Hvad er en bipolær transistor, og hvilke koblingskredsløb findes der

Brugen af ​​halvlederenheder (SS) er udbredt i radioelektronik. På grund af dette er dimensionerne af forskellige enheder faldet. Den bipolære transistor har fået bred anvendelse, på grund af nogle funktioner er dens funktionalitet bredere end en simpel felteffekttransistor. For at forstå, hvorfor det er nødvendigt, og under hvilke betingelser det bruges, er det nødvendigt at overveje dets funktionsprincip, tilslutningsmetoder og klassificering.

Enhed og funktionsprincip

En transistor er en elektronisk halvleder bestående af 3 elektroder, hvoraf den ene er en kontrol. En bipolær type transistor adskiller sig fra en polær i nærvær af 2 typer ladningsbærere (negative og positive).

Negative ladninger er elektroner, der frigives fra den ydre skal af krystalgitteret. En positiv type ladning, eller huller, dannes i stedet for den frigivne elektron.

Enheden af ​​en bipolær transistor (BT) er ret enkel på trods af dens alsidighed. Den består af 3 lag af ledende type: emitter (E), base (B) og kollektor (K).

En emitter (fra latin "at frigive") er en type halvlederforbindelse, hvis hovedfunktion er at injicere ladninger i basen. Samleren (fra det latinske "samler") bruges til at modtage udsenderens ladninger. Basen er kontrolelektroden.

Emitter- og kollektorlagene er næsten de samme, men adskiller sig i graden af ​​tilsætning af urenheder for at forbedre PCB'ens egenskaber. Tilsætning af urenheder kaldes doping. For kollektorlaget (CL) er doping svagt udtrykt for at øge kollektorspændingen (Uk). Emitter-halvlederlaget er stærkt doteret for at øge den omvendte tilladte nedbrydning U og forbedre indsprøjtningen af ​​bærere i basislaget (strømoverførselskoefficienten stiger - Kt). Basislaget er let doteret for at give mere modstand (R).

Overgangen mellem basen og emitteren er mindre i areal end K-B. På grund af forskellen i områder sker forbedringen af ​​Kt. Under driften af ​​PCB'et tændes K-B overgangen med en omvendt bias for at frigive hovedfraktionen af ​​mængden af ​​varme Q, som spredes og giver bedre afkøling af krystallen.

Hastigheden af ​​BT afhænger af tykkelsen af ​​basislaget (BS). Denne afhængighed er en værdi, der varierer i omvendt proportion. Med mindre tykkelse - mere hastighed. Denne afhængighed er relateret til tidspunktet for flyvningen af ​​ladningsselskaber.Men samtidig falder Uk.

En stærk strøm løber mellem emitteren og K, kaldet strømmen K (Ik). Der løber en lille strøm mellem E og B - strøm B (Ib), som bruges til styring. Når Ib skifter, skifter Ik.

Transistoren har to p-n kryds: E-B og K-B. Når tilstanden er aktiv, er E-B forbundet med en fremadgående bias, og CB er forbundet med en omvendt bias. Da E-B overgangen er i åben tilstand, strømmer negative ladninger (elektroner) ind i B. Herefter rekombinerer de delvist med huller. Men de fleste af elektronerne når K-B på grund af den lave legitimitet og tykkelse af B.

I BS er elektroner mindre ladningsbærere, og det elektromagnetiske felt hjælper dem med at overvinde K-B-overgangen. Med en stigning i Ib vil E-B åbningen udvide sig, og flere elektroner vil løbe mellem E og K. I dette tilfælde vil der forekomme en betydelig forstærkning af lavamplitudesignalet, da Ik er større end Ib.

For lettere at forstå den fysiske betydning af driften af ​​en bipolær type transistor, er det nødvendigt at forbinde det med et godt eksempel. Det må antages, at pumpen til at pumpe vand er en strømkilde, vandhanen er en transistor, vand er Ik, graden af ​​rotation af hanehåndtaget er Ib. For at øge trykket skal du dreje lidt på hanen - for at udføre en kontrolhandling. Baseret på eksemplet kan vi konkludere et simpelt princip for driften af ​​softwaren.

Men med en signifikant stigning i U ved K-B-overgangen kan der forekomme stødionisering, hvilket resulterer i lavineladningsmultiplikation.Kombineret med tunneleffekten giver denne proces et elektrisk, og med en stigning i tid, et termisk sammenbrud, som deaktiverer PP. Nogle gange opstår termisk nedbrud uden elektrisk nedbrud som følge af en betydelig stigning i strøm gennem kollektorudgangen.

Når U desuden skifter til K-B og E-B, ændres tykkelsen af ​​disse lag, hvis B er tynd, så opstår der en lukkeeffekt (det kaldes også en punktering B), hvor overgangene K-B og E-B er forbundet. Som et resultat af dette fænomen ophører PP med at udføre sine funktioner.

Driftstilstande

Den bipolære type transistor kan fungere i 4 tilstande:

1. Aktiv.
2. Afskæringer (RO).
3. Mætning (PH).
4. Barriere (RB).

Den aktive tilstand for BT er normal (NAR) og invers (IAR).

Normal aktiv tilstand

I denne tilstand flyder U ved E-B-krydset, som er direkte og kaldes E-B-spændingen (Ue-b). Tilstanden anses for at være optimal og bruges i de fleste ordninger. Overgang E sprøjter ladninger ind i basisområdet, som bevæger sig mod opsamleren. Sidstnævnte accelererer ladningerne, hvilket skaber en boost-effekt.

Omvendt aktiv tilstand

I denne tilstand er K-B overgangen åben. BT arbejder i den modsatte retning, dvs. hulladningsbærere injiceres fra K, der passerer gennem B. De opsamles ved E-overgangen. PP'ens forstærkningsegenskaber er svage, og BT'er bruges sjældent i denne tilstand.

Mætningstilstand

På PH er begge overgange åbne. Når E-B og K-B er forbundet til eksterne kilder i fremadgående retning, vil BT arbejde i løfteraketten. Det elektromagnetiske diffusionsfelt i E- og K-forbindelserne svækkes af det elektriske felt, som skabes af eksterne kilder.Som følge heraf vil der være et fald i barriereevnen og en begrænsning af hovedladningsbærernes diffuse evne. Indsprøjtningen af ​​huller fra E og K til B vil begynde. Denne tilstand bruges hovedsageligt i analog teknologi, men i nogle tilfælde kan der være undtagelser.

Afskæringstilstand

I denne tilstand lukker BT helt og er ikke i stand til at lede strøm. Men i BT er der ubetydelige strømme af mindre ladningsbærere, som skaber termiske strømme med små værdier. Denne tilstand bruges i forskellige typer beskyttelse mod overbelastning og kortslutninger.

barriere regime

BT-basen er forbundet gennem en modstand til K. En modstand er inkluderet i K- eller E-kredsløbet, som indstiller strømværdien (I) gennem BT. BR bruges ofte i kredsløb, fordi det gør det muligt for BT at fungere ved enhver frekvens og over et større temperaturområde.

Skift ordninger

For korrekt brug og tilslutning af BT'er skal du kende deres klassificering og type. Klassificering af bipolære transistorer:

1. Produktionsmateriale: germanium, silicium og arsenidogallium.
2. Fremstillingsfunktioner.
3. Afledt effekt: lav effekt (op til 0,25 W), medium (0,25-1,6 W), kraftig (over 1,6 W).
4. Begrænsende frekvens: lavfrekvent (op til 2,7 MHz), mellemfrekvens (2,7-32 MHz), højfrekvens (32-310 MHz), mikrobølge (mere end 310 MHz).
5. Funktionelt formål.

Det funktionelle formål med BT er opdelt i følgende typer:

1. Forstærker lavfrekvente dem med normaliseret og ikke-normaliseret støjtal (NiNNKSh).
2. Forstærker højfrekvens med NiNNKSh.
3. Forstærkende mikroovn med NiNNKSh.
4. Forstærker kraftig højspænding.
5. Generator med høje og ultrahøje frekvenser.
6. Lav- og højeffekt højspændingsafbryderenheder.
7. Kraftig pulseret til høje U-værdier.

Derudover er der sådanne typer bipolære transistorer:

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

Der er 3 kredsløb til at tænde en bipolær transistor, som hver har sine egne fordele og ulemper:

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

Tænd med en fælles base (OB)

Kredsløbet anvendes ved høje frekvenser, hvilket muliggør optimal udnyttelse af frekvensresponsen. Når du forbinder en BT i henhold til skemaet med OE og derefter med OB, vil dens driftsfrekvens stige. Dette tilslutningsskema bruges i antenne-type forstærkere. Støjniveauet ved høje frekvenser reduceres.

Fordele:

1. Optimale temperaturer og bredt frekvensområde (f).
2. Høj værdi Uk.

Fejl:

1. Lavt vinder jeg.
2. Lavt input R.

Common-Emitter Switching (CE)

Når den er tilsluttet i henhold til dette skema, forekommer forstærkning i U og I. Kredsløbet kan strømforsynes fra en enkelt kilde. Bruges ofte i effektforstærkere (P).

Fordele:

1. Høje gevinster for I, U, P.
2. Én strømforsyning.
3. Udgangsvariablen U inverteres i forhold til inputtet.

Det har betydelige ulemper: den laveste temperaturstabilitet og frekvenskarakteristika er værre end når den er forbundet med OB.

Tænd med en fælles opsamler (OK)

Indgangen U overføres fuldt ud tilbage til indgangen, og Ki er ens, når den er forbundet med en OE, men den er lav i U.

Denne type switching bruges til at matche kaskader lavet på transistorer eller med en indgangssignalkilde, der har en høj output R (kondensator-type mikrofon eller pickup). Fordelene inkluderer følgende: en stor værdi af input og en lille output R.Ulempen er den lave U-forstærkning.

Hovedkarakteristika for bipolære transistorer

De vigtigste egenskaber ved BT:

1. jeg vinder.
2. Input og output R.
3. Omvendt Ik-e.
4. Tænd tid.
5. Transmissionsfrekvens Ib.
6. Omvendt Ik.
7. Maksimal I værdi.

Ansøgninger

Brugen af ​​bipolære transistorer er udbredt inden for alle områder af menneskelig aktivitet. Enhedens hovedanvendelse blev modtaget i enheder til forstærkning, generering af elektriske signaler og tjener også som et switchet element. De bruges i forskellige effektforstærkere, i almindelige og skiftende strømforsyninger med evnen til at justere værdierne af U og I, i computerteknologi.

Derudover bruges de ofte til at bygge forskellige forbrugerbeskyttelse mod overbelastning, U-spændinger og kortslutninger. De er meget udbredt i mineindustrien og metallurgiske industrier.

Lignende artikler: