Транзистор нь орчин үеийн электроникийн хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь цахилгаан дохиог өсгөх, цахилгаан урсгалыг удирдах үүрэгтэй. Анх 1947 онд Бэлл лабораторид зохион бүтээгдсэн бөгөөд өнөөдөр бүх компьютер, гар утас, мэдрэгч болон ухаалаг төхөөрөмжүүдийн үндсэн бүрэлдэхүүн болдог.
Транзисторын үндсэн үүрэг
Транзистор нь хоёр үндсэн үүрэгтэй:
1) Дохио өсгөгч (amplifier)
2) Цахилгаан урсгал удирдах (switch)
Бага оролтын дохио буюу хүчдэл/гуйдлийг ашиглан том гүйдэл хянах чадвартай тул логик схем, дижитал төхөөрөмж болон аналог хэлхээнд ашиглагддаг.
BJT транзистор
BJT (Bipolar Junction Transistor) нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг транзисторын төрөл юм.
Гурван терминалтай: Base (B), Collector (C), Emitter (E)
Base-д бага хэмжээний гүйдэл өгөхөд коллектороос эмиттер рүү эсвэл эмиттерээс коллектор-рүү илүү их гүйдэл урсаж, өсгөлт үүсгэдэг. BJT транзистор нь дотроо PNP, NPN гэсэн 2 төрөлтэй.
NPN Транзистор
NPN төрлийн хагас дамжуулагчид p-төрлийн материал нь хоёр n-төрлийн хагас дамжуулагчийн хооронд байрладаг. Эдгээр хоёр n-төрлийн хагас дамжуулагч нь эмиттер ба коллекторын үүрэг гүйцэтгэнэ, харин p-төрлийн хэсэг нь суурь (base) болдог.
NPN транзистор идэвхтэй (forward active) төлөвт ажиллаж байх үед эмиттер-суурь(base) уулзвар нь урвуу биш, харин шууд хүчдэлтэй (forward bias), харин коллектор-суурь(base) уулзвар нь урвуу хүчдэлтэй (reverse bias) байдаг.
Эмиттер-суурь(base) уулзвар нь зөвхөн тухайн хагас дамжуулагчийн саадын потенциал-ыг давсан үед л шууд хүчдэлтэй болдог. Энэ утга нь:
- Германиум транзисторт 0.3 В,
- Цахиурын транзисторт 0.7 В байна.
Эмиттер-суур(base) уулзвар шууд хүчдэлтэй болсны дараа, n-төрлийн эмиттерт байгаа чөлөөт электронууд суурийн бүс рүү шилждэг. Энэ хөдөлгөөн нь эмиттерийн гүйдэл-ийг үүсгэнэ.
Цахилгааны уламжлалт чиглэл (conventional current)-ийн хувьд, гүйдлийн чиглэл нь электрон урсгалын эсрэг байдаг. Электронууд суурийн бүсэд хүрэхэд нүхнүүдтэй (holes) нэгдэх хандлагатай байдаг. Энэ нэгдэх үйл явц нь суурийн гүйдэл (base current)-ийг үүсгэнэ.
Гэхдээ суурийн бүсийг маш нарийн хийдэг тул, нүхнүүдийн тоо хязгаартай байдаг. Тиймээс ихэнх электронууд нүхтэй нэгдэхгүй, харин шууд коллекторын бүс рүү тархаж (diffuse) очдог. Иймээс эдгээр электронууд коллекторын гүйдэл (collector current)-ийг үүсгэнэ.
Коллекторын гүйдэлд мөн дулааны нөлөөгөөр үүссэн цөөн тооны тээгчид (thermally generated carriers)-ийн нөлөө ордог. Үүнийг урвуу ханалтын гүйдэл (reverse saturation current) гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь маш бага хэмжээний гүйдэл юм.
PNP Транзистор
Ерөнхийдөө, PNP төрлийн транзисторын бүтэц нь өмнөх NPN транзистортой харьцуулахад хоёр диод нь эсрэг чиглэлтэйгээр холбогдсон байдаг. Үүний үр дүнд Эерэг-Сөрөг-Эерэг (P–N–P) бүтэцтэй хагас дамжуулагч үүснэ. Транзисторын тэмдэглэгээнд байгаа сум нь эмиттерийн (Emitter) гарцыг илэрхийлдэг ба PNP транзисторын хувьд сум нь дотогшоо чиглэсэн байдаг.
Мөн PNP транзисторын бүх туйлшрал (polarity) нь NPN транзистортой эсрэгээр байна. Энэ нь PNP транзистор Base (суурь) хэсэг рүү гүйдэл “татдаг” (sink current) гэсэн үг, харин NPN транзистор нь Base-ээр гүйдэл “тэжээдэг” (source current) байдаг.
Эдгээр хоёр төрлийн транзисторын үндсэн ялгаа нь:
- PNP транзисторт нүхнүүд (holes) нь үндсэн цэнэгийн тээгч бол,
- NPN транзисторт электронууд (electrons) нь гол тээгч юм.
Иймээс PNP транзистор нь бага хэмжээний суурийн гүйдэл (base current) ба сөрөг суурийн хүчдэл (negative base voltage) ашиглан эмиттер–коллекторын гүйдэл (emitter–collector current)-ийг удирддаг.
PNP транзисторын бүтэц нь хоёр P-төрлийн хагас дамжуулагчийн хооронд нэг N-төрлийн хагас дамжуулагч байрласан хэлбэртэй байдаг (доорх зурагт үзүүлсэн шиг).
Дүгнэлт
Транзистор нь орчин үеийн электроникийн амин чухал бүрэлдэхүүн юм. BJT транзисторын төрлүүд нь өөрийн онцлог, хэрэглээтэй ч нийтлэг зорилго нь цахилгаан дохиог удирдах явдал юм. Транзисторыг зөв ойлгож, оновчтой ашигласнаар найдвартай, үр ашигтай электрон төхөөрөмж бүтээх боломж бүрддэг.
