədir.
Şək.1.3.2.
Şək.1.3.3.
Tranzistorun iş prinsipini ümumi baza sxemi üzrə qoşulmuş n-p-n tipli tranzistora əsasən araşdıraq (şək.1.3.3). Emitter dövrəsinə Ue gərginlik mənbəyi qoşulduqda p-n emitter keçidində əsas yükdaşıyıcıların qarşılıqlı hərəkəti başlanır. Belə ki, n- oblastından p-oblastına elektronlar, p-oblastından n-oblastına isə deşiklər injeksiya olunurlar. n-oblastında elektronların konsentrasiyası p-oblastındakı deşiklərin konsentrasiyasından xeyli çox olduğundan, elektronların az bir hissəsi keçiddə deşiklərlə rekombinasiya olunur, əksər hissəsi isə bazaya keçir və bazada qeyri-əsas yükdaşıyıcılar rolunu oynayırlar. Bazanın qalınlığı kiçik (4-5 mkm) olduğundan, elektronların çox hissəsi deşiklərlə rekombinasiya olunmağa imkan tapmır və kollektor keçidinin sürətləndirici sahəsinə düşür. Bu sahə bazanın əsas yükdaşıyıcıları üçün bağlı, ondakı qeyri-əsas yükdaşıyıcılar olan elektronlar üçün isə açıq istiqamətdə yönəlmiş olur. Kollektor keçidində elektronların konsentrasiyası artır, buna uyğun olaraq keçidin müqaviməti azalır və nəticədə, kollektor cərəyanının qiyməti artaraq emitter cərəyanına çox yaxınlaşır. Baza dövrəsinin cərəyanı isə çox kiçik olur.
Bipolyar tranzistorlar aktiv elementlər olub elektrik siqnallarının çox geniş tezlik və güc diapazonunda gücləndirməyə, generasiya etməyə və çevirməyə imkan verir. Ona görə də tranzistorlar aşağı tezlikli (3 MHs-ə qədər), orta tezlikli (3-30 MHs), yüksəktezlikli (30- 300 MHs), ifrat yüksəktezlikli (300 MHs-dən yuxarı) kimi qruplara bölünür. Gücünə görə tranzistorlar azgüclü (0,3 Vt- dan az), orta güclü (0,3- 1,5 Vt) və böyük güclü (1,5 Vt- dan yuxarı) kimi qruplara bölünür.
|
