Шта је биполарни транзистор и која склопна кола постоје

Употреба полупроводничких уређаја (СС) је широко распрострањена у радио електроници. Због тога су се смањиле димензије различитих уређаја. Биполарни транзистор је добио широку примену, због неких карактеристика његова функционалност је шира него код једноставног транзистора са ефектом поља. Да бисте разумели зашто је то потребно и под којим условима се користи, потребно је размотрити његов принцип рада, методе повезивања и класификацију.

Уређај и принцип рада

Транзистор је електронски полупроводник који се састоји од 3 електроде, од којих је једна контролна. Транзистор биполарног типа разликује се од поларног у присуству 2 врсте носилаца набоја (негативног и позитивног).

Негативна наелектрисања су електрони који се ослобађају из спољашњег омотача кристалне решетке. Позитиван тип наелектрисања, или рупе, формирају се уместо ослобођеног електрона.

Уређај биполарног транзистора (БТ) је прилично једноставан, упркос својој свестраности. Састоји се од 3 слоја проводног типа: емитера (Е), базе (Б) и колектора (К).

Емитер (од латинског "ослободити") је врста полупроводничког споја чија је главна функција убризгавање наелектрисања у базу. Колектор (од латинског "колектор") се користи за примање набоја емитера. База је контролна електрода.

Слојеви емитера и колектора су скоро исти, али се разликују по степену додавања нечистоћа за побољшање карактеристика ПЦБ-а. Додавање нечистоћа се назива допинг. За слој колектора (ЦЛ), допирање је слабо изражено за повећање напона колектора (Ук). Емитерски полупроводнички слој је јако допиран како би се повећао обрнути дозвољени слом У и побољшало убризгавање носилаца у основни слој (коефицијент преноса струје се повећава - Кт). Основни слој је лагано допиран да би се обезбедио већи отпор (Р).

Прелаз између базе и емитера је мањи по површини од К-Б. Због разлике у областима долази до побољшања Кт. Током рада ПЦБ-а, К-Б прелаз се укључује са обрнутом пристрасношћу да би се ослободио главни део количине топлоте К, која се расипа и обезбеђује боље хлађење кристала.

Брзина БТ зависи од дебљине основног слоја (БС). Ова зависност је вредност која варира у обрнутој пропорцији. Са мањом дебљином - већом брзином. Ова зависност је повезана са временом летења носача набоја.Међутим, у исто време, Ук се смањује.

Између емитера и К тече јака струја, названа струја К (Ик). Између Е и Б тече мала струја - струја Б (Иб), која се користи за управљање. Када се Иб промени, Ик се промени.

Транзистор има два п-н споја: Е-Б и К-Б. Када је режим активан, Е-Б је повезан са преднагибом типа унапред, а ЦБ је повезан са реверзним пристрасношћу. Пошто је Е-Б транзиција у отвореном стању, негативна наелектрисања (електрони) улазе у Б. Након тога се делимично рекомбинују са рупама. Међутим, већина електрона достиже К-Б због ниске легитимности и дебљине Б.

У БС, електрони су мањи носиоци наелектрисања, а електромагнетно поље им помаже да превазиђу К-Б прелаз. Са повећањем Иб, Е-Б отвор ће се проширити и више електрона ће трчати између Е и К. У овом случају ће доћи до значајног појачања сигнала мале амплитуде, пошто је Ик већи од Иб.

Да би се лакше разумело физичко значење рада транзистора биполарног типа, потребно га је повезати са добрим примером. Мора се претпоставити да је пумпа за пумпање воде извор напајања, славина за воду је транзистор, вода је Ик, степен ротације ручке славине је Иб. Да бисте повећали притисак, потребно је мало окренути славину - да извршите контролну акцију. На основу примера можемо закључити једноставан принцип рада софтвера.

Међутим, са значајним повећањем У на прелазу К-Б, може доћи до ударне јонизације, што резултира умножавањем лавинског наелектрисања.Када се комбинује са тунелским ефектом, овај процес даје електрични, а са повећањем времена и термички квар, који онемогућава ПП. Понекад се термички слом дешава без електричног квара као резултат значајног повећања струје кроз излаз колектора.

Поред тога, када се У промени у К-Б и Е-Б, дебљина ових слојева се мења, ако је Б танак, тада се јавља ефекат затварања (назива се и пункција Б), у којој су прелази К-Б и Е-Б повезани. Као резултат ове појаве, ПП престаје да обавља своје функције.

Радни режими

Биполарни транзистор може да ради у 4 режима:

1. Активан.
2. Прекиди (РО).
3. Засићење (ПХ).
4. Баријера (РБ).

Активни режим БТ је нормалан (НАР) и инверзни (ИАР).

Нормалан активни режим

У овом режиму, У тече на Е-Б споју, који је директан и назива се Е-Б напон (Уе-б). Режим се сматра оптималним и користи се у већини шема. Транзиција Е убризгава наелектрисања у базни регион, која се крећу ка колектору. Ово последње убрзава набоје, стварајући ефекат појачања.

Инверзни активни режим

У овом режиму, К-Б прелаз је отворен. БТ ради у супротном смеру, то јест, носиоци пуњења рупа се убризгавају из К, пролазећи кроз Б. Они се сакупљају прелазом Е. Особине појачања ПП-а су слабе, а БТ се ретко користе у овом режиму.

Режим засићења

На ПХ, оба прелаза су отворена. Када су Е-Б и К-Б повезани са спољним изворима у правцу напред, БТ ће радити у лансирној ракети. Дифузионо електромагнетно поље Е и К спојева је ослабљено електричним пољем, које стварају спољни извори.Као резултат тога, доћи ће до смањења способности баријере и ограничења дифузне способности главних носилаца наелектрисања. Почеће убризгавање рупа од Е и К до Б. Овај режим се користи углавном у аналогној технологији, али у неким случајевима може бити изузетака.

Цутофф моде

У овом режиму, БТ се потпуно затвара и није у стању да спроводи струју. Међутим, у БТ постоје незнатни токови малих носилаца наелектрисања, који стварају топлотне струје малих вредности. Овај режим се користи у разним врстама заштите од преоптерећења и кратких спојева.

режим баријера

БТ база је повезана преко отпорника на К. Отпорник је укључен у К или Е коло, који поставља тренутну вредност (И) кроз БТ. БР се често користи у колима, јер омогућава БТ да ради на било којој фреквенцији и у већем температурном опсегу.

Преклопне шеме

За правилну употребу и повезивање БТ-а, морате знати њихову класификацију и тип. Класификација биполарних транзистора:

1. Материјал за производњу: германијум, силицијум и арсенидогалијум.
2. Карактеристике производње.
3. Расипана снага: мала снага (до 0,25 В), средња (0,25-1,6 В), моћна (изнад 1,6 В).
4. Гранична фреквенција: ниска фреквенција (до 2,7 МХз), средња фреквенција (2,7-32 МХз), висока фреквенција (32-310 МХз), микроталасна (више од 310 МХз).
5. Функционална намена.

Функционална сврха БТ-а је подељена на следеће типове:

1. Појачавање нискофреквентних са нормализованом и ненормализованом фигуром шума (НиННКСх).
2. Појачавање високе фреквенције са НиННКСх.
3. Појачавање микроталасне са НиННКСх.
4. Појачавање моћног високог напона.
5. Генератор са високим и ултрависоким фреквенцијама.
6. Високонапонски склопни уређаји мале и велике снаге.
7. Снажан импулс за високе У-вредности.

Поред тога, постоје такве врсте биполарних транзистора:

1. П-н-п.
2. Н-п-н.

Постоје 3 круга за укључивање биполарног транзистора, од којих сваки има своје предности и недостатке:

1. генерал Б.
2. генерал Е.
3. генерал К.

Укључивање са заједничком базом (ОБ)

Коло се примењује на високим фреквенцијама, омогућавајући оптимално коришћење фреквенцијског одзива. Приликом повезивања једног БТ према шеми са ОЕ, а затим са ОБ, његова фреквенција рада ће се повећати. Ова шема повезивања се користи у појачавачима типа антене. Ниво буке на високим фреквенцијама је смањен.

Предности:

1. Оптималне температуре и широк опсег фреквенција (ф).
2. Висока вредност Ук.

Недостаци:

1. Ниско добијам.
2. Низак улаз Р.

Пребацивање заједничког емитера (ЦЕ)

Када се повеже према овој шеми, долази до појачања у У и И. Коло се може напајати из једног извора. Често се користи у појачивачима снаге (П).

Предности:

1. Високи добици за И, У, П.
2. Једно напајање.
3. Излазна променљива У је инвертована у односу на улаз.

Има значајне недостатке: најнижа температурна стабилност и фреквенцијске карактеристике су лошије него када је повезан са ОБ.

Укључивање са заједничким колектором (ОК)

Улаз У се у потпуности преноси назад на улаз, а Ки је сличан када је повезан са ОЕ, али је низак у У.

Овај тип комутације се користи за усклађивање каскада направљених на транзисторима, или са извором улазног сигнала који има висок излаз Р (кондензаторски тип микрофона или пицкуп). Предности укључују следеће: велика вредност улаза и мали излаз Р.Недостатак је низак У добитак.

Главне карактеристике биполарних транзистора

Главне карактеристике БТ:

1. добијам.
2. Улаз и излаз Р.
3. Обрнути Ик-е.
4. Време укључивања.
5. Фреквенција преноса Иб.
6. Реверсе Ик.
7. Максимална вредност И.

Апликације

Употреба биполарних транзистора је распрострањена у свим областима људске делатности. Главна примена уређаја добијена је у уређајима за појачање, генерисање електричних сигнала, а такође служе и као комутирани елемент. Користе се у разним појачивачима снаге, у обичним и прекидачким изворима напајања са могућношћу подешавања вредности У и И, у рачунарској техници.

Поред тога, често се користе за изградњу различитих заштита потрошача од преоптерећења, У пренапона и кратких спојева. Широко се користе у рударској и металуршкој индустрији.

Слични чланци: