Ano ang isang bipolar transistor at kung anong mga switching circuit ang umiiral

Ang paggamit ng mga semiconductor device (SS) ay laganap sa radio electronics. Dahil dito, ang mga sukat ng iba't ibang mga aparato ay nabawasan. Ang bipolar transistor ay nakatanggap ng malawak na aplikasyon, dahil sa ilang mga tampok ang pag-andar nito ay mas malawak kaysa sa isang simpleng field-effect transistor. Upang maunawaan kung bakit ito kinakailangan at sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ito ay ginagamit, kinakailangang isaalang-alang ang prinsipyo ng operasyon nito, mga pamamaraan ng koneksyon at pag-uuri.

Device at prinsipyo ng pagpapatakbo

Ang transistor ay isang elektronikong semiconductor na binubuo ng 3 electrodes, ang isa ay isang control one. Ang isang bipolar type transistor ay naiiba sa isang polar sa pagkakaroon ng 2 uri ng charge carriers (negatibo at positibo).

Ang mga negatibong singil ay mga electron na inilabas mula sa panlabas na shell ng kristal na sala-sala. Ang isang positibong uri ng singil, o mga butas, ay nabuo bilang kapalit ng inilabas na elektron.

Ang aparato ng isang bipolar transistor (BT) ay medyo simple, sa kabila ng kakayahang magamit nito. Binubuo ito ng 3 layer ng conductive type: emitter (E), base (B) at collector (K).

Ang emitter (mula sa Latin na "to release") ay isang uri ng semiconductor junction na ang pangunahing tungkulin ay mag-iniksyon ng mga singil sa base. Ang kolektor (mula sa Latin na "collector") ay ginagamit upang matanggap ang mga singil ng emitter. Ang base ay ang control electrode.

Ang mga layer ng emitter at collector ay halos pareho, ngunit naiiba sa antas ng pagdaragdag ng mga impurities upang mapabuti ang mga katangian ng PCB. Ang pagdaragdag ng mga impurities ay tinatawag na doping. Para sa layer ng kolektor (CL), ang doping ay mahina na ipinahayag upang mapataas ang boltahe ng kolektor (Uk). Ang layer ng emitter semiconductor ay mabigat na doped upang mapataas ang reverse allowable breakdown U at mapabuti ang pag-iniksyon ng mga carrier sa base layer (ang kasalukuyang transfer coefficient ay tumataas - Kt). Ang base layer ay bahagyang doped upang magbigay ng higit na pagtutol (R).

Ang paglipat sa pagitan ng base at ng emitter ay mas maliit sa lugar kaysa sa K-B. Dahil sa pagkakaiba sa mga lugar, nangyayari ang pagpapabuti ng Kt. Sa panahon ng pagpapatakbo ng PCB, ang K-B transition ay inililipat na may reverse bias upang palabasin ang pangunahing bahagi ng dami ng init Q, na nawawala at nagbibigay ng mas mahusay na paglamig ng kristal.

Ang bilis ng BT ay depende sa kapal ng base layer (BS). Ang pag-asa na ito ay isang halaga na nag-iiba sa kabaligtaran na proporsyon. Na may mas kaunting kapal - mas bilis. Ang pag-asa na ito ay nauugnay sa oras ng paglipad ng mga carrier ng bayad.Gayunpaman, sa parehong oras, ang Uk ay bumababa.

Ang isang malakas na kasalukuyang dumadaloy sa pagitan ng emitter at K, na tinatawag na kasalukuyang K (Ik). Ang isang maliit na kasalukuyang dumadaloy sa pagitan ng E at B - kasalukuyang B (Ib), na ginagamit para sa kontrol. Kapag nagbago si Ib, nagbabago si Ik.

Ang transistor ay may dalawang p-n junctions: E-B at K-B. Kapag aktibo ang mode, ang E-B ay konektado sa isang forward type bias, at ang CB ay konektado sa isang reverse bias. Dahil ang paglipat ng E-B ay nasa bukas na estado, ang mga negatibong singil (mga electron) ay dumadaloy sa B. Pagkatapos nito, bahagyang muling pinagsama ang mga ito sa mga butas. Gayunpaman, karamihan sa mga electron ay umaabot sa K-B dahil sa mababang pagiging lehitimo at kapal ng B.

Sa BS, ang mga electron ay minor charge carrier, at ang electromagnetic field ay tumutulong sa kanila na malampasan ang K-B transition. Sa pagtaas ng Ib, lalawak ang pagbubukas ng E-B at mas maraming electron ang tatakbo sa pagitan ng E at K. Sa kasong ito, ang isang makabuluhang amplification ng mababang-amplitude signal ay magaganap, dahil ang Ik ay mas malaki kaysa sa Ib.

Upang mas madaling maunawaan ang pisikal na kahulugan ng pagpapatakbo ng isang bipolar type transistor, kinakailangan na iugnay ito sa isang magandang halimbawa. Dapat itong ipagpalagay na ang bomba para sa pumping ng tubig ay isang mapagkukunan ng kapangyarihan, ang gripo ng tubig ay isang transistor, ang tubig ay Ik, ang antas ng pag-ikot ng hawakan ng gripo ay Ib. Upang madagdagan ang presyon, kailangan mong bahagyang i-tap ang gripo - upang magsagawa ng kontrol na aksyon. Batay sa halimbawa, maaari nating tapusin ang isang simpleng prinsipyo ng pagpapatakbo ng software.

Gayunpaman, sa isang makabuluhang pagtaas sa U sa K-B transition, maaaring mangyari ang impact ionization, na nagreresulta sa pagdami ng avalanche charge.Kapag pinagsama sa epekto ng tunel, ang prosesong ito ay nagbibigay ng elektrikal, at sa pagtaas ng oras, isang thermal breakdown, na hindi pinapagana ang PP. Minsan ang thermal breakdown ay nangyayari nang walang electrical breakdown bilang isang resulta ng isang makabuluhang pagtaas sa kasalukuyang sa pamamagitan ng output ng kolektor.

Bilang karagdagan, kapag ang U ay nagbago sa K-B at E-B, ang kapal ng mga layer na ito ay nagbabago, kung ang B ay manipis, kung gayon ang isang epekto ng pagsasara ay nangyayari (ito ay tinatawag ding isang puncture B), kung saan ang mga transition na K-B at E-B ay konektado. Bilang resulta ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang PP ay huminto sa pagganap ng mga tungkulin nito.

Mga mode ng pagpapatakbo

Ang bipolar type transistor ay maaaring gumana sa 4 na mga mode:

1. Aktibo.
2. Mga Cutoff (RO).
3. Saturation (PH).
4. Harang (RB).

Ang aktibong mode ng BT ay normal (NAR) at inverse (IAR).

Normal na active mode

Sa mode na ito, ang U ay dumadaloy sa E-B junction, na direktang at tinatawag na E-B boltahe (Ue-b). Ang mode ay itinuturing na pinakamainam at ginagamit sa karamihan ng mga scheme. Ang Transition E ay nag-inject ng mga singil sa base region, na lumilipat patungo sa collector. Pinapabilis ng huli ang mga singil, na lumilikha ng isang boost effect.

Inverse active mode

Sa mode na ito, bukas ang K-B transition. Gumagana ang BT sa kabaligtaran na direksyon, ibig sabihin, ang mga hole charge carrier ay ini-inject mula sa K, na dumadaan sa B. Kinokolekta sila ng transition ng E. Ang mga katangian ng amplification ng PP ay mahina, at ang mga BT ay bihirang ginagamit sa mode na ito.

Saturation mode

Sa PH, bukas ang dalawang transition. Kapag nakakonekta ang E-B at K-B sa mga panlabas na pinagmumulan sa direksyong pasulong, gagana ang BT sa sasakyang ilulunsad. Ang diffusion electromagnetic field ng E at K junctions ay pinahina ng electric field, na nilikha ng mga panlabas na mapagkukunan.Bilang resulta nito, magkakaroon ng pagbaba sa kakayahan ng hadlang at isang limitasyon ng diffuse na kakayahan ng mga pangunahing carrier ng singil. Magsisimula ang pag-iniksyon ng mga butas mula E at K hanggang B. Ang mode na ito ay pangunahing ginagamit sa analog na teknolohiya, ngunit sa ilang mga kaso ay maaaring may mga pagbubukod.

Cutoff mode

Sa mode na ito, ang BT ay ganap na nagsasara at hindi makapagsagawa ng kasalukuyang. Gayunpaman, sa BT mayroong hindi gaanong mga daloy ng mga menor de edad na carrier ng singil, na lumikha ng mga thermal na alon na may maliliit na halaga. Ginagamit ang mode na ito sa iba't ibang uri ng proteksyon laban sa mga overload at short circuit.

hadlang na rehimen

Ang BT base ay konektado sa pamamagitan ng isang risistor sa K. Ang isang risistor ay kasama sa K o E circuit, na nagtatakda ng kasalukuyang halaga (I) sa pamamagitan ng BT. Ang BR ay kadalasang ginagamit sa mga circuit, dahil pinapayagan nito ang BT na gumana sa anumang dalas at sa mas malaking hanay ng temperatura.

Pagpapalit ng mga scheme

Para sa tamang paggamit at koneksyon ng mga BT, kailangan mong malaman ang kanilang klasipikasyon at uri. Pag-uuri ng mga bipolar transistor:

1. Produksyon ng materyal: germanium, silikon at arsenidogallium.
2. Mga tampok sa paggawa.
3. Nawala na kapangyarihan: mababang kapangyarihan (hanggang sa 0.25 W), katamtaman (0.25-1.6 W), malakas (sa itaas 1.6 W).
4. Nililimitahan ang dalas: low-frequency (hanggang 2.7 MHz), mid-frequency (2.7-32 MHz), high-frequency (32-310 MHz), microwave (higit sa 310 MHz).
5. Functional na layunin.

Ang functional na layunin ng BT ay nahahati sa mga sumusunod na uri:

1. Pinapalakas ang mga low-frequency na may normalized at non-normalized noise figure (NiNNKSh).
2. Pinapalakas ang high-frequency gamit ang NiNNKSh.
3. Pinapalakas ang microwave gamit ang NiNNKSh.
4. Pagpapalakas ng malakas na mataas na boltahe.
5. Generator na may mataas at ultrahigh na frequency.
6. Low-power at high-power high-voltage switching device.
7. Napakahusay na pulsed para sa matataas na U-values.

Bilang karagdagan, mayroong mga ganitong uri ng bipolar transistors:

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

Mayroong 3 mga circuit para sa paglipat sa isang bipolar transistor, ang bawat isa ay may sariling mga pakinabang at disadvantages:

1. Heneral B.
2. Heneral E.
3. Heneral K.

Pag-on gamit ang isang karaniwang base (OB)

Ang circuit ay inilapat sa mataas na frequency, na nagbibigay-daan sa pinakamainam na paggamit ng frequency response. Kapag kumokonekta sa isang BT ayon sa scheme sa OE, at pagkatapos ay sa OB, ang dalas ng operasyon nito ay tataas. Ang scheme ng koneksyon na ito ay ginagamit sa mga antenna-type na amplifier. Ang antas ng ingay sa mataas na frequency ay nabawasan.

Mga kalamangan:

1. Pinakamainam na temperatura at malawak na hanay ng dalas (f).
2. Mataas na halaga Uk.

Bahid:

1. Mababa ang nakuha ko.
2. Mababang input R.

Common-Emitter Switching (CE)

Kapag nakakonekta ayon sa scheme na ito, nangyayari ang amplification sa U at I. Ang circuit ay maaaring paandarin mula sa iisang pinagmulan. Kadalasang ginagamit sa mga power amplifier (P).

Mga kalamangan:

1. Mataas na kita para sa I, U, P.
2. Isang power supply.
3. Ang output variable na U ay baligtad na may kaugnayan sa input.

Ito ay may mga makabuluhang disadvantages: ang pinakamababang temperatura ng katatagan at dalas ng mga katangian ay mas malala kaysa kapag konektado sa OB.

Pag-on gamit ang isang karaniwang kolektor (OK)

Ang input U ay ganap na inilipat pabalik sa input, at ang Ki ay katulad kapag konektado sa isang OE, ngunit ito ay mababa sa U.

Ang ganitong uri ng switching ay ginagamit upang tumugma sa mga cascades na ginawa sa mga transistor, o sa isang input signal source na may mataas na output R (condenser-type na mikropono o pickup). Kasama sa mga pakinabang ang sumusunod: isang malaking halaga ng input at isang maliit na output R.Ang disadvantage ay ang mababang U gain.

Mga pangunahing katangian ng bipolar transistors

Ang mga pangunahing katangian ng BT:

1. nakukuha ko.
2. Input at output R.
3. Baliktarin ang Ik-e.
4. Oras ng pag-on.
5. Dalas ng paghahatid Ib.
6. Baliktarin Ik.
7. Pinakamataas na halaga ko.

Mga aplikasyon

Ang paggamit ng mga bipolar transistor ay laganap sa lahat ng lugar ng aktibidad ng tao. Ang pangunahing aplikasyon ng aparato ay natanggap sa mga aparato para sa amplification, pagbuo ng mga de-koryenteng signal, at nagsisilbi rin bilang isang inililipat na elemento. Ginagamit ang mga ito sa iba't ibang mga power amplifier, sa ordinaryong at switching power supply na may kakayahang ayusin ang mga halaga ng U at I, sa teknolohiya ng computer.

Bilang karagdagan, kadalasang ginagamit ang mga ito upang bumuo ng iba't ibang proteksyon ng consumer laban sa mga overload, U surges, at short circuit. Malawakang ginagamit ang mga ito sa industriya ng pagmimina at metalurhiko.

Mga katulad na artikulo: