Mi a bipoláris tranzisztor és milyen kapcsolóáramkörök léteznek

A félvezető eszközök (SS) használata széles körben elterjedt a rádióelektronikában. Ennek köszönhetően a különböző készülékek méretei csökkentek. A bipoláris tranzisztort széles körben alkalmazták, egyes jellemzői miatt funkcionalitása szélesebb, mint egy egyszerű térhatású tranzisztoré. Ahhoz, hogy megértsük, miért van rá szükség, és milyen feltételek mellett használják, figyelembe kell venni a működési elvét, a csatlakozási módokat és az osztályozást.

Eszköz és működési elv

A tranzisztor egy elektronikus félvezető, amely 3 elektródából áll, amelyek közül az egyik egy vezérlő. A bipoláris típusú tranzisztor kétféle töltéshordozó (negatív és pozitív) jelenlétében különbözik a poláristól.

A negatív töltések olyan elektronok, amelyek a kristályrács külső héjából szabadulnak fel. A felszabaduló elektron helyén pozitív típusú töltés, vagy lyukak képződnek.

A bipoláris tranzisztor (BT) eszköze sokoldalúsága ellenére meglehetősen egyszerű. 3 vezetőképes rétegből áll: emitter (E), alap (B) és kollektor (K).

Az emitter (a latin "kiszabadítani" szóból) egy olyan félvezető csomópont, amelynek fő funkciója töltések bejuttatása az alapba. A kollektor (a latin "kollektor" szóból) az emitter töltéseinek fogadására szolgál. Az alap a vezérlőelektróda.

Az emitter és a kollektor rétegek közel azonosak, de különböznek a szennyeződések hozzáadásának mértékében, hogy javítsák a PCB jellemzőit. A szennyeződések hozzáadását doppingnak nevezik. A kollektorréteg (CL) esetében az adalékolás gyengén kifejezve növeli a kollektor feszültségét (Uk). Az emitter félvezető réteg erősen adalékolt, hogy növelje a fordított megengedett U áttörést, és javítsa a hordozók befecskendezését az alaprétegbe (az áramátviteli együttható nő - Kt). Az alapréteg enyhén adalékolt, hogy nagyobb ellenállást biztosítson (R).

Az alap és az emitter közötti átmenet területe kisebb, mint a K-B. A területi különbség miatt a Kt javulása következik be. A NYÁK működése során a K-B átmenet fordított előfeszítéssel van bekapcsolva, hogy a Q hőmennyiség fő része felszabaduljon, ami disszipálódik és a kristály jobb hűtését biztosítja.

A BT sebessége az alapréteg (BS) vastagságától függ. Ez a függőség fordított arányban változó érték. Kisebb vastagsággal - nagyobb sebességgel. Ez a függőség a töltéshordozók repülési idejéhez kapcsolódik.Ugyanakkor Uk csökken.

Az emitter és a K között erős áram folyik, amelyet K (Ik) áramnak neveznek. E és B között kis áram folyik - B (Ib) áram, amelyet a szabályozásra használnak. Amikor Ib megváltozik, Ik megváltozik.

A tranzisztornak két p-n átmenete van: E-B és K-B. Ha az üzemmód aktív, az E-B előre, a CB pedig fordított előfeszítéssel van összekötve. Mivel az E-B átmenet nyitott állapotban van, negatív töltések (elektronok) áramlanak a B-be. Ezt követően ezek részben lyukakkal egyesülnek. Az elektronok többsége azonban eléri a K-B-t a B alacsony legitimitása és vastagsága miatt.

A BS-ben az elektronok kisebb töltéshordozók, és az elektromágneses tér segít nekik leküzdeni a K-B átmenetet. Az Ib növekedésével az E-B nyílás kitágul, és több elektron fut majd E és K között. Ebben az esetben az alacsony amplitúdójú jel jelentős erősödése következik be, mivel Ik nagyobb, mint Ib.

Ahhoz, hogy könnyebben megértsük a bipoláris típusú tranzisztor működésének fizikai jelentését, szükséges egy jó példával társítani. Fel kell tételezni, hogy a víz szivattyúzására szolgáló szivattyú áramforrás, a vízcsap tranzisztor, a víz Ik, a csapfogantyú forgási foka Ib. A nyomás növeléséhez kissé el kell forgatni a csapot - a vezérlő művelet végrehajtásához. A példa alapján a szoftver egyszerű működési elvére következtethetünk.

A K-B átmenetnél az U jelentős növekedése esetén azonban becsapódásos ionizáció léphet fel, ami lavinatöltés-sokszorozódását eredményezi.Az alagúteffektussal kombinálva ez a folyamat elektromos, az idő növekedésével pedig termikus leállást ad, ami letiltja a PP-t. Néha a hőleállás elektromos meghibásodás nélkül történik a kollektor kimenetén áthaladó áram jelentős növekedése következtében.

Ezen túlmenően, ha U K-B-re és E-B-re változik, ezen rétegek vastagsága megváltozik, ha B vékony, akkor záródási hatás lép fel (ezt B szúrásnak is nevezik), amelyben a K-B és E-B átmenetek összekapcsolódnak. A jelenség következtében a PP nem látja el funkcióit.

Üzemmódok

A bipoláris típusú tranzisztor 4 üzemmódban működhet:

1. Aktív.
2. Cutoffs (RO).
3. Telítettség (PH).
4. Barrier (RB).

A BT aktív üzemmódja normál (NAR) és inverz (IAR).

Normál aktív mód

Ebben az üzemmódban az U az E-B átmeneten áramlik, amely közvetlen és E-B feszültségnek (Ue-b) nevezik. Az üzemmód optimálisnak tekinthető, és a legtöbb sémában használatos. Az E átmenet töltéseket injektál az alapterületbe, amelyek a kollektor felé mozognak. Utóbbi felgyorsítja a töltéseket, és ezzel fokozza a hatást.

Inverz aktív mód

Ebben az üzemmódban a K-B átmenet nyitva van. A BT ellentétes irányban működik, azaz lyuktöltéshordozókat injektálnak K-ből, áthaladva a B-n, ezeket az E átmenet gyűjti össze.

Telítettségi mód

PH-nál mindkét átmenet nyitva van. Amikor az E-B és a K-B külső forrásokhoz csatlakozik előrefelé, a BT a hordozórakétában fog működni. Az E és K csomópont diffúziós elektromágneses terét gyengíti az elektromos tér, amelyet külső források hoznak létre.Ennek eredményeként a fő töltéshordozók gátlási képessége csökken, diffúz képessége korlátozódik. Megkezdődik a lyukak befecskendezése E és K pontból B-be. Ezt a módot főleg az analóg technikában használják, de bizonyos esetekben előfordulhatnak kivételek.

Lezárási mód

Ebben az üzemmódban a BT teljesen bezár, és nem tud áramot vezetni. A BT-ben azonban jelentéktelen a kisebb töltéshordozók áramlása, amelyek kis értékű hőáramot hoznak létre. Ezt az üzemmódot különféle típusú túlterhelések és rövidzárlatok elleni védelemre használják.

gátrendszer

A BT bázis egy ellenálláson keresztül csatlakozik a K-hez. A K vagy E áramkörben egy ellenállás található, amely beállítja az áramértéket (I) a BT-n keresztül. A BR-t gyakran használják áramkörökben, mert lehetővé teszi, hogy a BT bármilyen frekvencián és nagyobb hőmérsékleti tartományban működjön.

Váltási sémák

A BT-k helyes használatához és csatlakoztatásához ismernie kell azok besorolását és típusát. A bipoláris tranzisztorok osztályozása:

1. Gyártási anyag: germánium, szilícium és arzenidogallium.
2. Gyártási jellemzők.
3. Disszipált teljesítmény: kis teljesítményű (0,25 W-ig), közepes (0,25-1,6 W), erős (1,6 W felett).
4. Határfrekvencia: alacsony frekvencia (2,7 MHz-ig), középfrekvenciás (2,7-32 MHz), nagyfrekvenciás (32-310 MHz), mikrohullámú (több mint 310 MHz).
5. Funkcionális cél.

A BT funkcionális célja a következő típusokra oszlik:

1. Erősítő alacsony frekvenciájúak normalizált és nem normalizált zajjellel (NiNNKSh).
2. Nagyfrekvenciás erősítés NiNNKSh-val.
3. Erősítő mikrohullámú sütő NiNNKSh-val.
4. Erősítő nagy feszültség.
5. Generátor magas és ultramagas frekvenciákkal.
6. Kis teljesítményű és nagy teljesítményű nagyfeszültségű kapcsolókészülékek.
7. Erőteljes impulzus a magas U-értékekért.

Ezenkívül vannak ilyen típusú bipoláris tranzisztorok:

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

A bipoláris tranzisztorok bekapcsolásához 3 áramkör létezik, amelyek mindegyikének megvannak a maga előnyei és hátrányai:

1. tábornok B.
2. tábornok E.
3. tábornok K.

Bekapcsolás közös alappal (OB)

Az áramkört magas frekvenciákon alkalmazzák, ami lehetővé teszi a frekvenciaválasz optimális kihasználását. Ha egy BT-t a séma szerint OE-vel, majd OB-val csatlakoztat, működési gyakorisága megnő. Ezt a csatlakozási sémát antenna típusú erősítőkben használják. A zajszint magas frekvenciákon csökken.

Előnyök:

1. Optimális hőmérséklet és széles frekvenciatartomány (f).
2. Nagy értékű Uk.

Hibák:

1. Alacsony nyerek.
2. Alacsony R bemenet.

Közös kibocsátó kapcsolás (CE)

Ennek a sémának megfelelően csatlakoztatva az erősítés U-ban és I-ben történik. Az áramkör egyetlen forrásból táplálható. Gyakran használják teljesítményerősítőkben (P).

Előnyök:

1. Magas nyereség I, U, P számára.
2. Egy tápegység.
3. Az U kimeneti változó a bemenethez képest invertált.

Jelentős hátrányai vannak: a legalacsonyabb hőmérsékleti stabilitás és frekvenciakarakterisztikája rosszabb, mint OB-vel csatlakoztatva.

Bekapcsolás közös kollektorral (OK)

Az U bemenet teljesen visszakerül a bemenetre, és a Ki hasonló, ha OE-hez csatlakozik, de alacsony az U.

Ez a fajta kapcsolás a tranzisztorokon készült kaszkádok illesztésére szolgál, vagy olyan bemeneti jelforráshoz, amely nagy kimenettel rendelkezik R (kondenzátor típusú mikrofon vagy hangszedő). Az előnyök közé tartoznak a következők: a bemenet nagy értéke és a kis R kimenet.Hátránya az alacsony U nyereség.

A bipoláris tranzisztorok főbb jellemzői

A BT főbb jellemzői:

1. nyerek.
2. R bemenet és kimenet.
3. Fordított Ik-e.
4. Bekapcsolási idő.
5. Átviteli frekvencia Ib.
6. Fordított Ik.
7. Maximum I érték.

Alkalmazások

A bipoláris tranzisztorok használata az emberi tevékenység minden területén elterjedt. Az eszköz fő alkalmazási területe az erősítésre, elektromos jelek generálására szolgáló készülékekben történt, valamint kapcsolt elemként is szolgál. Különféle teljesítményerősítőkben, közönséges és kapcsolóüzemű tápegységekben használják, amelyek képesek az U és I értékeinek beállítására, a számítástechnikában.

Ezenkívül gyakran használják különféle fogyasztóvédelem kialakítására túlterhelés, U túlfeszültség és rövidzárlat ellen. Széles körben használják a bányászatban és a kohászati ​​iparban.

Hasonló cikkek: