Hva er en bipolar transistor og hvilke svitsjekretser finnes

Bruken av halvlederenheter (SS) er utbredt innen radioelektronikk. På grunn av dette har dimensjonene til forskjellige enheter gått ned. Den bipolare transistoren har fått bred anvendelse, på grunn av noen funksjoner er funksjonaliteten bredere enn for en enkel felteffekttransistor. For å forstå hvorfor det er nødvendig og under hvilke forhold det brukes, er det nødvendig å vurdere driftsprinsippet, tilkoblingsmetoder og klassifisering.

Enhet og operasjonsprinsipp

En transistor er en elektronisk halvleder som består av 3 elektroder, hvorav en er en kontroll. En transistor av bipolar type skiller seg fra en polar i nærvær av 2 typer ladningsbærere (negative og positive).

Negative ladninger er elektroner som frigjøres fra det ytre skallet av krystallgitteret. En positiv type ladning, eller hull, dannes i stedet for det frigjorte elektronet.

Enheten til en bipolar transistor (BT) er ganske enkel, til tross for allsidigheten. Den består av 3 lag av ledende type: emitter (E), base (B) og kollektor (K).

En emitter (fra latin "å frigjøre") er en type halvlederforbindelse hvis hovedfunksjon er å injisere ladninger inn i basen. Samleren (fra det latinske "samleren") brukes til å motta ladningene til senderen. Basen er kontrollelektroden.

Emitter- og kollektorlagene er nesten like, men varierer i graden av tilsetning av urenheter for å forbedre egenskapene til PCB. Tilsetning av urenheter kalles doping. For kollektorlaget (CL) er doping svakt uttrykt for å øke kollektorspenningen (Uk). Emitter-halvlederlaget er kraftig dopet for å øke den omvendte tillatte nedbrytningen U og forbedre injeksjonen av bærere i basislaget (strømoverføringskoeffisienten øker - Kt). Grunnlaget er lett dopet for å gi mer motstand (R).

Overgangen mellom basen og emitteren er mindre i areal enn K-B. På grunn av forskjellen i områder, oppstår forbedringen av Kt. Under driften av PCB slås K-B overgangen på med en revers bias for å frigjøre hovedfraksjonen av varmemengden Q, som forsvinner og gir bedre kjøling av krystallen.

Hastigheten til BT avhenger av tykkelsen på basislaget (BS). Denne avhengigheten er en verdi som varierer i omvendt proporsjon. Med mindre tykkelse - mer hastighet. Denne avhengigheten er relatert til tidspunktet for flyturen av ladningsbærere.Men samtidig reduseres Uk.

En sterk strøm flyter mellom emitteren og K, kalt strømmen K (Ik). Det går en liten strøm mellom E og B - strøm B (Ib), som brukes til styring. Når Ib endrer seg, endres Ik.

Transistoren har to p-n-kryss: E-B og K-B. Når modusen er aktiv, er E-B koblet med en forlengs type forspenning, og CB er koblet med en revers forspenning. Siden E-B-overgangen er i åpen tilstand, strømmer negative ladninger (elektroner) inn i B. Etter det rekombinerer de delvis med hull. Imidlertid når de fleste elektronene K-B på grunn av den lave legitimiteten og tykkelsen til B.

I BS er elektroner mindre ladningsbærere, og det elektromagnetiske feltet hjelper dem med å overvinne K-B-overgangen. Med en økning i Ib vil E-B-åpningen utvide seg og flere elektroner vil løpe mellom E og K. I dette tilfellet vil en betydelig forsterkning av lavamplitudesignalet oppstå, siden Ik er større enn Ib.

For lettere å forstå den fysiske betydningen av driften av en bipolar type transistor, er det nødvendig å assosiere den med et godt eksempel. Det må antas at pumpen for å pumpe vann er en strømkilde, vannkranen er en transistor, vann er Ik, rotasjonsgraden til kranhåndtaket er Ib. For å øke trykket, må du skru litt på kranen - for å utføre en kontrollhandling. Basert på eksemplet kan vi konkludere med et enkelt prinsipp for drift av programvaren.

Men med en betydelig økning i U ved K-B-overgangen, kan det oppstå støt-ionisering, noe som resulterer i skredladningsmultiplikasjon.Kombinert med tunneleffekten gir denne prosessen et elektrisk, og med en økning i tid, et termisk sammenbrudd, som deaktiverer PP. Noen ganger oppstår termisk sammenbrudd uten elektrisk sammenbrudd som følge av en betydelig økning i strøm gjennom kollektorutgangen.

I tillegg, når U endrer seg til K-B og E-B, endres tykkelsen på disse lagene, hvis B er tynn, så oppstår det en lukkeeffekt (det kalles også en punktering B), der overgangene K-B og E-B henger sammen. Som et resultat av dette fenomenet slutter PP å utføre sine funksjoner.

Driftsmoduser

Den bipolare transistoren kan fungere i 4 moduser:

1. Aktiv.
2. Avskjæringer (RO).
3. Metning (PH).
4. Barriere (RB).

Den aktive modusen til BT er normal (NAR) og invers (IAR).

Normal aktiv modus

I denne modusen flyter U ved E-B-krysset, som er direkte og kalles E-B-spenningen (Ue-b). Modusen anses som optimal og brukes i de fleste opplegg. Overgang E injiserer ladninger inn i basisområdet, som beveger seg mot oppsamleren. Sistnevnte akselererer ladningene, og skaper en boost-effekt.

Invers aktiv modus

I denne modusen er K-B-overgangen åpen. BT fungerer i motsatt retning, dvs. hullladningsbærere injiseres fra K, som passerer gjennom B. De samles opp av E-overgangen. Forsterkningsegenskapene til PP er svake, og BT-er brukes sjelden i denne modusen.

Metningsmodus

På PH er begge overgangene åpne. Når E-B og K-B er koblet til eksterne kilder i retning fremover, vil BT fungere i bæreraketten. Det elektromagnetiske diffusjonsfeltet til E- og K-krysset svekkes av det elektriske feltet, som skapes av eksterne kilder.Som et resultat av dette vil det være en nedgang i barriereevnen og en begrensning av den diffuse evnen til hovedladningsbærerne. Injeksjonen av hull fra E og K til B vil begynne. Denne modusen brukes hovedsakelig i analog teknologi, men i noen tilfeller kan det være unntak.

Avskjæringsmodus

I denne modusen lukkes BT helt og er ikke i stand til å lede strøm. Imidlertid er det i BT ubetydelige strømmer av mindre ladningsbærere, som skaper termiske strømmer med små verdier. Denne modusen brukes i ulike typer beskyttelse mot overbelastning og kortslutning.

barriereregime

BT-basen er koblet gjennom en motstand til K. En motstand er inkludert i K- eller E-kretsen, som setter strømverdien (I) gjennom BT. BR brukes ofte i kretser, fordi det lar BT-en operere ved hvilken som helst frekvens og over et større temperaturområde.

Bytte ordninger

For riktig bruk og tilkobling av BT-er, må du kjenne deres klassifisering og type. Klassifisering av bipolare transistorer:

1. Produksjonsmateriale: germanium, silisium og arsenidogallium.
2. Produksjonsfunksjoner.
3. Dissipert effekt: laveffekt (opptil 0,25 W), middels (0,25-1,6 W), kraftig (over 1,6 W).
4. Begrensende frekvens: lavfrekvent (opptil 2,7 MHz), mellomfrekvens (2,7-32 MHz), høyfrekvent (32-310 MHz), mikrobølgeovn (mer enn 310 MHz).
5. Funksjonelt formål.

Det funksjonelle formålet med BT er delt inn i følgende typer:

1. Forsterker lavfrekvente med normalisert og ikke-normalisert støytall (NiNNKSh).
2. Forsterker høyfrekvens med NiNNKSh.
3. Forsterker mikrobølgeovn med NiNNKSh.
4. Forsterker kraftig høyspenning.
5. Generator med høye og ultrahøye frekvenser.
6. Laveffekts- og høyspenningsbryterenheter.
7. Kraftig pulset for høye U-verdier.

I tillegg er det slike typer bipolare transistorer:

1. P-n-p.
2. N-p-n.

Det er 3 kretser for å slå på en bipolar transistor, som hver har sine egne fordeler og ulemper:

1. General B.
2. General E.
3. General K.

Slår på med en felles base (OB)

Kretsen brukes ved høye frekvenser, noe som tillater optimal bruk av frekvensresponsen. Når du kobler en BT i henhold til ordningen med OE, og deretter med OB, vil driftsfrekvensen øke. Dette tilkoblingsskjemaet brukes i forsterkere av antennetype. Støynivået ved høye frekvenser reduseres.

Fordeler:

1. Optimale temperaturer og bredt frekvensområde (f).
2. Høy verdi Uk.

Feil:

1. Lavt vinner jeg.
2. Lav inngang R.

Common-Emitter Switching (CE)

Når koblet i henhold til dette skjemaet, skjer forsterkning i U og I. Kretsen kan drives fra en enkelt kilde. Brukes ofte i effektforsterkere (P).

Fordeler:

1. Høy gevinst for I, U, P.
2. Én strømforsyning.
3. Utgangsvariabelen U inverteres i forhold til inngangen.

Det har betydelige ulemper: den laveste temperaturstabiliteten og frekvensegenskapene er dårligere enn når den er koblet til OB.

Slå på med en felles oppsamler (OK)

Inngangen U overføres fullstendig tilbake til inngangen, og Ki er lik når den er koblet til en OE, men den er lav i U.

Denne typen svitsjing brukes til å matche kaskader laget på transistorer, eller med en inngangssignalkilde som har en høy utgang R (mikrofon eller pickup av kondensator). Fordelene inkluderer følgende: en stor verdi av inngangen og en liten utgang R.Ulempen er den lave U-forsterkningen.

Hovedkarakteristikker til bipolare transistorer

Hovedkarakteristikkene til BT:

1. jeg vinner.
2. Inngang og utgang R.
3. Omvendt Ik-e.
4. Slå på tid.
5. Sendefrekvens Ib.
6. Omvendt Ik.
7. Maksimal I-verdi.

applikasjoner

Bruken av bipolare transistorer er utbredt i alle områder av menneskelig aktivitet. Hovedapplikasjonen til enheten ble mottatt i enheter for forsterkning, generering av elektriske signaler, og fungerer også som et svitsjet element. De brukes i forskjellige effektforsterkere, i vanlige og vekslende strømforsyninger med muligheten til å justere verdiene til U og I, i datateknologi.

I tillegg brukes de ofte til å bygge ulike forbrukerbeskyttelse mot overbelastning, U-overspenninger og kortslutninger. De er mye brukt i gruvedrift og metallurgisk industri.

Lignende artikler: