Što je bipolarni tranzistor i koji sklopovi postoje

U radioelektronici je raširena uporaba poluvodičkih uređaja (SS). Zbog toga su se smanjile dimenzije raznih uređaja. Bipolarni tranzistor dobio je široku primjenu, zbog nekih značajki njegova je funkcionalnost šira od one jednostavnog tranzistora s efektom polja. Da biste razumjeli zašto je potreban i pod kojim uvjetima se koristi, potrebno je razmotriti njegovo načelo rada, metode povezivanja i klasifikaciju.

Uređaj i princip rada

Tranzistor je elektronički poluvodič koji se sastoji od 3 elektrode, od kojih je jedna upravljačka. Tranzistor bipolarnog tipa razlikuje se od polarnog po prisutnosti 2 vrste nositelja naboja (negativnog i pozitivnog).

Negativni naboji su elektroni koji se oslobađaju iz vanjske ljuske kristalne rešetke. Pozitivan tip naboja, ili rupe, nastaju na mjestu oslobođenog elektrona.

Uređaj bipolarnog tranzistora (BT) prilično je jednostavan, unatoč svojoj svestranosti. Sastoji se od 3 sloja vodljivog tipa: emitera (E), baze (B) i kolektora (K).

Emiter (od latinskog "otpustiti") je vrsta spoja poluvodiča čija je glavna funkcija ubrizgavanje naboja u bazu. Kolektor (od latinskog "kolektor") koristi se za primanje naboja emitera. Baza je kontrolna elektroda.

Emiterski i kolektorski slojevi su gotovo isti, ali se razlikuju po stupnju dodavanja nečistoća za poboljšanje karakteristika PCB-a. Dodatak nečistoća naziva se doping. Za sloj kolektora (CL), dopiranje je slabo izraženo za povećanje napona kolektora (Uk). Emiterski poluvodički sloj je jako dopiran kako bi se povećao obrnuti dopušteni proboj U i poboljšalo ubrizgavanje nosača u osnovni sloj (koeficijent prijenosa struje raste - Kt). Osnovni sloj je lagano dopiran kako bi se osigurao veći otpor (R).

Prijelaz između baze i emitera manji je po površini od K-B. Zbog razlike u površinama dolazi do poboljšanja Kt. Tijekom rada PCB-a, K-B prijelaz se uključuje s obrnutim prednagibom kako bi se oslobodio glavni dio količine topline Q, koja se raspršuje i osigurava bolje hlađenje kristala.

Brzina BT ovisi o debljini osnovnog sloja (BS). Ova ovisnost je vrijednost koja varira u obrnutom razmjeru. S manjom debljinom - većom brzinom. Ova ovisnost povezana je s vremenom letenja nosača naboja.Međutim, u isto vrijeme, Uk se smanjuje.

Između emitera i K teče jaka struja, nazvana struja K (Ik). Između E i B teče mala struja - struja B (Ib), koja služi za upravljanje. Kada se promijeni Ib, promijeni se Ik.

Tranzistor ima dva p-n spoja: E-B i K-B. Kada je način rada aktivan, E-B je povezan s prednagibom tipa naprijed, a CB je povezan s reverznim prednaponom. Budući da je E-B prijelaz u otvorenom stanju, negativni naboji (elektroni) teku u B. Nakon toga se djelomično rekombiniraju s rupama. Međutim, većina elektrona doseže K-B zbog niske legitimnosti i debljine B.

U BS, elektroni su manji nosioci naboja, a elektromagnetsko polje im pomaže da prevladaju K-B prijelaz. S povećanjem Ib, otvor E-B će se proširiti i više elektrona će teći između E i K. U tom slučaju doći će do značajnog pojačanja signala male amplitude, budući da je Ik veći od Ib.

Kako bi se lakše razumjelo fizičko značenje rada tranzistora bipolarnog tipa, potrebno ga je povezati s dobrim primjerom. Mora se pretpostaviti da je crpka za crpljenje vode izvor napajanja, slavina za vodu je tranzistor, voda je Ik, stupanj rotacije ručke slavine je Ib. Da biste povećali pritisak, morate lagano okrenuti slavinu - da biste izvršili kontrolnu radnju. Na temelju primjera možemo zaključiti jednostavan princip rada softvera.

Međutim, uz značajno povećanje U na K-B prijelazu može doći do udarne ionizacije, što rezultira umnožavanjem lavinskog naboja.U kombinaciji s tunelskim efektom, ovaj proces daje električni, a s vremenom i toplinski slom, koji onemogućuje PP. Ponekad se toplinski slom događa bez električnog sloma kao rezultat značajnog povećanja struje kroz izlaz kolektora.

Osim toga, kada se U promijeni u K-B i E-B, debljina ovih slojeva se mijenja, ako je B tanak, tada dolazi do efekta zatvaranja (naziva se i punkcija B), u kojem su prijelazi K-B i E-B povezani. Kao rezultat ovog fenomena, PP prestaje obavljati svoje funkcije.

Načini rada

Bipolarni tranzistor može raditi u 4 načina:

1. Aktivan.
2. Odsjeci (RO).
3. Zasićenost (PH).
4. Barijera (RB).

Aktivni način rada BT je normalan (NAR) i inverzni (IAR).

Normalan aktivni način rada

U ovom načinu rada U teče na E-B spoju, koji je izravan i naziva se E-B napon (Ue-b). Način se smatra optimalnim i koristi se u većini shema. Prijelaz E ubrizgava naboje u bazno područje, koji se kreću prema kolektoru. Potonji ubrzava naboje, stvarajući učinak pojačanja.

Inverzni aktivni način rada

U ovom načinu rada K-B prijelaz je otvoren. BT radi u suprotnom smjeru, tj. nosioci naboja se ubrizgavaju iz K, prolazeći kroz B. Skupljaju se prijelazom E. Svojstva pojačanja PP-a su slaba, a BT se rijetko koriste u ovom načinu rada.

Način zasićenja

Na PH su oba prijelaza otvorena. Kada su E-B i K-B spojeni na vanjske izvore u smjeru naprijed, BT će raditi u lansirnoj raketi. Difuzijsko elektromagnetsko polje E i K spojeva oslabljeno je električnim poljem koje stvaraju vanjski izvori.Kao rezultat toga, doći će do smanjenja sposobnosti barijere i ograničenja difuzne sposobnosti glavnih nositelja naboja. Započet će ubrizgavanje rupa od E i K do B. Ovaj način rada se uglavnom koristi u analognoj tehnologiji, ali u nekim slučajevima može biti iznimaka.

Režim rada

U ovom načinu rada, BT se potpuno zatvara i nije u stanju provoditi struju. Međutim, u BT postoje neznatni tokovi malih nositelja naboja, koji stvaraju toplinske struje s malim vrijednostima. Ovaj način rada koristi se u raznim vrstama zaštite od preopterećenja i kratkih spojeva.

režim barijera

BT baza je spojena preko otpornika na K. Otpornik je uključen u krug K ili E, koji postavlja trenutnu vrijednost (I) kroz BT. BR se često koristi u krugovima, jer omogućuje BT rad na bilo kojoj frekvenciji i u većem temperaturnom rasponu.

Sheme prebacivanja

Za ispravnu uporabu i povezivanje BT-ova, morate znati njihovu klasifikaciju i vrstu. Klasifikacija bipolarnih tranzistora:

1. Materijal za proizvodnju: germanij, silicij i arsenidogalij.
2. Značajke proizvodnje.
3. Rasipana snaga: mala snaga (do 0,25 W), srednja (0,25-1,6 W), moćna (iznad 1,6 W).
4. Granična frekvencija: niskofrekventna (do 2,7 MHz), srednje frekvencija (2,7-32 MHz), visokofrekventna (32-310 MHz), mikrovalna (više od 310 MHz).
5. Funkcionalna namjena.

Funkcionalna namjena BT-a podijeljena je u sljedeće vrste:

1. Pojačavanje niskofrekventnih s normaliziranim i nenormaliziranim šumom (NiNNKSh).
2. Pojačavanje visoke frekvencije s NiNNKSh.
3. Pojačavanje mikrovalne pećnice s NiNNKSh.
4. Pojačanje snažnog visokog napona.
5. Generator s visokim i ultravisokim frekvencijama.
6. Visokonaponski sklopni uređaji male i velike snage.
7. Snažan impuls za visoke U-vrijednosti.

Osim toga, postoje takve vrste bipolarnih tranzistora:

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

Postoje 3 kruga za uključivanje bipolarnog tranzistora, od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke:

1. general B.
2. general E.
3. general K.

Uključivanje sa zajedničkom bazom (OB)

Krug se primjenjuje na visokim frekvencijama, što omogućuje optimalno korištenje frekvencijskog odziva. Prilikom spajanja jednog BT-a prema shemi s OE, a zatim s OB-om, njegova učestalost rada će se povećati. Ova shema povezivanja koristi se u pojačalima tipa antene. Razina buke na visokim frekvencijama je smanjena.

prednosti:

1. Optimalne temperature i širok raspon frekvencija (f).
2. Velika vrijednost Uk.

Nedostaci:

1. Nisko dobivam.
2. Nizak ulaz R.

Prebacivanje zajedničkog emitera (CE)

Kada je spojen prema ovoj shemi, dolazi do pojačanja u U i I. Krug se može napajati iz jednog izvora. Često se koristi u pojačalima snage (P).

prednosti:

1. Visoki dobici za I, U, P.
2. Jedno napajanje.
3. Izlazna varijabla U je invertirana u odnosu na ulaz.

Ima značajne nedostatke: najniža temperaturna stabilnost i frekvencijske karakteristike su lošije nego kada je spojen s OB.

Uključivanje sa zajedničkim kolektorom (OK)

Ulaz U se u potpunosti prenosi natrag na ulaz, a Ki je sličan kada je povezan s OE, ali je nizak u U.

Ova vrsta preklapanja koristi se za usklađivanje kaskada napravljenih na tranzistorima, ili s izvorom ulaznog signala koji ima visoki izlaz R (kondenzatorski tip mikrofona ili pickup). Prednosti uključuju sljedeće: velika vrijednost ulaza i mali izlaz R.Nedostatak je nizak U dobitak.

Glavne karakteristike bipolarnih tranzistora

Glavne karakteristike BT-a:

1. dobivam.
2. Ulaz i izlaz R.
3. Obrnuti Ik-e.
4. Vrijeme uključivanja.
5. Frekvencija prijenosa Ib.
6. Obrnuti Ik.
7. Maksimalna vrijednost I.

Prijave

Primjena bipolarnih tranzistora raširena je u svim područjima ljudske djelatnosti. Glavna primjena uređaja dobila je u uređajima za pojačanje, generiranje električnih signala, a također služe i kao komutirani element. Koriste se u raznim pojačalima snage, u običnim i prekidačkim napajanjima s mogućnošću podešavanja vrijednosti U i I, u računalnoj tehnici.

Osim toga, često se koriste za izgradnju različitih zaštita potrošača od preopterećenja, U prenapona i kratkih spojeva. Široko se koriste u rudarskoj i metalurškoj industriji.

Slični članci: