Bipolaartransistor: erinevus redaktsioonide vahel

'''Bipolaartransistor''' on [[Elektrivool|vooluga]] juhitav [[transistor]], mis koosneb kolmest erineva juhtivusega ([[aukjuhtivus|auk]]- ja [[elektronjuhtivus]]ega) kihist ningja kahest nendevahelisest [[pn-siire|pn-siirdest]].<ref name=Tehnikaleksikon>[[Tehnikaleksikon]], lk. 525</ref>

Transistori seda siiret, millele antakse päripinge, nimetatakse emittersiirdeks, ja sellega külgnevat ala emitteriks (ladina k ''emittere'' väljutama); vastupingestatavat siiret nimetatakse kollektorsiirdeks ja sellega külgnevat ala kollektoriks (lad. ''collector'' koguja). Keskmine ala ‒– baas ‒– võib olla p- või n-juhtivusega, millele vastavalt on npn- ja pnp-struktuuriga transistore. Baasivool on üldjuhul tüüriv vool ja kollektorivool tüüritav vool. Emitterit läbib kollektorivoolu ja baasivoolu summa.

Bipolaartransistori pooljuhtstruktuur koosneb enamasti [[räni]]st,harvemini harvemini [[germaanium]]ist.<ref name=Tehnikaleksikon/>

Vaatleme npn-transistoris toimuvaid protsesse. Läbi päripingestatud emittersiirde injekteerub (siseneb) emitterist baasi suurel hulgal elektrone, mis osutuvad siin vähemuslaengukandjaiks (vt [[Pooljuht#Pooljuhid elektroonikas| Pooljuhid elektroonikas]]). Seetõttu kasvab elektronide kontsentratsioon baasis emittersiirde juures tugevasti. Vastupingestatud kollektorsiirde lähedal on seevastu elektrone väga vähe. Suure kontsentratsioonivahe tõttu difundeeruvad (valguvad) vähemuslaengukandjad emittersiirde juurest kiiresti kollektorsiirde poole ja siirduvad kiirenevalt kollektorisse, sest vähemuslaengukandjaile (npn-transistoris elektronidele) annab vastupingestatud siirde [[ruumlaeng]]ute väli energiat juurde. Kollektori kaudu liiguvad need elektronid kollektorivooluna välisahelasse.

Kollektoriahelasse saabuvad peaaegu kõik baasi sisenenud elektronid, üksnes väike osa neist jõuab rekombineeruda baasi aukudega, s.t.st positiivsetest ioonidest moodustuvad elektronidega liitumisel neutraalsed aatomid. Nende elektronide liikumine moodustab baasivoolu ühe komponendi. Selle voolu teise komponendi põhjustavad augud, mis injekteeruvad baasist emitterisse.

Transistori kasutamisel elektrisignaali võimendamiseks rakendatakse sisendsignaal emittersiirdele, s.o. baasi ja emitteri vahele, ja väljundsignaal võetakse kollektoriahelasse ühendatud koormuselt R_L. Et kollektorsiire on vastupingestatud, avaldab ta voolumuutusele suurt takistust (harilikult kümned kilo-oomid). Seepärast võib ka koormustakistuse valida suure (nagu teada, on energia ülekanne suurim energiaallika takistuse ja tarbija koormustakistuse võrdsuse korral). Seega on suur ka pingelang koormusel ja väljundsignaali võimsus (alalisvoolu-toiteallika arvel). Samal ajal on sisendsignaali võimsus (emittersiirde pinge ja baasivoolu korrutis) väike ja seejuures seda väiksem, mida väiksema osa emitterivoolust moodustab baasivool. Niisiis osutub elektrisignaali võimsus transistori väljundis palju suuremaks sisendsignaali võimsusest, s.t.st toimub võimsuse võimendus.

[[Pilt:Transistoriühendused.png|pisi|450px|Transistoride ühendusviisid<br/>u_I ‒– sisendpinge; u_O ‒– väljundpinge; R_L ‒– koormustakistus]]

Levinuim on ÜE-ühendus, sest see annab suure pinge- ja vooluvõimenduse ning sisend- ja väljundtakistused ei ole teineteisesterine vägaüksteisest erinevadpalju; see võimaldab võimendusastmeid hõlpsalt sidestada.

ÜB-ühenduses astme pingevõimendus on niisamasama suur kui ÜE korral, vooluvõimendus veidi alla 1; rakendatakse kõrgetel sagedustel.

. ÜK-ühenduses on astme vooluvõimendus on sama mis ÜE korral, pingevõimendus alla 1; see ühendus on tuntud emitterjärgurina ning kasutatav suure sisend- ja väikese väljundtakistuse tõttu takistuste sobitamiseks.

# Sulgerežiimis on peale kollektorsiirde ka emittersiire suletud, s.t.st mõlemal siirdel on vastupinge.

Bipolaarse transistori sisendkarakteristikult on näha, et emittersiire jääb suletuks ka niisugusell päripingel, mis on allpool teatavat läviväärtust. Seepärast tuleb emittersiirde avamiseks rakendada npn-transistori baasi ja emitteri vahele positiivne pinge, mis on Ge-transistoril vähemalt 0,2‒02–0,3 V, Si-transistoris 0,6‒06–0,7 V ja GaAs-transistoris 1,4‒14–1,5 V.

Transostori väljundkarakteristikud näitavad, kuidas sõltub kollektorivool I_C kollektoripingest U_CE ja baasivoolust I_B. Graafiku horisontaalteljel on kollektori ja emitteri vaheline pinge U_CE ning vertikaalteljel kollektorivool I_C, kusjuures baasivoolu I_B mõju kujutavad jooned on iga juhu jaoks eraldi joonistatud. Tunnusjoonte asend teljestikus oleneb ka temperatuurist.

Nõrga signaali võimendamisel asub transistori tööpunkt tunnusjoonte lineaarses osas, s.o.– aktiivpiirkonnas, tugeva signaali, samuti impulss-signaali võimendamisel aga aktiiv- ja ka sulgepiirkonnas.

Bipolaartransistori leiutasid [[1947]]. aasta detsembris [[John Bardeen]] ja [[Walter Brattain]] [[William Schockley]] juhtimisel ettevõttes [[Bell Telephone Laboratories]]. Selle leiutise eest pälvisid kõik kolm meest [[1956]]. aasta [[Nobeli füüsikapreemiafüüsikaauhind|Nobeli füüsikaauhinna]]. Bardeen on ainus, kes pälvinud Nobeli füüsikapreemiafüüsikaauhinna kahel korral: teist korda sai ta selle [[1972]] [[ülijuhtivus]]t käsitleva [[BCS -teooria]] väljatöötamise eest.

Lembit Abo. Elektroonikakomponendid. 1997, lk 37‒4137–41.