Биполарни спојни транзистор (БЈТ) - конструкција и оперативни детаљи

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Биполарни транзистор или БЈТ је 3-полни полупроводнички уређај који је у стању да појача или пребаци мале улазне напоне и струје сигналних сигнала на знатно веће напоне и струје излазног сигнала.

Како су се развијали БЈТ-ови са биполарним спојем

Током 1904–1947, вакуумска цев је несумњиво била електронски уређај велике радозналости и раста. Ј. А. Флеминг је 1904. године лансирао вакуумску цев. Убрзо након тога, 1906. године, Лее Де Форест је побољшао уређај трећом особином, познатом као контролна мрежа, која производи прво појачало и названа триода.



У наредним деценијама, радио и телевизија изазвали су огромну инспирацију у послу са цевима. Производња је порасла са око милион епрувета 1922. на око 100 милиона 1937. Почетком 1930-их четвороелектронска тетрода и петоелементна пентода стекле су популарност у послу са електронским цевима.

У годинама које ће уследити, производни сектор је еволуирао у један од најважнијих сектора, а за ове моделе створена су брза побољшања, у производним методама, у апликацијама велике снаге и високе фреквенције, и у смеру минијатуризације.



Суизумитељи првог транзистора у Белл Лабораториес: др Виллиам Схоцклеи (седи) др Јохн Бардеен (лево) др Валтер Х. Браттаин. (Љубазношћу архива АТ&Т.)

Међутим, 23. децембра 1947. године електронска индустрија је била сведок доласка потпуно новог „правца интересовања“ и побољшања. Показало се средином дана да су Валтер Х. Браттаин и Јохн Бардеен изложили и доказали појачавајућу функцију првог транзистора у Белл Телепхоне Лабораториес.

Први транзистор (који је био у облику тачкастог транзистора) приказан је на слици 3.1.

прва слика транзистора

Љубазност слике: хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/вики/Филе:Реплица-оф-фирст-трансистор.јпг

Позитивни аспекти ове 3-полне ССД јединице за разлику од цеви били су одмах уочљиви: испоставило се да је много мањи, могао је да ради без „грејача“ или губитака у грејању, био је сломљив и јак, био је ефикаснији у погледу потрошње енергије, могао се лако чувати и приступити му, није захтевао почетно покретање загревања и радио је на много нижим радним напонима.

Вцц и Вее у БЈТ заједничке базе пнп и нпн

ИЗГРАДЊА ТРАНЗИСТОРА

Транзистор је у основи уређај изграђен са 3 слоја полупроводничког материјала у коме се користе 2 н-типа и један слој п-типа материјала или 2 п-типа и један слој материјала н-типа. Први тип се назива НПН транзистор, док се друга варијанта назива ПНП тип транзистора.

Оба ова типа могу се приказати на слици 3.2 уз одговарајуће једносмерно одступање.

Већ смо научили како у БЈТс ДЦ пристрасност постају од суштинског значаја за успостављање потребног оперативног региона и за појачање наизменичном струјом. Због тога се бочни слој емитера допира значајније у односу на основну страну која је мање значајна.

Спољни слојеви су створени са слојевима много веће дебљине у поређењу са сендвичаним материјалима типа п- или н. На слици 3.2 горе, можемо наћи да је за овај тип удео у укупној ширини у поређењу са централним слојем око 0,150 / 0,001: 150: 1. Допинг примењен преко сендвичастог слоја је такође релативно нижи од спољних слојева који се обично креће у распону од 10: 1 или чак мање.

Ова врста смањеног нивоа допинга смањује проводни капацитет материјала и повећава отпорну природу ограничавањем количине слободно крећући се електрони или 'слободни' носачи.

На дијаграму пристраности такође можемо видети да су терминали уређаја приказани великим словима Е за емитер, Ц за колектор и Б за базу, у нашој следећој дискусији објаснићем зашто се овај терминал придаје овом значају.

Такође, термин БЈТ се користи за скраћивање биполарног транзистора и означен је са ова 3 терминална уређаја. Израз „биполарни“ указује на значај рупа и електрона који су укључени током процеса допинга у односу на супротно поларизовану супстанцу.

РАД ТРАЗИСТОРА

Хајде сада да разумемо основни рад БЈТ-а уз помоћ ПНП верзије слике 3.2. Принцип рада НПН колеге био би потпуно сличан ако се учешће електрона и рупа једноставно измени.

Као што се може видети на слици 3.3, ПНП транзистор је прецртан, елиминишући пристраност базе до колектора. Можемо да визуализујемо како регион исцрпљења изгледа сужен у ширини услед индукованог пристраности, што узрокује масиван проток већински превозници преко п- до материјала типа н.

основни рад БЈТ-а, проточни носачи и регион исцрпљености

У случају да се уклони пристрасност базе емитер пнп транзистора, као што је приказано на слици 3.4, проток већинских носача постаје нула, омогућавајући проток само мањинских носача.

Укратко то можемо разумети у пристрасној ситуацији један п-н спој БЈТ-а постаје уназад пристран док је други спој унапред пристран.

На слици 3.5 можемо видети како се одступајући напони примењују на пнп транзистор, што узрокује назначени проток већинског и мањинског носача. Овде, из ширине региона исцрпљивања, можемо јасно да визуализујемо који спој има рад са унапред пристрасним стањем, а који у обрнутом смеру.

Као што је приказано на слици, значајна количина већинских носача на крају се дифундира преко унапред пристрасног п-н споја у материјал типа н. Ово покреће питање у нашем уму, да ли би ови носачи могли да играју било какву важну улогу у промоцији базне струје ИБ или да јој омогуће директан проток у материјал типа п?

Узимајући у обзир да је стиснути садржај типа н невероватно танак и да поседује минималну проводљивост, изузетно мало ових носача ће кренути овом одређеном рутом високог отпора преко основног терминала.

Ниво основне струје је обично око микроампера, а не милиампера за емитерске и колекторске струје.

Већи домет ових већинских носача ће се дифузисати дуж споја са реверзном пристрасношћу у материјал типа п причвршћен на терминал колектора, како је истакнуто на слици 3.5.

Стварни узрок ове релативне лакоће са којом је већинским носачима дозвољено да пређу преко обрнуто пристрасног споја брзо се остварује примером обрнуто пристрасне диоде где се индуковани већински носачи појављују као мањински носачи у материјалу типа н.

Другим речима, налазимо увођење мањинских носача у материјал основног региона н-типа. Са овим сазнањима и заједно са чињеницом да за диоде сви мањински носачи у осиромашеном региону прелазе преко обрнуто пристрасног споја, резултира протоком електрона, као што је приказано на слици 3.5.

проток већинског и мањинског носача у пнп транзистору

Под претпоставком да је транзистор на сл.3.5 један чвор, можемо применити Кирцххоффов тренутни закон да бисмо добили следећу једначину:

Што показује да је емитерска струја једнака збиру основне и колекторске струје.

Међутим, колекторска струја се састоји од неколико елемената, који су наиме већински и мањински носачи, како је доказано на слици 3.5.

Елемент носеће струје мањине овде представља струју цурења и симболизује се као ИЦО (тренутна ИЦ која има отворени терминал емитора).

Сходно томе, утврђује се нето колекторска струја како је дато у следећој једначини 3.2:

ИЦ колекторске струје се мери у мА за све транзисторе опште намене, док се ИЦО израчунава у уА или нА.

ИЦО ће се понашати попут диоде са обрнутом пристрасношћу и зато може бити осетљив на промене температуре, те стога мора бити на одговарајући начин пажљив током тестирања, посебно у круговима који су дизајнирани да раде у широко различитим сценаријима температурног опсега, иначе резултат може бити изузетно погођени због фактора температуре.

Међутим, због многих напредних побољшања у конструкцијском распореду модерних транзистора, ИЦО је значајно смањен и може се у потпуности занемарити за све данашње БЈТ-ове.

У следећем поглављу научићемо како да конфигуришемо БЈТ-ове у режиму заједничке базе.

Референце: хттпс://ен.википедиа.орг/вики/Јохн_Бардеен




Претходни: Преднапона делића напона у круговима БЈТ - већа стабилност без бета фактора Следеће: Разумевање уобичајене конфигурације базе у БЈТ-овима