Prinsippet om halvlederkontroll av elektrisk strøm var kjent på begynnelsen av det tjuende århundre. Selv om elektronikkingeniører visste hvordan en transistor fungerte, fortsatte de å designe enheter basert på vakuumrør. Årsaken til slik mistillit til halvledertrioder var ufullkommenheten til de første punktpunkttransistorene. Familie germanium transistorer skilte seg ikke i stabilitet av egenskaper og var svært avhengig av temperaturforhold.

Monolittiske silisiumtransistorer begynte for alvor å konkurrere med vakuumrør først på slutten av 50-tallet. Siden den gang begynte elektronikkindustrien å utvikle seg raskt, og kompakte halvledertrioder erstattet aktivt energikrevende lamper fra kretser elektroniske enheter. Med advent integrerte kretser, hvor antallet transistorer kan nå opp i milliarder, har halvlederelektronikk vunnet en jordskredseier i kampen for å miniatyrisere enheter.

Hva er en transistor?

I sin moderne betydning er en transistor et halvlederradioelement designet for å endre parametrene til en elektrisk strøm og kontrollere den. En konvensjonell halvledertriode har tre terminaler: en base, som mottar kontrollsignaler, en emitter og en kollektor. Det er også kompositttransistorer høy effekt.

Skalaen av størrelser på halvlederenheter er slående - fra flere nanometer (uemballerte elementer brukt i mikrokretser) til centimeter i diameter for kraftige transistorer beregnet på kraftverk og industrielt utstyr. Reversere spenninger industrielle trioder kan nå opp til 1000 V.

Enhet

Strukturelt består trioden av halvlederlag innelukket i et hus. Halvledere er materialer basert på silisium, germanium, galliumarsenid og andre. kjemiske elementer. I dag utføres forskning for å forberede visse typer polymerer, og til og med karbon-nanorør, for rollen som halvledermaterialer. Tilsynelatende i nær fremtid vil vi lære om nye egenskaper til grafenfelteffekttransistorer.

Tidligere var halvlederkrystaller plassert i metallhus i form av hetter med tre ben. Denne utformingen var typisk for punktpunkttransistorer.

I dag, design av de fleste flate, inkludert silisium halvlederenheter laget på grunnlag av en enkelt krystall dopet i visse deler. De presses inn i plast-, metall-glass eller metall-keramiske kasser. Noen av dem har utstikkende metallplater for varmeavledning, som er festet til radiatorene.

Elektrodene til moderne transistorer er ordnet i en rad. Dette arrangementet av bena er praktisk for automatisk brettmontering. Terminalene er ikke merket på husene. Type elektrode bestemmes fra oppslagsverk eller ved målinger.

For transistorer brukes halvlederkrystaller med forskjellige strukturer, som p-n-p eller n-p-n. De er forskjellige i polariteten til spenningen på elektrodene.

Skjematisk kan strukturen til en transistor representeres som to halvlederdioder, atskilt med et ekstra lag. (Se figur 1). Det er tilstedeværelsen av dette laget som lar deg kontrollere ledningsevnen til halvledertrioden.

Ris. 1. Struktur av transistorer

Figur 1 viser skjematisk strukturen til bipolare trioder. Det er også en klasse med felteffekttransistorer, som vil bli diskutert nedenfor.

Grunnleggende driftsprinsipp

I hvile flyter ingen strøm mellom kollektoren og emitteren til en bipolar triode. Elektrisk strøm forstyrrer motstanden til emitterkrysset, som oppstår som et resultat av samspillet mellom lagene. For å slå på transistoren må du bruke en liten spenning til basen.

Figur 2 viser et diagram som forklarer arbeidsprinsippet til en triode.

Ris. 2. Driftsprinsipp

Ved å kontrollere grunnstrømmene kan du slå enheten av og på. Hvis du søker på basen analogt signal, så vil det endre amplituden til utgangsstrømmene. I dette tilfellet vil utgangssignalet nøyaktig gjenta oscillasjonsfrekvensen ved basiselektroden. Med andre ord vil det elektriske signalet som mottas ved inngangen bli forsterket.

Dermed kan halvledertrioder fungere i elektronisk brytermodus eller i.

Drift av enheten i modus elektronisk nøkkel kan forstås fra figur 3.

Ris. 3. Triode i brytermodus

Betegnelse på diagrammer

Felles betegnelse: "VT" eller "Q", etterfulgt av en posisjonsindeks. For eksempel VT 3. På tidligere diagrammer kan du finne utdaterte betegnelser: "T", "PP" eller "PT". Transistoren er avbildet som symbolske linjer som indikerer de tilsvarende elektrodene, sirklet eller ikke. Strømretningen i emitteren er angitt med en pil.

Figur 4 viser en ULF-krets der transistorer er utpekt på en ny måte, og figur 5 viser skjematiske bilder av ulike typer felteffekttransistorer.

Ris. 4. Eksempel ULF-kretser på trioder

Typer transistorer

Basert på deres driftsprinsipp og struktur, skilles halvledertrioder ut:

• felt;
• bipolar;
• kombinert.

Disse transistorene utfører de samme funksjonene, men det er forskjeller i prinsippet for deres operasjon.

Felt

Denne typen triode kalles også unipolar, på grunn av dens elektriske egenskaper - de fører strøm med bare en polaritet. Basert på deres struktur og type kontroll, er disse enhetene delt inn i 3 typer:

1. Transistorer med leder p-n overgang (fig. 6).
2. Med isolert port (tilgjengelig med innebygd eller indusert kanal).
3. MIS, med struktur: metall-dielektrisk-leder.

Et særtrekk ved en isolert port er tilstedeværelsen av et dielektrikum mellom den og kanalen.

Deler er svært følsomme for statisk elektrisitet.

Kretser til felttrioder er vist i figur 5.

Ris. 5. Felteffekttransistorer
Ris. 6. Foto av en ekte felt-effekt triode

Vær oppmerksom på navnene på elektrodene: avløp, kilde og port.

Felteffekttransistorer bruker svært lite strøm. De kan fungere i mer enn ett år på et lite batteri eller oppladbart batteri. Derfor har de funnet bred anvendelse i moderne elektroniske enheter som fjernkontroller fjernkontroll, mobile gadgets og så videre.

Bipolar

Mye har blitt sagt om denne typen transistorer i underavsnittet " Grunnleggende prinsipp arbeid." La oss bare merke oss at enheten fikk navnet "Bipolar" på grunn av dens evne til å sende ladninger av motsatte tegn gjennom en kanal. Deres funksjon er lav utgangsimpedans.

Transistorer forsterker signaler og fungerer som koblingsenheter. En ganske kraftig last kan kobles til kollektorkretsen. På grunn av den høye kollektorstrømmen kan belastningsmotstanden reduseres.

La oss se på strukturen og operasjonsprinsippet mer detaljert nedenfor.

Kombinert

For å oppnå visse elektriske parametere ved bruk av ett diskret element, oppfinner transistorutviklere kombinerte design. Blant dem er:

• med innebygde motstander og deres krets;
• kombinasjoner av to trioder (identiske eller ulike strukturer) i én bygning;
• lambda-dioder - en kombinasjon av to felteffekttrioder som danner en seksjon med negativ motstand;
• design der en felteffekttriode med en isolert port styrer en bipolar triode (brukes til å kontrollere elektriske motorer).

Kombinerte transistorer er faktisk en elementær mikrokrets i én pakke.

Hvordan fungerer en bipolar transistor? Instruksjoner for dummies

Driften av bipolare transistorer er basert på egenskapene til halvledere og deres kombinasjoner. For å forstå prinsippet om drift av trioder, la oss forstå oppførselen til halvledere i elektriske kretser.

Halvledere.

Noen krystaller, som silisium, germanium, etc., er dielektriske stoffer. Men de har en funksjon - hvis du legger til visse urenheter, blir de ledere med spesielle egenskaper.

Noen tilsetningsstoffer (donorer) fører til utseendet av frie elektroner, mens andre (akseptorer) lager "hull".

Hvis for eksempel silisium er dopet med fosfor (donor), får vi en halvleder med et overskudd av elektroner (n-Si struktur). Ved å tilsette bor (en akseptor) vil det dopede silisiumet bli en hullledende halvleder (p-Si), det vil si at strukturen vil bli dominert av positivt ladede ioner.

Enveis ledning.

La oss gjennomføre et tankeeksperiment: koble to forskjellige typer halvledere til en strømkilde og gi strøm til designet vårt. Noe uventet vil skje. Hvis du kobler den negative ledningen til en n-type krystall, vil kretsen bli fullført. Men når vi snur polariteten, vil det ikke være elektrisitet i kretsen. Hvorfor skjer dette?

Som et resultat av å kombinere krystaller med forskjellige typer ledningsevne, dannes et område med et p-n-kryss mellom dem. Noen elektroner (ladningsbærere) fra en n-type krystall vil strømme inn i en krystall med hullledningsevne og rekombinere hull i kontaktsonen.

Som et resultat oppstår ukompenserte ladninger: i n-type-regionen - fra negative ioner, og i p-type-regionen fra positive ioner. Potensialforskjellen når verdier fra 0,3 til 0,6 V.

Forholdet mellom spenning og urenhetskonsentrasjon kan uttrykkes med formelen:

φ= V T*ln( Nn* Np)/n 2 i , hvor

V T – verdien av termodynamisk stress, Nn Og Np – konsentrasjonen av henholdsvis elektroner og hull, og n i betegner den indre konsentrasjonen.

Når du kobler et pluss til en p-leder og et minus til en n-type halvleder, vil de elektriske ladningene overvinne barrieren, siden deres bevegelse vil bli rettet mot det elektriske feltet inne i p-n-kryss. I i dette tilfellet passasjen er åpen. Men hvis polene snus, vil overgangen bli stengt. Derav konklusjonen: p-n-krysset danner enveis ledningsevne. Denne egenskapen brukes i utformingen av dioder.

Fra diode til transistor.

La oss komplisere eksperimentet. La oss legge til et nytt lag mellom to halvledere med samme struktur. For eksempel, mellom p-type silisiumskiver setter vi inn et konduktivitetslag (n-Si). Det er ikke vanskelig å gjette hva som vil skje i kontaktsonene. I analogi med prosessen beskrevet ovenfor, dannes områder med p-n-kryss som blokkerer bevegelse elektriske ladninger mellom emitter og kollektor, og uavhengig av strømmens polaritet.

Det mest interessante vil skje når vi legger en liten spenning på laget (basen). I vårt tilfelle vil vi bruke en strøm med negativt fortegn. Som i tilfellet med en diode, dannes en emitter-basekrets som strøm vil flyte gjennom. Samtidig vil laget begynne å bli mettet med hull, noe som vil føre til hullledning mellom emitter og kollektor.

Se på figur 7. Den viser at positive ioner har fylt hele rommet i vår betingede struktur, og nå er det ingenting som forstyrrer ledningen av strømmen. Vi fikk visuell modell bipolar transistor med p-n-p struktur.

Ris. 7. Prinsippet for driften av trioden

Når basen er strømløs kommer transistoren veldig raskt inn original tilstand og kollektorkrysset stenger.

Enheten kan også fungere i forsterkningsmodus.

Kollektorstrømmen er direkte proporsjonal med basisstrømmen : JegTil= ß* JegB , Hvor ß – nåværende gevinst, JegB – basisstrøm.

Hvis du endrer verdien på styrestrømmen, vil intensiteten av hulldannelsen på basen endres, noe som vil medføre en proporsjonal endring i amplituden til utgangsspenningen, samtidig som signalfrekvensen opprettholdes. Dette prinsippet brukes til å forsterke signaler.

Ved å tilføre svake pulser til basen får vi ved utgangen samme forsterkningsfrekvens, men med en mye større amplitude (sett av spenningen som påføres kollektor-emitterkretsen).

De fungerer på samme måte npn transistorer. Bare polariteten til spenningene endres. Enheter med n-p-n struktur har direkte ledningsevne. Omvendt ledning ha pnp transistorer type.

Det gjenstår å legge til at halvlederkrystallen reagerer på en lignende måte som det ultrafiolette lysspekteret. Ved å slå fotonstrømmen av og på, eller justere dens intensitet, kan du kontrollere driften av en triode eller endre motstanden til en halvledermotstand.

Bipolare transistorkoblingskretser

Kretsdesignere bruker følgende tilkoblingsskjemaer: med en felles base, vanlige emitterelektroder og tilkobling med felles samler(Fig. 8).

Ris. 8. Tilkoblingsskjemaer for bipolare transistorer

Forsterkere med en felles base er preget av:

• lav inngangsimpedans, som ikke overstiger 100 ohm;
• gode temperaturegenskaper og frekvensegenskaper til trioden;
• høy tillatt spenning;
• to forskjellige strømkilder kreves.

Vanlige emitterkretser har:

• høy strøm og spenningsforsterkning;
• lav effektforsterkning;
• inversjon av utgangsspenningen i forhold til inngangen.

Med denne tilkoblingen er én strømkilde tilstrekkelig.

Tilkoblingsskjemaet basert på "felles samler"-prinsippet gir:

• høy inngang og lav utgangsmotstand;
• lav spenning forsterkning faktor (< 1).

Hvordan fungerer en felteffekttransistor? Forklaring på dummies

Strukturen til en felteffekttransistor skiller seg fra en bipolar ved at strømmen i den ikke krysser p-n-overgangssonen. Ladningene beveger seg gjennom et kontrollert område kalt porten. Båndbredde Porten er spenningsstyrt.

Rom p-n soner avtar eller øker under påvirkning av et elektrisk felt (se fig. 9). Antallet gratis ladebærere endres tilsvarende - fra fullstendig ødeleggelse til ekstrem metning. Som et resultat av denne effekten på porten, reguleres strømmen ved dreneringselektrodene (kontakter som sender ut den behandlede strømmen). Den innkommende strømmen flyter gjennom kildekontaktene.

Figur 9. Felteffekttransistor med p-n-kryss

Felttrioder med innebygd og indusert kanal opererer etter et lignende prinsipp. Du så diagrammene deres i figur 5.

Felteffekttransistorkoblingskretser

I praksis brukes koblingsdiagrammer analogt med en bipolar triode:

• med en felles kilde - produserer en stor gevinst i strøm og kraft;
• vanlige portkretser gir lav inngangsimpedans og lav forsterkning (har begrenset bruk);
• common-drain-kretser som fungerer på samme måte som common-emitter-kretser.

Figur 10 viser ulike koblingsskjemaer.

Ris. 10. Bilde av felttriode koblingsskjemaer

Nesten hver krets er i stand til å operere ved svært lave inngangsspenninger.

Videoer som forklarer operasjonsprinsippet til transistoren på enkelt språk

Er bipolare transistorer. Byttekretser avhenger av hva slags ledningsevne de har (hull eller elektronisk) og funksjonene de utfører.

Klassifisering

Transistorer er delt inn i grupper:

1. Etter materialer: galliumarsenid og silisium brukes oftest.
2. Etter signalfrekvens: lav (opptil 3 MHz), middels (opptil 30 MHz), høy (opptil 300 MHz), ultrahøy (over 300 MHz).
3. Av maksimal effekt dissipasjon: opptil 0,3 W, opptil 3 W, mer enn 3 W.
4. Etter type enhet: tre tilkoblede lag med halvleder med vekslende endringer i de direkte og omvendte metodene for urenhetsledning.

Hvordan fungerer transistorer?

Transistorens ytre og indre lag er koblet til forsyningselektroder, kalt henholdsvis emitter, kollektor og base.

Emitteren og samleren skiller seg ikke fra hverandre i typer ledningsevne, men graden av doping med urenheter i sistnevnte er mye lavere. Dette sikrer en økning i tillatt utgangsspenning.

Basen, som er mellomlaget, har høy motstand fordi den er laget av en lett dopet halvleder. Den har et betydelig kontaktområde med kollektoren, noe som forbedrer fjerningen av varme generert på grunn av den omvendte skjevheten til krysset, og letter også passasjen av minoritetsbærere - elektroner. Selv om overgangslagene er basert på samme prinsipp, er transistoren en asymmetrisk enhet. Når du endrer plasseringen av de ytre lagene med samme ledningsevne, er det umulig å oppnå lignende parametere for halvlederenheten.

Byttekretser er i stand til å opprettholde den i to tilstander: den kan være åpen eller lukket. I aktiv modus Når transistoren er på, gjøres emitterforspenningen til krysset i foroverretningen. For å visuelt vurdere dette, for eksempel på en halvledertriode n-p-n type, skal den forsynes med spenning fra kilder som vist i figuren nedenfor.

Grensen ved det andre kollektorkrysset er stengt, og det skal ikke gå strøm gjennom den. Men i praksis skjer det motsatte på grunn av overgangenes nærhet til hverandre og deres gjensidige påvirkning. Siden "minus" til batteriet er koblet til emitteren, lar det åpne krysset elektroner komme inn i basesonen, hvor de delvis rekombinerer med hull - de fleste bærere. Det dannes en grunnstrøm I b. Jo sterkere den er, jo større er utgangsstrømmen proporsjonalt. Forsterkere som bruker bipolare transistorer opererer på dette prinsippet.

Bare diffusjonsbevegelse av elektroner skjer gjennom basen, siden det ikke er noen virkning av det elektriske feltet der. På grunn av den ubetydelige tykkelsen på laget (mikroner) og den store størrelsen på negativt ladede partikler, faller nesten alle inn i samlerområdet, selv om basismotstanden er ganske høy. Der blir de trukket inn av overgangens elektriske felt, som fremmer deres aktive overføring. Kollektor- og emitterstrømmene er nesten like med hverandre, hvis vi ser bort fra det lille tapet av ladninger forårsaket av rekombinasjon i basen: I e = I b + I c.

Transistor parametere

1. Forsterkningskoeffisienter for spenning U eq /U be og strøm: β = I til /I b (faktiske verdier). Vanligvis overstiger ikke β-koeffisienten 300, men kan nå 800 eller høyere.
2. Inngangsimpedans.
3. Frekvensrespons er ytelsen til en transistor opp til en gitt frekvens, over hvilken transiente prosesser i den ikke holder tritt med endringer i det tilførte signalet.

Bipolar transistor: byttekretser, driftsmoduser

Driftsmoduser varierer avhengig av hvordan kretsen er satt sammen. Signalet må påføres og fjernes på to punkter for hvert tilfelle, og kun tre terminaler er tilgjengelige. Det følger at én elektrode samtidig må tilhøre inngangen og utgangen. Dette er hvordan alle bipolare transistorer slås på. Bytteordninger: OB, OE og OK.

1. Oppsett med OK

Tilkoblingskrets med felles kollektor: signalet tilføres en motstand R L, som også inngår i kollektorkretsen. Denne forbindelsen kalles en felles kollektorkrets.

Dette alternativet produserer kun strømforsterkning. Fordelen med en emitterfølger er at den skaper høy motstand inngang (10-500 kOhm), som muliggjør praktisk matching av kaskader.

2. Ordning med OB

Tilkoblingskrets for en bipolar transistor med felles base: det innkommende signalet går inn gjennom C 1, og etter forsterkning fjernes det i utgangskollektorkretsen, hvor basiselektroden er felles. I dette tilfellet opprettes en spenningsforsterkning som ligner på å arbeide med OE.

Ulempen er lav inngangsmotstand (30-100 Ohm), og kretsen med OB brukes som oscillator.

3. Ordning med OE

I mange tilfeller, når bipolare transistorer brukes, er svitsjekretsene hovedsakelig laget med en felles emitter. Forsyningsspenningen tilføres gjennom belastningsmotstanden R L, og den negative polen til den eksterne strømforsyningen er koblet til emitteren.

Det vekslende signalet fra inngangen kommer til emitter- og basiselektrodene (V in), og i kollektorkretsen blir det større i verdi (V CE). Hovedelementene i kretsen: transistor, motstand R L og forsterker utgangskrets med ekstern strømforsyning. Hjelpe: kondensator C 1, hindrer passasjen likestrøm inn i kretsen til det tilførte inngangssignalet, og motstand R 1, gjennom hvilken transistoren åpnes.

I kollektorkretsen er spenningene ved transistorens utgang og ved motstanden R L sammen lik verdien av EMF: V CC = I C R L + V CE.

Et lite signal V inn ved inngangen setter altså endringsloven DC spenning strømforsyning til AC ved utgangen til en kontrollert transistoromformer. Kretsen gir en økning i inngangsstrømmen med 20-100 ganger, og spenningen med 10-200 ganger. Følgelig øker også kraften.

Ulempen med kretsen: lav inngangsmotstand (500-1000 Ohm). Av denne grunn oppstår det problemer i formasjonen Utgangsimpedans er 2-20 kOhm.

Følgende diagrammer viser hvordan en bipolar transistor fungerer. Hvis ytterligere tiltak ikke iverksettes, vil deres ytelse bli sterkt påvirket. ytre påvirkninger, for eksempel overoppheting og signalfrekvens. Også, jording av emitteren skaper ikke-lineær forvrengning ved utgangen. For å øke driftssikkerheten er kretsen tilkoblet tilbakemeldinger, filtre osv. I dette tilfellet reduseres forsterkningen, men enheten blir mer effektiv.

Driftsmoduser

Transistorens funksjoner påvirkes av verdien av den tilkoblede spenningen. Alle driftsmoduser kan vises hvis den tidligere presenterte kretsen for tilkobling av en bipolar transistor med en felles emitter brukes.

1. Avskjæringsmodus

Denne modusen opprettes når spenningsverdien V BE synker til 0,7 V. I dette tilfellet lukkes emitterkrysset og det er ingen kollektorstrøm, siden det ikke er frie elektroner i basen. Dermed er transistoren slått av.

2. Aktiv modus

Hvis en spenning tilstrekkelig til å slå på transistoren påføres basen, vises en liten inngangsstrøm og en økt utgangsstrøm vises, avhengig av forsterkningens størrelse. Da vil transistoren fungere som en forsterker.

3. Metningsmodus

Modusen skiller seg fra den aktive ved at transistoren åpnes helt og kollektorstrømmen når maksimalt mulig verdi. Økningen kan bare oppnås ved å endre den påførte EMF eller belastningen i utgangskretsen. Når grunnstrømmen endres, endres ikke kollektorstrømmen. Metningsmodus er preget av det faktum at transistoren er ekstremt åpen, og her fungerer den som en bryter i på-tilstand. Kretser for å slå på bipolare transistorer ved å kombinere cutoff- og metningsmoduser gjør det mulig å lage elektroniske brytere med deres hjelp.

Alle driftsmoduser avhenger av arten av utgangskarakteristikkene vist i grafen.

De kan tydelig demonstreres hvis en krets for å slå på en bipolar transistor med en OE er satt sammen.

Hvis du plotter på ordinat- og abscisseaksene segmentene som svarer til maksimal mulig kollektorstrøm og verdien av forsyningsspenningen V CC, og deretter kobler endene deres til hverandre, vil du få en lastlinje (rød). Det beskrives med uttrykket: I C = (V CC - V CE)/R C. Det følger av figuren at driftspunktet, som bestemmer kollektorstrømmen IC og spenningen V CE, vil forskyves langs lastlinjen fra bunn til topp ettersom grunnstrømmen I V øker.

Området mellom V CE-aksen og den første utgangskarakteristikken (skyggelagt), der I B = 0, karakteriserer cutoff-modusen. I dette tilfellet er reversstrømmen I C ubetydelig, og transistoren er lukket.

Den øverste karakteristikken i punkt A skjærer den direkte lasten, hvoretter kollektorstrømmen ikke lenger endres med en ytterligere økning i I B. Metningssonen på grafen er det skraverte området mellom I C-aksen og den bratteste karakteristikken.

Hvordan oppfører en transistor seg i forskjellige moduser?

Transistoren opererer med variabler eller konstante signaler, går inn i inngangskretsen.

Bipolar transistor: svitsjekretser, forsterker

For det meste fungerer transistoren som en forsterker. Et vekslende signal ved inngangen får utgangsstrømmen til å endre seg. Her kan du bruke ordninger med OK eller med OE. Signalet krever en belastning i utgangskretsen. Vanligvis brukes en motstand i utgangskollektorkretsen. Hvis den velges riktig, vil utgangsspenningen være betydelig høyere enn inngangen.

Virkemåten til forsterkeren er godt synlig i tidsdiagrammene.

Når pulssignaler konverteres, forblir modusen den samme som for sinusformede. Kvaliteten på transformasjonen av deres harmoniske komponenter bestemmes frekvensegenskaper transistorer.

Drift i byttemodus

Designet for kontaktløs svitsjing av koblinger i elektriske kretser. Prinsippet er å endre motstanden til transistoren i trinn. Den bipolare typen er ganske egnet for kravene til nøkkelenheten.

Konklusjon

Halvlederelementer brukes i konverteringskretser elektriske signaler. Universelle muligheter og stor klassifisering gjør at bipolare transistorer kan brukes mye. Byttekretser bestemmer deres funksjoner og driftsmoduser. Mye avhenger også av egenskapene.

De grunnleggende svitsjekretsene til bipolare transistorer forsterker, genererer og konverterer inngangssignaler, og bytter også elektriske kretser.

Begrepet "bipolar transistor" skyldes det faktum at disse transistorene bruker to typer ladningsbærere: elektroner og hull. For fremstilling av transistorer brukes de samme halvledermaterialene som for.

I bipolare transistorer, ved bruk av en tre-lags halvlederstruktur, opprettes to p–n-kryss med vekslende typer elektrisk ledningsevne (p–n–p eller n–p–n) fra halvledere.

Bipolare transistorer kan være strukturelt utpakket (fig. 1, a) (for bruk for eksempel som en del av integrerte kretser) og innelukket i et standardhus (fig. 1, b). De tre terminalene til en bipolar transistor kalles base, kollektor og emitter.

Ris. 1. Bipolar transistor: a) p–n–p strukturer uten hus, b) n–p–n strukturer i hus

Avhengig av den generelle konklusjonen, kan du få tre bipolare transistorkoblingsskjemaer: med en felles base (CB), en felles kollektor (OC) og en felles emitter (CE). La oss vurdere driften av en transistor i en krets med en felles base (fig. 2).

Ris. 2. Driftsskjema for en bipolar transistor

Emitteren injiserer (leverer) hovedbærerne inn i basen; i vårt eksempel vil de for n-type halvlederenheter være elektroner. Kildene er valgt slik at E2 >> E1. Resistor Re begrenser strømmen til det åpne p–n-krysset.

Når E1 = 0, er strømmen gjennom kollektorovergangen liten (på grunn av minoritetsbærere), den kalles den initiale kollektorstrømmen Iк0. Hvis E1 > 0, overvinner elektroner emitter-p–n-krysset (E1 er slått på i retning forover) og går inn i basisområdet.

Basen er utført med stor resistivitet(lav urenhetskonsentrasjon), derfor er konsentrasjonen av hull i basen lav. Følgelig rekombinerer de få elektronene som kommer inn i basen med hullene, og danner en basestrøm Ib. Samtidig er det i kollektor-p–n-krysset fra E2-siden et mye større felt enn i emitter-krysset, som fører elektroner inn i kollektoren. Derfor når de aller fleste elektronene kollektoren.

Emitter- og kollektorstrømmer er relatert emitter strømoverføringskoeffisient

ved Ukb = konst.

Alltid ∆ Iк ∆ Dvs og a = 0,9 - 0,999 for moderne transistorer.

I den betraktede ordningen Ik = Ik0 + aIe » Dvs. Derfor har den felles base bipolare transistorkretsen en lav strømoverføringskoeffisient. På grunn av dette brukes den sjelden, hovedsakelig i høyfrekvente enheter, der den er å foretrekke fremfor andre når det gjelder spenningsforsterkning.

Hovedkretsen for å slå på en bipolar transistor er en krets med en felles emitter (fig. 3).

Ris. 3. Slå på en bipolar transistor i henhold til en felles emitterkrets

For den kan vi skrive Ib = Ie – Ik = (1 – a)Ie – Ik0.

Tatt i betraktning at 1 – a = 0,001 - 0,1, har vi Ib<< Iэ » Iк.

La oss finne forholdet mellom kollektorstrømmen og basisstrømmen:

Dette forholdet kalles basis strømoverføringskoeffisient. Med a = 0,99 får vi b = 100. Dersom det inngår en signalkilde i basiskretsen, vil det samme signalet, men forsterket i strøm b ganger, flyte i kollektorkretsen og danne en spenning på motstanden Rk som er mye større enn spenningen til signalkilden.

For å evaluere driften av en bipolar transistor i et bredt spekter av pulsede og likestrømmer, krefter og spenninger, samt å beregne forspenningskretsen og modusstabilisering, familier av inngangs- og utgangsstrøm-spenningsegenskaper (volt-ampere-karakteristikk).

Familie av inngangsstrøm-spenningsegenskaper etablere avhengigheten av inngangsstrømmen (base eller emitter) på inngangsspenningen Ube ved Uk = const, fig. 4, a. Inngangsstrøm-spenningskarakteristikkene til transistoren ligner strømspenningsegenskapene til en diode i direkte forbindelse.

Familien av utgangs I-V-karakteristikk etablerer avhengigheten av kollektorstrømmen på spenningen over den ved en viss base eller emitterstrøm (avhengig av kretsen med en felles emitter eller felles base), fig. 4, b.

Ris. 4. Strømspenningskarakteristikk for en bipolar transistor: a – inngang, b – utgang

I tillegg til det elektriske n–p-krysset, er et kryss basert på en metall-halvlederkontakt – Schottky-barrieren – mye brukt i høyhastighetskretser. I slike overganger blir det ikke brukt tid på akkumulering og oppløsning av ladninger i basen, og ytelsen til transistoren avhenger bare av ladehastigheten til barrierekapasitansen.

Ris. 5. Bipolare transistorer

Bipolare transistorparametere

For å vurdere de maksimalt tillatte driftsmodusene til transistorer, brukes følgende grunnleggende parametere:

1) maksimal tillatt kollektor-emitterspenning(for forskjellige transistorer Uke max = 10 - 2000 V),

2) maksimalt tillatt kollektoreffekttap Pk maks– ifølge den er transistorer delt inn i laveffekttransistorer (opptil 0,3 W), middels effekt (0,3 - 1,5 W) og høy effekt (mer enn 1,5 W); middels og høyeffektstransistorer er ofte utstyrt med en spesiell kjøleribbe enhet – radiator,

3) maksimal tillatt kollektorstrøm Ik max – opptil 100 A og mer,

4) begrensende frekvens for strømoverføring fgr(frekvens der h21 blir lik enhet), bipolare transistorer deler seg med det:

• for lave frekvenser – opptil 3 MHz,

• mellomfrekvens – fra 3 til 30 MHz,

• høy frekvens – fra 30 til 300 MHz,

• ultrahøy frekvens – mer enn 300 MHz.
  

Doktor i tekniske vitenskaper, professor L. A. Potapov

Side 1 av 2

Utformingen og prinsippet for drift av en bipolar transistor

En bipolar transistor er en halvlederenhet som har to elektronhullskrysser dannet i en halvlederenkeltkrystall. Disse overgangene danner tre regioner i halvlederen med forskjellige typer elektrisk ledningsevne. En ekstrem region kalles emitter (E), den andre - samleren (K), den midtre - basen (B). Metallledninger er loddet til hvert område for å koble transistoren til den elektriske kretsen.
Den elektriske ledningsevnen til emitteren og kollektoren er motsatt av den elektriske ledningsevnen til basen. Avhengig av rekkefølgen av veksling av p- og n-regioner, skilles transistorer med p-n-p og n-p-n strukturer. Konvensjonelle grafiske symboler for p-n-p og n-p-n transistorer skiller seg bare i retning av pilen ved elektroden som indikerer emitteren.

Driftsprinsippene til p-n-p og n-p-n transistorer er de samme, så i fremtiden vil vi bare vurdere driften av en transistor med en p-n-p struktur.
Elektron-hull-forbindelsen dannet av emitteren og basen kalles emitteren, og kollektoren og basen kalles kollektoren. Avstanden mellom kryssene er veldig liten: for høyfrekvente transistorer er den mindre enn 10 mikrometer (1 μm = 0,001 mm), og for lavfrekvente transistorer overstiger den ikke 50 μm.
Når transistoren er i drift, mottar koblingene eksterne spenninger fra strømkilden. Avhengig av polariteten til disse spenningene, kan hvert kryss slås på enten forover eller bakover. Det er tre driftsmoduser for transistoren: 1) cutoff-modus - begge overgangene og følgelig transistoren er helt lukket; 2) metningsmodus - transistoren er helt åpen; 3) aktiv modus - dette er en modus mellom de to første. Cutoff- og metningsmodusene brukes sammen i nøkkeltrinn, når transistoren vekselvis er helt åpen eller helt lukket med frekvensen til pulsene som kommer til basen. Kaskader som opererer i svitsjemodus brukes i svitsjekretser (bytte strømforsyninger, horisontale skanningsutgangstrinn på fjernsyn, etc.). Utgangstrinnene til effektforsterkere kan fungere delvis i avskjæringsmodus.
Transistorer brukes oftest i aktiv modus. Denne modusen bestemmes ved å påføre en liten spenning på bunnen av transistoren, som kalles forspenning (U cm).Transistoren åpner seg litt og strømmen begynner å flyte gjennom overgangene. Driftsprinsippet til transistoren er basert på det faktum at en relativt liten strøm som flyter gjennom emitterkrysset (basisstrøm) styrer en større strøm i kollektorkretsen. Emitterstrømmen er summen av base- og kollektorstrømmene.

Driftsmoduser for en bipolar transistor

Avskjæringsmodus transistor oppnås når emitter- og kollektor-p-n-krysset er koblet til eksterne kilder i motsatt retning. I dette tilfellet flyter svært små reverse emitterstrømmer gjennom begge pn-kryssene ( Jeg EBO) Og samler ( Jeg KBO). Basisstrømmen er lik summen av disse strømmene og varierer, avhengig av typen transistor, fra enheter av mikroampere - µA (for silisiumtransistorer) til enheter på milliampere - mA (for germaniumtransistorer).

Hvis emitter- og kollektor-p-n-krysset er koblet til eksterne kilder i foroverretningen, vil transistoren være i metningsmodus . Det elektriske diffusjonsfeltet til emitter- og kollektorforbindelsene vil bli delvis svekket av det elektriske feltet skapt av eksterne kilder U EB Og U KB. Som et resultat vil den potensielle barrieren som begrenset diffusjonen av hovedladningsbærerne avta, og penetrasjonen (injeksjonen) av hull fra emitteren og kollektoren inn i basen vil begynne, det vil si at strømmer kalt emittermetningsstrømmer vil strømme gjennom emitter og kollektor for transistoren ( Jeg E.us) og samler ( I K.us).

Brukes til å forsterke signaler aktiv driftsmodus for transistoren .
Når transistoren er i aktiv modus, slås emitterkrysset på i foroverretningen, og kollektorovergangen slås på i motsatt retning.

Under likespenning U EB injiserer hull fra emitteren inn i basen. En gang i n-type-basen blir hull minoritetsladningsbærere i den, og under påvirkning av diffusjonskrefter beveger de seg (diffuse) til kollektor-p-n-krysset. Noen av hullene i basen er fylt (rekombinert) med de frie elektronene som er tilstede i den. Imidlertid er bredden på basen liten - fra flere enheter til 10 mikron. Derfor når hoveddelen av hullene kollektorens p-n-kryss og overføres av dets elektriske felt til kollektoren. Tydeligvis, samleren gjeldende Jeg Kp kan ikke være større enn emitterstrømmen, siden noen av hullene rekombinerer i basen. Derfor Jeg Kp = h 21B Jeg eh
Omfanget h 21B kalles den statiske overføringskoeffisienten til emitterstrømmen. For moderne transistorer h 21B= 0,90…0,998. Siden kollektorovergangen er omvendt forspent (ofte sagt å være omvendt forspent), flyter også omvendt strøm gjennom den Jeg KBO, dannet av minoritetsbærere av basen (hull) og kollektor (elektroner). Derfor er den totale kollektorstrømmen til en transistor koblet i henhold til en krets med en felles base
Jeg Til = h 21B Jeg eh +I BWC
Hull som ikke nådde kollektorkrysset og rekombinert (fylt) i basen gir den en positiv ladning. For å gjenopprette den elektriske nøytraliteten til basen, tilføres det samme antall elektroner fra den eksterne kretsen. Bevegelsen av elektroner fra den eksterne kretsen til basen skaper en rekombinasjonsstrøm i den I B.rec. I tillegg til rekombinasjonsstrømmen flyter den reverserte kollektorstrømmen gjennom basen i motsatt retning og full basisstrøm
I B = I B.rek - I KBO
I aktiv modus er basisstrømmen titalls og hundrevis av ganger mindre enn kollektorstrømmen og emitterstrømmen.

Bipolare transistorkoblingskretser

I forrige diagram, den elektriske kretsen dannet av kilden U EB, emitter og base av transistoren, kalles inngang, og kretsen dannet av kilden U KB, kollektor og base av samme transistor, - utgang. Basen er den felles elektroden til transistoren for inngangs- og utgangskretsene, derfor kalles dens inkludering en krets med felles base, eller for kort «OB-ordning».
Følgende figur viser en krets der emitteren er den felles elektroden for inngangs- og utgangskretsene. Dette er en vanlig emitterkrets, eller "OE-diagram".

KI– strømforsterkning

KU– spenningsforsterkning

KP– kraftøkning

Forrige side – Neste side

Bipolar transistor- en elektronisk halvlederenhet, en av typene transistorer, designet for å forsterke, generere og konvertere elektriske signaler. Transistoren kalles bipolar, siden to typer ladebærere samtidig deltar i driften av enheten - elektroner Og hull. Dette er hvordan det skiller seg fra unipolar(felteffekt) transistor, der bare én type ladningsbærer er involvert.

Prinsippet for drift av begge typer transistorer ligner på driften av en vannkran som regulerer vannstrømmen, bare en strøm av elektroner passerer gjennom transistoren. I bipolare transistorer går to strømmer gjennom enheten - den "store" hovedstrømmen og kontrollen "liten" strøm. Hovedstrømmen avhenger av styreeffekten. Med felteffekttransistorer passerer bare en strøm gjennom enheten, hvis kraft avhenger av det elektromagnetiske feltet. I denne artikkelen skal vi se nærmere på driften av en bipolar transistor.

Bipolar transistor design.

En bipolar transistor består av tre halvlederlag og to PN-kryss. PNP- og NPN-transistorer kjennetegnes av typen veksling av hull og elektronledningsevne. Det ligner på to dioder koblet ansikt til ansikt eller omvendt.

En bipolar transistor har tre kontakter (elektroder). Kontakten som kommer ut av det sentrale laget kalles utgangspunkt. De ekstreme elektrodene kalles samler Og emitter (samler Og emitter). Grunnlaget er veldig tynt i forhold til oppsamler og emitter. I tillegg til dette er halvlederområdene ved kantene av transistoren asymmetriske. Halvlederlaget på kollektorsiden er litt tykkere enn på emittersiden. Dette er nødvendig for at transistoren skal fungere korrekt.

La oss vurdere de fysiske prosessene som oppstår under drift av en bipolar transistor. La oss ta NPN-modellen som et eksempel. Prinsippet for drift av en PNP-transistor er likt, bare polariteten til spenningen mellom kollektor og emitter vil være motsatt.

Som allerede nevnt i artikkelen om typer ledningsevne i halvledere, inneholder P-type stoffer positivt ladede ioner - hull. N-type stoff er mettet med negativt ladede elektroner. I en transistor overskrider konsentrasjonen av elektroner i N-regionen betydelig konsentrasjonen av hull i P-regionen.

La oss koble en spenningskilde mellom kollektoren og emitteren V CE (V CE). Under dens handling vil elektroner fra den øvre N-delen begynne å bli tiltrukket av pluss og samle seg nær samleren. Strøm vil imidlertid ikke kunne flyte fordi det elektriske feltet til spenningskilden ikke når emitteren. Dette forhindres av et tykt lag med kollektorhalvleder pluss et lag med basishalvleder.

La oss nå koble spenningen mellom basen og emitteren V BE , men betydelig lavere enn V CE (for silisiumtransistorer er minimumskravet V BE 0,6V). Siden laget P er veldig tynt, pluss en spenningskilde koblet til basen, vil det være i stand til å "nå" med sitt elektriske felt N-området til emitteren. Under dens påvirkning vil elektroner bli rettet til basen. Noen av dem vil begynne å fylle hullene som ligger der (rekombinere). Den andre delen vil ikke finne et fritt hull, fordi konsentrasjonen av hull i basen er mye lavere enn konsentrasjonen av elektroner i emitteren.

Som et resultat blir det sentrale laget av basen beriket med frie elektroner. De fleste av dem vil gå mot samleren, siden spenningen er mye høyere der. Dette forenkles også av den svært lille tykkelsen på det sentrale laget. En del av elektronene, selv om de er mye mindre, vil fortsatt strømme mot plusssiden av basen.

Som et resultat får vi to strømmer: en liten - fra basen til emitteren I BE, og en stor - fra samleren til emitteren I CE.

Hvis du øker spenningen ved basen, vil det samle seg enda flere elektroner i P-laget. Som et resultat vil grunnstrømmen øke litt og kollektorstrømmen øke betydelig. Dermed, med en liten endring i basisstrøm I B , samlerstrømmen jeg endrer seg veldig S. Det er det som skjer. signalforsterkning i en bipolar transistor. Forholdet mellom kollektorstrømmen I C og basisstrømmen I B kalles strømforsterkningen. Utpekt β , hfe eller h21e, avhengig av spesifikasjonene til beregningene utført med transistoren.

Den enkleste bipolare transistorforsterkeren

La oss vurdere mer detaljert prinsippet om signalforsterkning i det elektriske planet ved å bruke eksemplet på en krets. La meg på forhånd ta forbehold om at denne ordningen ikke er helt korrekt. Ingen kobler en likespenningskilde direkte til en AC-kilde. Men i dette tilfellet vil det være lettere og tydeligere å forstå selve forsterkningsmekanismen ved hjelp av en bipolar transistor. Også selve beregningsteknikken i eksemplet nedenfor er noe forenklet.

1.Beskrivelse av hovedelementene i kretsen

Så la oss si at vi har en transistor med en forsterkning på 200 (β = 200). På kollektorsiden vil vi koble til en relativt kraftig 20V strømkilde, på grunn av energien som forsterkning vil skje. Fra bunnen av transistoren kobler vi til en svak 2V strømkilde. Vi vil koble til den i serie en vekselspenningskilde i form av en sinusbølge, med en oscillasjonsamplitude på 0,1V. Dette vil være et signal som må forsterkes. Motstanden Rb nær basen er nødvendig for å begrense strømmen som kommer fra signalkilden, som vanligvis har lav effekt.

2. Beregning av grunninngangsstrøm I b

La oss nå beregne grunnstrømmen I b. Siden vi har å gjøre med vekselspenning, må vi beregne to strømverdier - ved maksimal spenning (V maks) og minimum (V min). La oss kalle disse gjeldende verdiene henholdsvis - I bmax og I bmin.

For å beregne grunnstrømmen må du også kjenne til base-emitterspenningen V BE. Det er ett PN-kryss mellom basen og emitteren. Det viser seg at basisstrømmen "møter" halvlederdioden på sin vei. Spenningen som en halvlederdiode begynner å lede er omtrent 0,6V. Vi vil ikke gå inn på detaljer om strømspenningsegenskapene til dioden, og for enkelhets skyld tar vi en omtrentlig modell, ifølge hvilken spenningen på den strømførende dioden alltid er 0,6V. Dette betyr at spenningen mellom base og emitter er V BE = 0,6V. Og siden emitteren er koblet til jord (VE = 0), er spenningen fra base til jord også 0,6V (V B = 0,6V).

La oss beregne I bmax og I bmin ved å bruke Ohms lov:

2. Beregning av kollektorutgangsstrøm I C

Når du nå kjenner forsterkningen (β = 200), kan du enkelt beregne maksimums- og minimumsverdiene for kollektorstrømmen (I cmax og I cmin).

3. Beregning av utgangsspenning V ut

Kollektorstrømmen går gjennom motstanden Rc, som vi allerede har beregnet. Det gjenstår å erstatte verdiene:

4. Analyse av resultater

Som det fremgår av resultatene, viste V Cmax seg å være mindre enn V Cmin. Dette skyldes at spenningen over motstanden V Rc trekkes fra forsyningsspenningen VCC. Imidlertid spiller dette ingen rolle i de fleste tilfeller, siden vi er interessert i den variable komponenten til signalet - amplituden, som har økt fra 0,1V til 1V. Frekvensen og sinusformen til signalet har ikke endret seg. Selvfølgelig er forholdet V ut / V i ti ganger langt fra den beste indikatoren for en forsterker, men den egner seg ganske godt til å illustrere forsterkningsprosessen.

Så, la oss oppsummere driftsprinsippet til en forsterker basert på en bipolar transistor. En strøm I b flyter gjennom basen og bærer konstante og variable komponenter. En konstant komponent er nødvendig slik at PN-krysset mellom basen og emitteren begynner å lede - "åpnes". Den variable komponenten er faktisk selve signalet (nyttig informasjon). Kollektor-emitterstrømmen inne i transistoren er resultatet av basisstrømmen multiplisert med forsterkningen β. I sin tur er spenningen over motstanden Rc over kollektoren resultatet av å multiplisere den forsterkede kollektorstrømmen med motstandsverdien.

Dermed mottar V ut-pinnen et signal med økt oscillasjonsamplitude, men med samme form og frekvens. Det er viktig å understreke at transistoren tar energi til forsterkning fra VCC-strømforsyningen. Hvis forsyningsspenningen er utilstrekkelig, vil ikke transistoren være i stand til å fungere fullt ut, og utgangssignalet kan bli forvrengt.

Driftsmoduser for en bipolar transistor

I samsvar med spenningsnivåene på elektrodene til transistoren, er det fire driftsmoduser:

• Avskjæringsmodus.
• Aktiv modus.
• Metningsmodus.
• Omvendt modus.

Avskjæringsmodus

Når base-emitterspenningen er lavere enn 0,6V - 0,7V, er PN-forbindelsen mellom basen og emitteren lukket. I denne tilstanden har transistoren ingen basisstrøm. Som et resultat vil det heller ikke være noen kollektorstrøm, siden det ikke er frie elektroner i basen klare til å bevege seg mot kollektorspenningen. Det viser seg at transistoren så å si er låst, og de sier at den er inne avskjæringsmodus.

Aktiv modus

I aktiv modus Spenningen ved basen er tilstrekkelig til at PN-krysset mellom basen og emitteren åpner seg. I denne tilstanden har transistoren base- og kollektorstrømmer. Kollektorstrømmen er lik grunnstrømmen multiplisert med forsterkningen. Det vil si at den aktive modusen er den normale driftsmodusen til transistoren, som brukes til forsterkning.

Metningsmodus

Noen ganger kan grunnstrømmen være for høy. Som et resultat er forsyningsstrømmen rett og slett ikke nok til å gi en slik størrelse på kollektorstrømmen som vil tilsvare forsterkningen til transistoren. I metningsmodus vil kollektorstrømmen være det maksimale strømforsyningen kan gi og vil ikke avhenge av grunnstrømmen. I denne tilstanden er ikke transistoren i stand til å forsterke signalet, siden kollektorstrømmen ikke reagerer på endringer i basisstrømmen.

I metningsmodus er transistorens ledningsevne maksimal, og den er mer egnet for funksjonen til en bryter (bryter) i "på" -tilstand. På samme måte, i avskjæringsmodus, er konduktiviteten til transistoren minimal, og dette tilsvarer bryteren i av-tilstand.

Invers modus

I denne modusen bytter kollektoren og emitteren roller: kollektorens PN-kryss er forspent i foroverretningen, og emitterkrysset er forspent i motsatt retning. Som et resultat flyter strømmen fra basen til kollektoren. Kollektorhalvlederområdet er asymmetrisk til emitteren, og forsterkningen i invers modus er lavere enn i normal aktiv modus. Transistoren er utformet på en slik måte at den fungerer så effektivt som mulig i aktiv modus. Derfor brukes transistoren praktisk talt ikke i invers modus.

Grunnleggende parametere for en bipolar transistor.

Nåværende gevinst– forholdet mellom kollektorstrøm I C og basisstrøm I B. Utpekt β , hfe eller h21e, avhengig av spesifikasjonene til beregningene utført med transistorer.

β er en konstant verdi for en transistor, og avhenger av enhetens fysiske struktur. En høy forsterkning beregnes i hundrevis av enheter, en lav forsterkning - i titalls. For to separate transistorer av samme type, selv om de var "rørledningsnaboer" under produksjonen, kan β være litt annerledes. Denne egenskapen til en bipolar transistor er kanskje den viktigste. Hvis andre parametere til enheten ofte kan neglisjeres i beregninger, er den nåværende gevinsten nesten umulig.

Inngangsimpedans– motstand i transistoren som "møter" basisstrømmen. Utpekt R inn (R inn). Jo større det er, jo bedre for forsterkningsegenskapene til enheten, siden det på basissiden vanligvis er en kilde til et svakt signal, som trenger å forbruke så lite strøm som mulig. Det ideelle alternativet er når inngangsimpedansen er uendelig.

R-inngangen for en gjennomsnittlig bipolar transistor er flere hundre KΩ (kilo-ohm). Her taper den bipolare transistoren veldig mye til felteffekttransistoren, der inngangsmotstanden når hundrevis av GΩ (gigaohm).

Utgangskonduktivitet- ledningsevne for transistoren mellom kollektor og emitter. Jo større utgangskonduktans, jo mer kollektor-emitterstrøm vil kunne passere gjennom transistoren med mindre effekt.

Med en økning i utgangskonduktivitet (eller en reduksjon i utgangsmotstand), øker den maksimale belastningen som forsterkeren tåler med ubetydelige tap i total forsterkning. For eksempel, hvis en transistor med lav utgangskonduktivitet forsterker signalet 100 ganger uten belastning, vil den allerede forsterke bare 50 ganger når en 1 KΩ belastning er tilkoblet. En transistor med samme forsterkning men høyere utgangskonduktans vil ha et mindre forsterkningsfall. Det ideelle alternativet er når utgangskonduktiviteten er uendelig (eller utgangsmotstand R ut = 0 (R ut = 0)).