Τι είναι ένα διπολικό τρανζίστορ και ποια κυκλώματα μεταγωγής υπάρχουν

Η χρήση συσκευών ημιαγωγών (SS) είναι ευρέως διαδεδομένη στη ραδιοηλεκτρονική. Λόγω αυτού, οι διαστάσεις διαφόρων συσκευών έχουν μειωθεί. Το διπολικό τρανζίστορ έχει λάβει ευρεία εφαρμογή, λόγω ορισμένων χαρακτηριστικών η λειτουργικότητά του είναι ευρύτερη από αυτή ενός απλού τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Για να κατανοήσετε γιατί χρειάζεται και υπό ποιες συνθήκες χρησιμοποιείται, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την αρχή λειτουργίας, τις μεθόδους σύνδεσης και την ταξινόμηση.

Συσκευή και αρχή λειτουργίας

Ένα τρανζίστορ είναι ένας ηλεκτρονικός ημιαγωγός που αποτελείται από 3 ηλεκτρόδια, ένα εκ των οποίων είναι ένα ελέγχου. Ένα τρανζίστορ διπολικού τύπου διαφέρει από ένα πολικό με την παρουσία 2 τύπων φορέων φορτίου (αρνητικού και θετικού).

Τα αρνητικά φορτία είναι ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από το εξωτερικό περίβλημα του κρυσταλλικού πλέγματος. Στη θέση του απελευθερωμένου ηλεκτρονίου σχηματίζεται ένας θετικός τύπος φορτίου ή οπές.

Η συσκευή ενός διπολικού τρανζίστορ (BT) είναι αρκετά απλή, παρά την ευελιξία του. Αποτελείται από 3 στρώματα αγώγιμου τύπου: πομπό (Ε), βάση (Β) και συλλέκτη (Κ).

Ένας πομπός (από το λατινικό "to release") είναι ένας τύπος σύνδεσης ημιαγωγών του οποίου η κύρια λειτουργία είναι η έγχυση φορτίων στη βάση. Ο συλλέκτης (από το λατινικό «συλλέκτης») χρησιμοποιείται για τη λήψη των χρεώσεων του εκπομπού. Η βάση είναι το ηλεκτρόδιο ελέγχου.

Τα στρώματα εκπομπού και συλλέκτη είναι σχεδόν τα ίδια, αλλά διαφέρουν ως προς τον βαθμό προσθήκης ακαθαρσιών για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών του PCB. Η προσθήκη ακαθαρσιών ονομάζεται ντόπινγκ. Για το στρώμα συλλέκτη (CL), το ντόπινγκ εκφράζεται ασθενώς για να αυξήσει την τάση του συλλέκτη (Uk). Το στρώμα ημιαγωγού εκπομπού είναι πολύ ντοπαρισμένο προκειμένου να αυξηθεί η αντίστροφη επιτρεπόμενη διάσπαση U και να βελτιωθεί η έγχυση των φορέων στο βασικό στρώμα (ο συντελεστής μεταφοράς ρεύματος αυξάνεται - Kt). Το στρώμα βάσης είναι ελαφρώς ντοπαρισμένο για να παρέχει μεγαλύτερη αντίσταση (R).

Η μετάβαση μεταξύ της βάσης και του πομπού είναι μικρότερη σε εμβαδόν από το K-B. Λόγω της διαφοράς των περιοχών, εμφανίζεται η βελτίωση του Kt. Κατά τη λειτουργία του PCB, η μετάβαση K-B ενεργοποιείται με αντίστροφη πόλωση για την απελευθέρωση του κύριου κλάσματος της ποσότητας θερμότητας Q, η οποία διαχέεται και παρέχει καλύτερη ψύξη του κρυστάλλου.

Η ταχύτητα του BT εξαρτάται από το πάχος του στρώματος βάσης (BS). Αυτή η εξάρτηση είναι μια τιμή που ποικίλλει σε αντίστροφη αναλογία. Με λιγότερο πάχος - μεγαλύτερη ταχύτητα. Αυτή η εξάρτηση σχετίζεται με τον χρόνο πτήσης των φορέων φόρτισης.Ωστόσο, την ίδια στιγμή, το Ηνωμένο Βασίλειο μειώνεται.

Ένα ισχυρό ρεύμα ρέει μεταξύ του πομπού και του K, που ονομάζεται ρεύμα K (Ik). Ένα μικρό ρεύμα ρέει μεταξύ E και B - ρεύμα B (Ib), το οποίο χρησιμοποιείται για έλεγχο. Όταν το Ib αλλάζει, το Ik αλλάζει.

Το τρανζίστορ έχει δύο συνδέσεις p-n: E-B και K-B. Όταν η λειτουργία είναι ενεργή, το E-B συνδέεται με προκατάληψη τύπου προς τα εμπρός και το CB συνδέεται με αντίστροφη πόλωση. Δεδομένου ότι η μετάβαση E-B είναι σε ανοιχτή κατάσταση, αρνητικά φορτία (ηλεκτρόνια) ρέουν στο B. Μετά από αυτό, εν μέρει ανασυνδυάζονται με οπές. Ωστόσο, τα περισσότερα από τα ηλεκτρόνια φτάνουν στο K-B λόγω της χαμηλής νομιμότητας και του πάχους του B.

Στο BS, τα ηλεκτρόνια είναι δευτερεύοντες φορείς φορτίου και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο τα βοηθά να ξεπεράσουν τη μετάβαση K-B. Με μια αύξηση της Ib, το άνοιγμα E-B θα επεκταθεί και περισσότερα ηλεκτρόνια θα τρέξουν μεταξύ E και K. Σε αυτή την περίπτωση, θα συμβεί σημαντική ενίσχυση του σήματος χαμηλού πλάτους, καθώς το Ik είναι μεγαλύτερο από το Ib.

Για να κατανοήσουμε πιο εύκολα τη φυσική έννοια της λειτουργίας ενός τρανζίστορ διπολικού τύπου, είναι απαραίτητο να το συσχετίσουμε με ένα καλό παράδειγμα. Πρέπει να υποτεθεί ότι η αντλία για την άντληση νερού είναι πηγή ενέργειας, η βρύση είναι ένα τρανζίστορ, το νερό είναι Ik, ο βαθμός περιστροφής της λαβής της βρύσης είναι Ib. Για να αυξήσετε την πίεση, πρέπει να γυρίσετε ελαφρώς τη βρύση - για να εκτελέσετε μια ενέργεια ελέγχου. Με βάση το παράδειγμα, μπορούμε να συμπεράνουμε μια απλή αρχή λειτουργίας του λογισμικού.

Ωστόσο, με μια σημαντική αύξηση του U στη μετάβαση K-B, μπορεί να συμβεί ιονισμός κρούσης, που οδηγεί σε πολλαπλασιασμό φορτίου χιονοστιβάδας.Όταν συνδυάζεται με το φαινόμενο της σήραγγας, αυτή η διαδικασία δίνει μια ηλεκτρική, και με την αύξηση του χρόνου, μια θερμική διακοπή, η οποία απενεργοποιεί το PP. Μερικές φορές η θερμική βλάβη συμβαίνει χωρίς ηλεκτρική βλάβη ως αποτέλεσμα μιας σημαντικής αύξησης του ρεύματος μέσω της εξόδου του συλλέκτη.

Επιπλέον, όταν το U αλλάζει σε K-B και E-B, το πάχος αυτών των στρωμάτων αλλάζει, εάν το B είναι λεπτό, τότε εμφανίζεται ένα φαινόμενο κλεισίματος (ονομάζεται επίσης διάτρηση B), στο οποίο συνδέονται οι μεταβάσεις K-B και E-B. Ως αποτέλεσμα αυτού του φαινομένου, το PP παύει να εκτελεί τις λειτουργίες του.

Τρόποι λειτουργίας

Το τρανζίστορ διπολικού τύπου μπορεί να λειτουργήσει σε 4 λειτουργίες:

1. Ενεργός.
2. Αποκοπές (RO).
3. Κορεσμός (PH).
4. Φράγμα (RB).

Η ενεργή λειτουργία του BT είναι κανονική (NAR) και αντίστροφη (IAR).

Κανονική ενεργή λειτουργία

Σε αυτή τη λειτουργία, το U ρέει στη διασταύρωση E-B, η οποία είναι άμεση και ονομάζεται τάση E-B (Ue-b). Η λειτουργία θεωρείται βέλτιστη και χρησιμοποιείται στα περισσότερα σχήματα. Το Transition E εγχέει φορτία στην περιοχή βάσης, τα οποία κινούνται προς τον συλλέκτη. Το τελευταίο επιταχύνει τις φορτίσεις, δημιουργώντας ένα εφέ ενίσχυσης.

Αντίστροφη ενεργή λειτουργία

Σε αυτήν τη λειτουργία, η μετάβαση K-B είναι ανοιχτή. Το BT λειτουργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση, δηλαδή, οι φορείς φορτίου οπής εγχέονται από το Κ, περνώντας από το Β. Συλλέγονται από τη μετάβαση Ε. Οι ιδιότητες ενίσχυσης του PP είναι αδύναμες και οι BT χρησιμοποιούνται σπάνια σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας.

Λειτουργία κορεσμού

Στο PH, και οι δύο μεταβάσεις είναι ανοιχτές. Όταν τα E-B και K-B συνδέονται με εξωτερικές πηγές προς τα εμπρός, το BT θα λειτουργεί στο όχημα εκτόξευσης. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο διάχυσης των κόμβων Ε και Κ εξασθενεί από το ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο δημιουργείται από εξωτερικές πηγές.Ως αποτέλεσμα αυτού, θα υπάρξει μείωση της ικανότητας φραγμού και περιορισμός της ικανότητας διάχυσης των κύριων φορέων φορτίου. Θα ξεκινήσει η έγχυση οπών από το Ε και το Κ στο Β. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται κυρίως στην αναλογική τεχνολογία, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να υπάρχουν εξαιρέσεις.

Λειτουργία αποκοπής

Σε αυτή τη λειτουργία, το BT κλείνει εντελώς και δεν μπορεί να μεταφέρει ρεύμα. Ωστόσο, στο ΒΤ υπάρχουν ασήμαντες ροές δευτερευόντων φορέων φορτίου, που δημιουργούν θερμικά ρεύματα με μικρές τιμές. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται σε διάφορους τύπους προστασίας από υπερφορτώσεις και βραχυκυκλώματα.

καθεστώς φραγμού

Η βάση BT συνδέεται μέσω μιας αντίστασης στο K. Μια αντίσταση περιλαμβάνεται στο κύκλωμα K ή E, η οποία ορίζει την τιμή ρεύματος (I) μέσω του BT. Το BR χρησιμοποιείται συχνά σε κυκλώματα, επειδή επιτρέπει στο BT να λειτουργεί σε οποιαδήποτε συχνότητα και σε μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας.

Σχέδια μεταγωγής

Για τη σωστή χρήση και σύνδεση των BT, πρέπει να γνωρίζετε την ταξινόμηση και τον τύπο τους. Ταξινόμηση διπολικών τρανζίστορ:

1. Υλικό παραγωγής: γερμάνιο, πυρίτιο και αρσενιδογάλλιο.
2. Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά.
3. Διανεμημένη ισχύς: χαμηλής ισχύος (έως 0,25 W), μεσαία (0,25-1,6 W), ισχυρή (πάνω από 1,6 W).
4. Περιοριστική συχνότητα: χαμηλή συχνότητα (έως 2,7 MHz), μεσαία συχνότητα (2,7-32 MHz), υψηλή συχνότητα (32-310 MHz), φούρνος μικροκυμάτων (πάνω από 310 MHz).
5. Λειτουργικός σκοπός.

Ο λειτουργικός σκοπός του BT χωρίζεται στους ακόλουθους τύπους:

1. Ενίσχυση χαμηλών συχνοτήτων με κανονικοποιημένο και μη κανονικοποιημένο αριθμό θορύβου (NiNNKSh).
2. Ενίσχυση υψηλής συχνότητας με NiNNKSh.
3. Ενίσχυση φούρνου μικροκυμάτων με NiNNKSh.
4. Ενίσχυση ισχυρής υψηλής τάσης.
5. Γεννήτρια με υψηλές και υπερυψηλές συχνότητες.
6. Συσκευές μεταγωγής υψηλής τάσης χαμηλής και υψηλής ισχύος.
7. Ισχυρό παλμικό για υψηλές τιμές U.

Επιπλέον, υπάρχουν τέτοιοι τύποι διπολικών τρανζίστορ:

1. Ρ-ν-π.
2. Ν-ρ-η.

Υπάρχουν 3 κυκλώματα για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ, καθένα από τα οποία έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα:

1. Στρατηγός Β.
2. Στρατηγός Ε.
3. Στρατηγός Κ.

Ενεργοποίηση με κοινή βάση (OB)

Το κύκλωμα εφαρμόζεται σε υψηλές συχνότητες, επιτρέποντας τη βέλτιστη χρήση της απόκρισης συχνότητας. Όταν συνδέετε ένα BT σύμφωνα με το σχήμα με το OE και στη συνέχεια με το OB, η συχνότητα λειτουργίας του θα αυξηθεί. Αυτό το σχήμα σύνδεσης χρησιμοποιείται σε ενισχυτές τύπου κεραίας. Το επίπεδο θορύβου στις υψηλές συχνότητες μειώνεται.

Πλεονεκτήματα:

1. Βέλτιστες θερμοκρασίες και ευρύ φάσμα συχνοτήτων (f).
2. Υψηλής αξίας Ηνωμένο Βασίλειο.

Ελαττώματα:

1. Χαμηλά κερδίζω.
2. Χαμηλή είσοδος R.

Διακόπτης κοινής εκπομπής (CE)

Όταν συνδέεται σύμφωνα με αυτό το σχήμα, η ενίσχυση λαμβάνει χώρα σε U και I. Το κύκλωμα μπορεί να τροφοδοτηθεί από μία μόνο πηγή. Συχνά χρησιμοποιείται σε ενισχυτές ισχύος (P).

Πλεονεκτήματα:

1. Υψηλά κέρδη για I, U, P.
2. Ένα τροφοδοτικό.
3. Η μεταβλητή εξόδου U είναι ανεστραμμένη σε σχέση με την είσοδο.

Έχει σημαντικά μειονεκτήματα: η χαμηλότερη σταθερότητα θερμοκρασίας και τα χαρακτηριστικά συχνότητας είναι χειρότερα από ό,τι όταν συνδέονται με OB.

Ενεργοποίηση με κοινό συλλέκτη (ΟΚ)

Η είσοδος U μεταφέρεται πλήρως πίσω στην είσοδο και το Ki είναι παρόμοιο όταν συνδέεται με ένα OE, αλλά είναι χαμηλό στο U.

Αυτός ο τύπος μεταγωγής χρησιμοποιείται για να ταιριάζει με καταρράκτες που κατασκευάζονται σε τρανζίστορ ή με πηγή σήματος εισόδου που έχει υψηλή έξοδο R (συμπυκνωτικό μικρόφωνο ή pickup). Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν τα εξής: μεγάλη τιμή εισόδου και μικρή έξοδο R.Το μειονέκτημα είναι το χαμηλό κέρδος U.

Κύρια χαρακτηριστικά των διπολικών τρανζίστορ

Τα κύρια χαρακτηριστικά του BT:

1. κερδίζω.
2. Είσοδος και έξοδος R.
3. Αντίστροφη Ικ-ε.
4. Ώρα ενεργοποίησης.
5. Συχνότητα μετάδοσης Ib.
6. Αντίστροφη Ικ.
7. Μέγιστη τιμή Ι.

Εφαρμογές

Η χρήση διπολικών τρανζίστορ είναι ευρέως διαδεδομένη σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Η κύρια εφαρμογή της συσκευής ελήφθη σε συσκευές για ενίσχυση, παραγωγή ηλεκτρικών σημάτων και επίσης χρησιμεύει ως στοιχείο μεταγωγής. Χρησιμοποιούνται σε διάφορους ενισχυτές ισχύος, σε συνηθισμένα και μεταγωγικά τροφοδοτικά με δυνατότητα προσαρμογής των τιμών των U και I, στην τεχνολογία υπολογιστών.

Επιπλέον, χρησιμοποιούνται συχνά για τη δημιουργία διαφόρων προστασίας καταναλωτών από υπερφορτώσεις, υπερτάσεις U και βραχυκυκλώματα. Χρησιμοποιούνται ευρέως στη μεταλλουργική και μεταλλουργική βιομηχανία.

Παρόμοια άρθρα: