Bipolinis jungties tranzistorius (BJT) - konstrukcija ir eksploatavimo duomenys

Bipolinis tranzistorius arba BJT yra 3 gnybtų puslaidininkinis įtaisas, galintis sustiprinti arba perjungti mažas signalo įėjimo įtampas ir sroves į žymiai didesnes išėjimo signalo įtampas ir sroves.

Kaip vystėsi bipolinio jungties tranzistoriai BJT

1904–1947 m. Vakuuminis vamzdis neabejotinai buvo labai smalsus ir augantis elektroninis prietaisas. 1904 m. Vakuuminio vamzdžio diodą paleido J. A. Flemingas. Netrukus po to, 1906 m., Lee De Forestas patobulino įrenginį su trečiąja funkcija, vadinama valdymo tinkleliu, gaminančiu pirmąjį stiprintuvą ir pavadintu triodu.

Vėlesniais dešimtmečiais radijas ir televizija sukėlė didžiulį įkvėpimą vamzdžių verslui. Gamyba išaugo nuo maždaug 1 milijono vamzdžių 1922 m. Iki maždaug 100 milijonų 1937 m. 1930-ųjų pradžioje 4 elementų tetrodas ir 5 elementų pentodas įgijo populiarumą elektroninių vamzdžių versle.

Vėlesniais metais gamybos sektorius išsivystė į vieną iš svarbiausių sektorių, todėl buvo sparčiai tobulinami šie modeliai, gamybos metodai, didelės galios ir aukšto dažnio programos bei miniatiūrizavimo kryptis.

Tačiau 1947 m. Gruodžio 23 d. Elektronikos pramonė tapo absoliučiai naujos „domėjimosi ir tobulėjimo krypties“ atėjimu. Vidurdienį paaiškėjo, kad Walteris H. Brattainas ir Johnas Bardeenas parodė ir įrodė paties pirmojo tranzistoriaus stiprinimo funkciją Varpo telefonų laboratorijose.

Pirmasis tranzistorius (kuris buvo taškinio kontakto tranzistoriaus formos) parodytas 3.1 pav.

Vaizdo mandagumas: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Replica-of-first-transistor.jpg

Teigiami šio 3 kontaktų kietojo kūno įrenginio, priešingai nei vamzdžio, aspektai buvo iškart pastebimi: jis pasirodė daug mažesnis, galėjo veikti be „šildytuvo“ ar šildymo nuostolių, buvo nepalaužiamas ir stiprus, buvo efektyvesnis energijos suvartojimas, jį galima lengvai laikyti ir pasiekti, nereikalavo jokio pradinio atšilimo, o jis veikė esant daug mažesnei darbinei įtampai.

TRANSISTORINĖ STATYBA

Transistorius iš esmės yra įrenginys, pagamintas iš 3 puslaidininkinės medžiagos sluoksnio, kuriame naudojamas arba 2 n tipo ir vienas p tipo medžiagos sluoksnis, arba 2 p tipo ir vienas n tipo medžiagos sluoksnis. Pirmasis tipas vadinamas NPN tranzistoriumi, o antrasis variantas - PNP tipo tranzistoriumi.

Abu šiuos tipus galima pavaizduoti 3.2 paveiksle, naudojant atitinkamą nuolatinės įtampos poslinkį.

Mes jau sužinojome, kaip tai padaryti BJT nuolatinės srovės šališkumas nustatyti būtiną operacinį regioną ir kintamosios srovės stiprinimą. Dėl to spinduliuojančio šono sluoksnis yra legiruotas reikšmingiau, palyginti su pagrindo puse, kuris yra mažiau reikšmingas.

Išoriniai sluoksniai yra sukurti daug didesnio storio sluoksniais, lyginant su p- ar n-tipo sumuštinėmis medžiagomis. Aukščiau esančiame 3.2 paveiksle galime rasti, kad šiam tipui viso pločio dalis, palyginti su centriniu sluoksniu, yra maždaug 0,150 / 0,001: 150: 1. Ant užklijuoto sluoksnio naudojamas dopingas taip pat yra santykinai mažesnis nei išorinių sluoksnių, kuris paprastai būna 10: 1 arba net mažesnis.

Šis sumažintas dopingo lygis sumažina medžiagos laidumą ir padidina varžos pobūdį, apribodamas medžiagos kiekį laisvai judantys elektronai arba „laisvieji“ nešikliai.

Įstrižainės diagramoje taip pat galime pamatyti, kad prietaiso gnybtai rodomi didžiosiomis raidėmis E spinduoliui, C kolektoriui ir B bazei, mūsų būsimoje diskusijoje paaiškinsiu, kodėl ši svarba teikiama šiems terminalams.

Taip pat terminas BJT vartojamas sutrumpinti bipolinį tranzistorių ir nurodomas šiems 3 terminalo įtaisams. Frazė „bipolinė“ nurodo skylių ir elektronų, dalyvaujančių dopingo procese, svarbą priešingai poliarizuotos medžiagos atžvilgiu.

TRANZISTORIŲ VEIKIMAS

Dabar supraskime pagrindinį BJT darbą, naudodamiesi 3.2 paveikslo PNP versija. NPN atitikmens veikimo principas būtų visiškai panašus, jei elektronai ir skylės dalyvautų paprasčiausiai.

Kaip matyti 3.3 paveiksle, PNP tranzistorius buvo perbraižytas, pašalinant pagrindo ir kolektoriaus poslinkį. Mes galime įsivaizduoti, kaip išeikvojimo regionas atrodo susiaurėjęs dėl sukelto šališkumo, kuris sukelia didžiulį daugumos vežėjai skersai p- iki n tipo medžiagų.

Jei pnp tranzistoriaus poslinkis nuo pagrindo iki spinduolio pašalinamas, kaip parodyta 3.4 pav., Daugumos nešiklių srautas tampa lygus nuliui, leidžiant srautą tik mažumos nešėjams.

Trumpai tai galime suprasti šališkoje situacijoje viena BJT p-n sankryža tampa atvirkštine, o kita - priekine.

3.5 pav. Matome, kad tiek pnp tranzistoriui taikomos įtampos įtampos, o tai sukelia nurodytą daugumos ir mažumos nešiklio srautą. Iš išeikvojimo regionų pločių galime aiškiai įsivaizduoti, kuri sankryža veikia su į priekį nukreipta sąlyga, o kuri - atvirkščiai.

Kaip parodyta paveikslėlyje, didžioji daugumos nešiklių dalis galų gale yra difuzinė visoje į priekį nukreiptoje p-n sankryžoje į n tipo medžiagą. Tai kelia mūsų galvoje klausimą, ar šie nešėjai galėtų atlikti kokį nors svarbų vaidmenį skatinant bazinę srovę IB ar leidžiant jai tekėti tiesiai į p tipo medžiagą?

Atsižvelgiant į tai, kad įtrauktas n tipo turinys yra nepaprastai plonas ir pasižymi minimaliu laidumu, išskirtinai nedaugelis šių nešiklių ketina pasirinkti šį didelio atsparumo kelią per pagrindinį terminalą.

Emiterio ir kolektoriaus srovės bazinės srovės lygis paprastai yra apie mikroamperus, o ne miliamperus.

Didesnis šių daugumos nešiklių diapazonas pasklis išilgai atvirkštinės kryžmės į p tipo medžiagą, pritvirtintą prie kolektoriaus gnybto, kaip nurodyta 3.5 pav.

Tikroji priežastis, lemianti šį santykinį lengvumą, kuriuo daugumai nešėjų leidžiama pereiti per atvirkštinį poslinkį, greitai suprantama naudojant atvirkštinio įstrižainės diodo pavyzdį, kai sukeltos daugumos nešėjos pasirodo kaip mažumos nešėjos n tipo medžiagoje.

Kitaip tariant, randame mažumų nešėjų įvedimą į n tipo bazinio regiono medžiagą. Turėdamas šias žinias ir kartu su tuo, kad diodams visi mažinimo nešėjai išeikvojimo srityje patenka per atvirkštinio poslinkio jungtį, sukelia elektronų srautą, kaip nurodyta 3.5 pav.

Darant prielaidą, kad tranzistorius, pav. 3.5 pav., Yra vienas mazgas, galime taikyti dabartinį Kirchhoffo dėsnį, kad gautume šią lygtį:

Tai rodo, kad spinduolio srovė yra lygi bazinės ir kolektorinės srovės sumai.

Tačiau kolektoriaus srovę sudaro keli elementai, ty daugumos ir mažumos nešėjai, kaip įrodyta 3.5 pav.

Mažumos srovės nešiklio elementas čia yra nuotėkio srovė ir simbolizuojamas kaip ICO (srovės IC, turintis atvirą spinduolio gnybtą).

Taigi grynoji kolektoriaus srovė nustatoma taip, kaip nurodyta šioje 3.2 lygtyje:

Kolektoriaus srovės IC matuojamas mA visais bendrosios paskirties tranzistoriais, o ICO - uA arba nA.

ICO elgsis panašiai kaip atvirkštinis diodas, todėl gali būti neatsparus temperatūros pokyčiams, todėl bandymų metu jis turi būti tinkamai pasirūpintas, ypač grandinėse, kurios skirtos veikti esant labai įvairiems temperatūros diapazonams, kitaip rezultatas gali būti labai didelis paveikti dėl temperatūros faktoriaus.

Be to, dėl daugybės pažangių patobulinimų šiuolaikinių tranzistorių konstrukcijoje ICO yra žymiai sumažintas ir gali būti visiškai ignoruojamas visuose šių dienų BJT.

Kitame skyriuje sužinosime, kaip konfigūruoti BJT bendro pagrindo režimu.

Nuorodos: https://en.wikipedia.org/wiki/John_Bardeen