Bipolarni tip NPN tranzistor. Gledajte šta je "bipolarni tranzistor" u drugim rječnicima

Ovisno o principu rada i konstruktivnih karakteristika, tranzistori su podijeljeni u dvije velike klase: bipolarni i polje.

Bipolarni tranzistor - Ovo je poluvodički uređaj s dva interakcija P-P prijelaza i tri ili više zaključaka.

Poluprovodnički kristal tranzistora sastoji se od tri područja sa naizmjeničnim vrstama električne provodljivosti, između kojih su dva r-P.- Transformacija. Prosječna regija obično se vrši vrlo tanka (dionice Mikrona), tako r-P.-Pranlate su blizu jednog drugog.

Ovisno o redoslijedu izmjene poluvodičkih područja s različitim vrstama električne provodljivosti, tranzistori razlikuju r-P-P i p-p-tipovi . Pojednostavljene strukture i Hugo različitih vrsta tranzistora prikazane su na slici 1.23, ali, b..

Slika 1.23 - Struktura i Hugo bipolarni tranzistori

Bipolarni tranzistor je najčešći aktivni poluvodički uređaj. Kao glavni materijal za proizvodnju bipolarnih tranzistora trenutno se koristi silikon. Istovremeno su uglavnom proizvedeni tranzistori p-R-P-Tip, u kojim su elektroni koji imaju mobilnost dva do tri puta veća od mobilnosti rupa su glavni nosači punjenja.

Kontrola vrijednosti bipolarne struje tranzistora pod izlaznim krugom (u kolektoru ili emitiranom krugu) vrši se pomoću koristi struja u krugu upravljačke elektrode - baze. Baza pozvan sredinasloj u strukturi tranzistora. Nazivaju se ekstremni slojevi emiter (emitirati, eruptati) i kolekcionar (skupiti). Koncentracija nečistoća (i, prema tome, glavnih prevoznika optužbi) u emigri znatno je veća nego u bazi podataka i više nego u kolektoru. Stoga je regija emiter najviše nizak nivo.

Da biste ilustrirali fizičke procese u tranzistoru, koristimo pojednostavljenu strukturu tranzistora p-p- Tip prikazan na slici 1.24. Da biste razumjeli princip rada tranzistora, izuzetno je važno uzeti u obzir to r-P.-Transistički tranzistori snažno komuniciraju međusobno. To znači da struja jedne tranzicije snažno utječe na struju drugog i obrnuto.

U aktivnom režimu (kada tranzistor radi kao pojačani element), dva izvora napajanja povezana su na tranzistor tako da emiter Tranzicija je raseljena u smjeru naprijed, ali kolekcionar - u suprotnom (Slika 1.24). Pod djelovanjem izvornog električnog polja E. Biti kroz prijelaz emitera, dovoljno velikom direktnom strujom I. E, koji se uglavnom osigurava ubrizgavanje Elektroni iz emitera u bazu ubrizgavanja rupa iz baze u emiter bit će beznačajne zbog gornje razlike u koncentracijama nečistoća atoma.

Slika 1.24 - Fizički procesi u bipolarnom tranzistoru

Elektronski potok, pružanje struje I. E kroz tranziciju emitera - baza je prikazana na slici 1.24 sa širokom strelicom. Dio ubrizgava u regiju elektronske baze (1 ... 5%) rekompinantni Sa glavnim nosačima za ovu regiju - rupe, formiranje struje u vanjskom krugu I. B. Zbog velike razlike u koncentracijama glavnih prevoznika na naplatu u emiteru i bazi podataka, nekompenzirani elektroni ubrizgani u bazu podataka prelaze u njegov depozit prema kolekcionaru.

U blizini kolekcionara r-p-elektronska tranzicija pad ispod ubrzavajućeg električnog polja Ovo ponovno puštanje u prelaz. I budući da su u bazi podataka koji nisu jezgra prijevoznici, događa se povlačenje (ekstrakcija ) elektroni do zbirnog prostora. U sakupljaču elektroni postaju glavni nosači optužbi i lako dostići kolektivni izlaz, stvarajući struju u vanjskom krugu tranzistora.

Na ovaj način, struja kroz osnovni izlaz tranzistora određuje se sa dvije uzastopne trenutne komponente.. Ako u raznolikosti nije bilo procesa rekombinacije, tada bi ove struje bilo jednake jedna drugoj, a rezultirajuća struja baze bi bila nula. Ali s obzirom da su procesi rekombinacije dostupni u bilo kojem pravom tranzistoru, trenutno emiter p-n.- prevod malo više struje kolektora p-n.- Transformacija.

Za strukturu kolektora možete snimiti sljedeću jednakost

, (1.9)

gde A. Umjetnost - statički koeficijent prijenosa trenutnog emitera;

I cbb- obrnuta struja kolekcionarskog tranzicije (toplotna struja) (u tranzistorima niske snage) normalna temperatura Čini 0, 015 ... 1 μa).

U praksi, statički koeficijent prijenosa emitiranog struje A UmjetnostOvisno o vrsti tranzistora može uzimati vrijednosti u rasponu od 0,95 ... 0,9998.

Emiter struja u tranzistoru je numerički najveći i jednaki

, (1.11)

gde je statički koeficijent prenosa bazne struje u krugu sa zajedničkim emiterom (referentna oznaka koristi se u referenci h. 21E. obično uzima vrijednost b Umjetnost \u003d 20 ... 1000, ovisno o vrsti i snazi \u200b\u200btranzistora).

Od ranije rečeno je da slijedi da je tranzistor upravljani element, jer vrijednost njegovog kolekcionarskog (izlaznog) tekućih ovisi o vrijednostima emitera i baznih struja.

Završavanje razmatranja principa rada bipolarne tranzistora, treba napomenuti da je otpor prelaska prelaska punjenja (kada se podnosi povratni napon) vrlo velik (stotine kilograma). stoga u lancu kolektora možete uključiti otporne opterećenja sa vrlo velikim otporima.Time, gotovo bez promjene vrijednosti struje kolektora. U skladu s tim, značajna moć bit će puštena u krugu opterećenja.

Otpornost direktnog prelaska emitera, naprotiv, prilično je mali (deseci stotina). Stoga, sa gotovo identičnim vrijednostima emitera i kolekcionarskih struja, struja se potrošena u emitiranom krugu znatno manja od snage dodijeljene u krugu opterećenja. To ukazuje na to tranzistor je poluvodički uređaj koji poboljšava moć..

Tehnologija proizvodnje bipolarnih tranzistora može biti različita: protok, difuzija , epitaksija . To u velikoj mjeri određuje karakteristike uređaja. Proizvedene tipične strukture bipolarnih tranzistora razne metodeprikazano na slici 1.25. Posebno, na slici 1,25, ali Struktura je prikazana legura, na slici 1,25, b. - epitalizacijski-difuzija, na slici 1,25, u - planar, na slici 1,25, g. - mezllanartranzistori.

Slika 1.25 - Metode za proizvodnju bipolarnih tranzistora

Načini operacije i sheme inkluzije tranzistora

Za svaki r-p-tranzistor tranziji može se podnijeti i direktan i obrnuti napon. U skladu s tim, razlikuju se četiri načina rada bipolarne tranzistora: mod Prestanak, režim zasićenje, aktivannačin I. obrnutirežim.

Aktivan Način se pruža napon za dovod na prelazak emitera, a do kolektora - obrnuto (glavni način rada tranzistora). Ovaj mod odgovara maksimalnoj vrijednosti emitiranog koeficijenta mjenjača i pruža minimalno izobličenje pojačanog signala.

U obrnut Način na kolektorski prijelaz se primjenjuje izravni napon, na emiter - obrnuto (a Umjetnost ® min; Koristi se vrlo retko).

U režimu zasićenje Oba tranzicija su pod direktnim pomicanjem. U ovom slučaju izlazna struja ne ovisi o unosu i određuje se samo parametrima opterećenja.

U režimu prestanak Oba tranzicija se pomeraju u leđima. Izlazna struja je blizu nule.

Načini zasićenja i prekida koriste se istovremeno u ključne šeme (Kad je tranzistor u ključu).

Kada koristite tranzistor u elektroničkim uređajima, potrebna su dva izlaza za opskrbu ulaznim signalom i dva izlaza za povezivanje opterećenja (uklanjanje izlaza). Budući da tranzistor ima samo tri izlaza, jedan od njih mora biti uobičajen za ulazne i izlazne signale.

Ovisno o tome koji je izlaz tranzistora uobičajen prilikom spajanja izvora i opterećenja signala, tri shema inkluzije tranzistora razlikuju se: sa opšta baza (OB) (slika 1.26, ali); od zajednički emiter (OE) (slika 1.26, b.); od zajednički sakupljač (Ok) (slika 1.26, u).

U tim programima izvori stalnog napona i otpornika pružaju tranzistorske režime tranzistora dC, i.e potrebne vrijednosti Napon i početne struje. AC ulazni signali kreiraju se izvorima i w. Oni mijenjaju struju emitera (bazu) tranzistora, a u skladu s tim, struja kolektora. Povećanje trenutnog (slika 1.26, ali, b.) i struju emitera (slika 1.26, u) Stvaranje, respektivno, na otpornicima R K. i R e. Povećaji napona koji su izlazni signali i van.

a b c

Slika 1.26 - Shema inkluzije tranzistora

Prilikom određivanja sheme inkluzije tranzistora potrebno je uzeti u obzir činjenicu da je otpor konstantnog izvora napona za naizmjeničnu struju blizu nule.

Volt-ampere karakteristike tranzistora

Najpotpunije svojstva bipolarnog tranzistora opisani su pomoću statičkih karakteristika volt-ampere. Istovremeno razlikovati ulaz i izlaz efekta tranzistora. Budući da su sve tri struje (osnovne, kolekcionar i emiter) u tranzistoru usko povezane, prilikom analize tranzistora, potrebno je koristiti ulaz i izlaz veca.

Svaka inkluzija tranzistora odgovara svojim karakteristikama Volt-Ampere, koja su funkcionalna ovisnost struja kroz tranzistor iz primijenjenih napona. Zbog nelinearne prirode ovih ovisnosti obično su zastupljeni u grafičkom obliku.

Tranzistor kao četverolopka karakterizirana ulaz i izlazstatički se prikazuje, odnosno ovisnost ulazne struje iz ulaznog napona (sa stalnom vrijednošću izlaznog napona tranzistora) i izlazne struje iz izlaznog napona (sa stalnom ulaznom strujom tranzistora).

Slika 1.27 prikazuje statičke kitove r-P-P-Transistor uključen u skladu s programom s OE-om (najčešće se koristi u praksi).

a B.

Slika 1.27 - Statički bipolarni tranzistor uključen je prema OE shemi

Ulazni fluks (slika 1.27, ali) Kao izravna grana baterije diode. To je trenutna ovisnost I B. Od napona U biti U ce, odnosno ovisnost tipa

. (1.12)

Sa slike 1.27, ali Može se vidjeti: više napona U ceŠtaviše, podružnica ulaznog fluksa se pomaknu. To se objašnjava činjenicom da je uz povećanje povratnog napona U ce Postoji povećanje visine potencijalnog prikupljača barijere r-p- Transformacija. I od kolektora i emitera tranzistora r-p-Trazati snažno komunicirati, onda to zauzvrat dovodi do smanjenja osnovne struje sa stalnim naponom U biti.

Statički je prikazan na slici 1.27, ali, prekinuta na normalnoj temperaturi (20 ° C). S povećanjem temperature ove će se karakteristike premjestiti ulijevo, a kada se spuste - udesno. To je zbog činjenice da se sa povećanjem temperature povećava vlastitu električnu provodljivost poluvodiča.

Za tranzistorski izlazni krug uključen u OE shemu izgrađena je porodica izlazne protoke (slika 1.27, b.). To je zbog činjenice da struja kolektora tranzistora ne ovisi ne samo (a ne toliko kao što se vidi sa slike) iz napona koji se primjenjuje na tranziciju kolektora, ali i iz struje baze. Dakle, izlazni volt-ampere karakterističan za krug s OE-om naziva se ovisnošću struje I K. Od napona U ce Sa fiksnom strujom I B., odnosno ovisnost tipa

. (1.13)

Svaki od vikenda bipolarnog tranzistora karakterizira se na početku oštrog povećanja izlazne struje. I K. Kao povećanje izlaznog napona U ceA onda, kako se napon povećava, neznatna promjena u struji.

Na izlazni efekat tranzistora može se razlikovati tri područja koja odgovaraju različitim načinima rada tranzistora: zasićenje, Oblast prestanak i regija. aktivni posao (jačanje) , Odgovara aktivnom stanju tranzistora kada ½ U biti ½\u003e 0 i ½ U ce½> 0.

Statički tranzistori unosa i izlaza koriste se u grafičkom analitičkom izračunu kaskada koji sadrže tranzistore.

Statički ulaz i vikend bipolarni tranzistor r-p-r- tip za inkluziju s prikazom na slici 1.28, ali i 1,28, b. Respektivno.

a B.

Slika 1.28 - Statički bipolarni tranzistor bio je za shemu inkluzije

Za šemu sa ulaznim statičkim vackom, ovisnost se naziva ovisno o struji I E. Od napona U eb. Sa fiksnim naponom U kb, odnosno ovisnost tipa

. (1.14)

Izlazni statički tok za krug C naziva se trenutna ovisnost I K. Od napona U kb Sa fiksnom strujom I E., odnosno ovisnost tipa

. (1.15)

Slika 1.28, b. Dvije površine mogu se razlikovati odgovarajućim modusima tranzistora: aktivan Režim ( U kb< 0 и коллекторный переход смещен в обратном направлении); режим zasićenje(U KB\u003e0 i tranzicija kolektora pomaknuta se u smjeru naprijed).

Matematički model bipolarne tranzistora

Do danas postoje mnogi električni modeli bipolarnih tranzistora. U sistemima za automatizaciju dizajna (CORR) radio elektroničkih sredstava, model Ebers-Moll, generali model modela kontrole pune pune, model Linville, kao i lokalni modeli u obliku slova T-T u obliku energije u koraku ugljikovodika Hidraulu.

Razmotrite, kao primjer, jedna od varijanti Mokela Moll Moll (slika 1.29) odražavajući svojstva tranzistorske strukture u linearnom režimu rada i u režimu prekida.

Slika 1.29 - Shema zamjene bipolarnog tranzistora (model Ebersa-Molla)

Slika 1.29 Napomene Navedeno: r e., r B., r K. - otpornost, respektivno, emiter, osnovne i kolekcionarske regije tranzistora i kontakata; I B. , I K. - napon kontrolirani i Pna ulazni prijelaz trenutni izvori koji odražavaju trenutnim mjenjačem putem tranzistora; R eb. - otpornost na curenje tranzicijskog baza-emiter; R KB -otpor na curenje tranzicijskog osnovnog kolektora. Izvorna struja I B. povezan s naponom na prijelazu omjera

, (1.15)

gde I bo - Trenutno zasićenost tranzicijskog osnovnog emitera (obrnuto strujanje);

y. do \u003d (0,3 ... 1,2) B - Kontakt razlika potencijala (ovisi o vrsti poluvodičkog materijala);

t. - Empirijski koeficijent.

Paralelno sa tranzicijskim osnovnim emitorom uključene barijera kapacitet Sa i difuzija kapacitet Sa de. Tranzicija. Vrijednost Saodlučan obrnuti napon u tranziciji i P.i ovisi o tome po zakonu

, (1.16)

odakle iz 0. b. - Kapacitet tranzicije i n \u003d0;

g \u003d 0,3 ... 0,5 je koeficijent ovisno o raspodjeli nečistoća u baznom području tranzistora.

Difuzijski kontejner To je funkcija struje I B.teče kroz tranziciju i određuje se izrazom

gde Ali - Koeficijent ovisno o svojstvima tranzicije i njegove temperature.

Kolekcionar-osnovna tranzicija modelira se slično, razlika se sastoji samo od računovodstva samo kapaciteta prelaska barijera

, (1.18)

od korištenja tranzistora u linearnoj režimu i rezaču Cutch režim, ovaj je tranzicija zatvorena. Izraz za struju upravljani kolekcionarski izvor strujesimulira poboljšana svojstva tranzistora

, (1.19)

gde B. Umjetnost - Statički tranzistorski koeficijent mjenjača u krugu sa zajedničkim emiterom.

Parametri modela Ebers-Moll-a mogu se dobiti izračunati ili izračunavanjem fizikalno-topološkog modela tranzistora ili eksperimentalno izmjeriti. Statički parametri modela u stalnoj struji najlakše se određuju.

Globalan Električni model diskretnog bipolarnog tranzista, koji uzima u obzir induktivnost i kapacitet njegovih zaključaka, predstavljen je na slici 1.30.

Slika 1.30 - Globalni model bipolarne tranzistora

Glavni parametri bipolarne tranzistora

Prilikom određivanja varijabli komponenti i napona (I.E., prilikom analize električnih krugova na alternativnoj struji) i, pod uvjetom da tranzistor radi u aktivnom režimu, često je zastupljen kao linearna četvero kruta (slika 1.31, ali). Imena (fizička cjelina) ulaznih i izlaznih struja i napona takvog četverolnog ovisi o shemi inkluzije tranzistora.

a B.

Slika 1.31 - Prezentacija bipolarnog tranzista sa linearnim četveropolnim

Za krug inkluzije tranzistora sa zajedničkim emitiranim strujom i naponom četvedrostrukturnog stroja (slika 1.31, b.) Odgovaraju sljedećim strujama i naponima tranzistora:

- i. 1 - varijabilna komponenta trenutne struje;

- u. 1 je varijabilna komponenta napona između baze i emitera;

- i. 2 je varijabilna komponenta struje kolektora;

- u. 2 je promjenjiva komponenta napona između kolektora i emitera.

Tranzistor je prikladan za opisivanje upotrebe takozvane h.-parametri. Istovremeno, sistem jednadžbi s četveropolom u obliku matrice uzet će obrazac

. (1.20)

Faktori h IJ. (i.e h.-prametri) određuju se eksperimentalnim putem koristeći naizmjenično načine kratkog spoja i udova na ulazu i izlazu s četiri-polnog.

Suština h.-Parametri za šemu inkluzije tranzistora sa OE na sljedeći način:

- - ulazni otpor tranzistora za alternativni signal kada izlazni kratki spoj;

- - izlazna provodljivost tranzistora u praznom hodu na ulazu;

- - koeficijent povratnih informacija o naponu tijekom praznog hodina na ulazu;

- - Koeficijent prenosa tranzistora sa kratkim spojem na izlazu.

Korištenje programa za zamjenu tranzistora možete pronaći ovisnost h.Parametri iz parametara tranzistora.

Slučajno, može se pokazati da se za shemu inkluzije tranzistora sa OE-om događaju sljedeći odnosi:

Gore navedene formule koriste sljedeći parametri Tranzistori:

- r B. - Ohmički otpor telesne baze. Realni tranzistori dosežu 100 ... 200 ohm vrijednosti;

- r e. - Otpor r-p-Pelay, čija vrijednost ovisi o načinu rada tranzistora i promjena u aktivnom režimu u iznosu od deset ohma;

B - Diferencijalni koeficijent prenosa definiran iz izražavanja

; (1.25)

Otpornost na kolekcionarsku regiju koja se određuje iz izražavanja

, (1.26)

gde r K. - Diferencijalni otpor kolekcionarskog prelaska (obično se nalazi unutar udjela - desetine IOM-a), određene iz izražavanja

(1.27)

Strana 1 od 2

Uređaj i princip bipolarne tranzistora

Bipolarni tranzistor je poluvodički uređaj koji ima dva tranzicije elektrona formirane u jednom jedinstvenom kristalnom poluvodiču. Ovi prijelazi čine tri područja u poluvodiču s različitim vrstama električne provodljivosti. Jedno ekstremno područje naziva se emiter (e), drugi - kolektor (k), prosjek - baza (b). Metalni zaključci lemljeni su za svaku regiju da se tranzistor uključi u električni krug.
Električna provodljivost emitera i razvodnika suprotna je cjevovoda. Ovisno o redoslijedu izmjene R- i N-regija, tranzistori se odlikuju p-N-R Struktura i n-r-n. Uslovna grafička notacija p-N-R tranzistori I n-p-n razlikuju se samo o smjeru strelice na elektrodi koja označava emiter.

Princip rada tranzistora P-N-P i N-P-N isti je, pa ćemo ubuduće razmotriti samo operaciju tranzistora strukturom P-N-P..
Tranzicija elektrona koji formira emitira i baza naziva se emiter i sakupljač i baza - kolektor. Udaljenost između prijelaza je vrlo mala: ima manje od 10 mikrometara (1 μm \u003d 0,001 mm), a niskofrekvencija ne prelazi 50 mikrona.
Kada se tranzistor radi, vanjski naponi iz napajanja dolaze u njegove prijelaze. Ovisno o polaritetu tih stresova, svaki prijelaz se može omogućiti u direktnom i u suprotnom smjeru. Postoje tri načina rada tranzistora: 1) režim prekida - oba prijelaza i, u skladu s tim, tranzistor je u potpunosti zatvoren; 2) način zasićenja - tranzistor je potpuno otvoren; 3) Aktivni režim je režim, posredan između dva prvo. Rezani i načini zasićenja zajedno se koriste u ključnim kaskadama kada je tranzistor naizmjenično otvoren, a zatim u potpunosti zaključan s frekvencijom pulsa koja dolazi na njenoj bazi. Kaskade, rad u režimu ključnog načina, koriste se u impulsnim dijagramima (impulsni napajanje, izlazne kaskade za snižavanje pražnjenja televizora itd.). Djelomično u režimu prekida, izlazna faza pojačala napajanja može raditi.
Najčešće se tranzistori primjenjuju u aktivnom režimu. Takav način rada određuje se isporukom male vrijednosti u bazi podataka tranzistora, koja se naziva ofsetnom naponom (u cm.) Tranzistor je isključen, a struja počinje prolazi kroz njegove prijelaze. Princip rada tranzistora zasnovan je na činjenici da relativno male struje teče kroz prelazak emitera (struja baze), kontrolira struju veće veličine u kolekcionaru. Struja emitera je zbroj trenutnih i kolekcionarskih struja.

Bipolarni modovi tranzistora

Režim rezona Tranzistor se dobiva kada su prelazi emiteta i kolektora P-n povezani na vanjske izvore u suprotnom smjeru. U ovom slučaju vrlo male povratne struje emitrala protoka kroz oba R-N prijelaza ( I. EBU) I kolektor ( I cbb). Bazna struja jednaka je zbroju ovih struja i, ovisno o vrsti tranzistora, nalazi se u rasponu mikroamper-MCA (u silikonskim tranzistorima) do jedinica Milliampera - MA (u Njemačkoj tranzistori).

Ako se emiter i kolekcionar R-N prelazi povezuju na vanjske izvore u smjeru naprijed, tranzistor će biti u način zasićenja . Difuzija električno polje Prelazi emiteta i kolektora bit će djelomično oslabljeni električnim poljem generiranim vanjskim izvorima. U eb. i U kb. Kao rezultat toga, potencijalna barijera će se smanjiti, što je ograničilo difuziju glavnih prevoznika naboja, a prodor (ubrizgavanje) rupa iz emitera i sakupljač počet će bazu, odnosno struje su sušene kroz emiter i sakupljač, nazvani struje zasićenosti emitera ( I e.nas) i kolektor ( I K.NAS).

Da biste poboljšali prijavljene signale aktivni način rada tranzistora .
Prilikom upravljanja tranzistorom u aktivnom režimu, njegova tranzicija emitera uključena je u direktan i kolektor - u suprotnim smjerovima.

Pod djelovanjem izravnog napona U. EB U bazi podataka postoji ubrizgavanje rupa iz emitera. Jednom u bazi N-Type, rupe postaju prevoznici za naplatu bez jezgre i pod djelovanjem difuzijskih sila se kreću (difuzno) na kolektorski P-N-prijelaz. Dio rupa u bazi podataka ispunjen je (rekombing) dostupno u njenim besplatnim elektronima. Međutim, osnovna širina je mala - od nekoliko jedinica do 10 mikrona. Stoga glavni dio rupa dostiže tranziciju kolektora P-n, a njeno električno polje bače se u kolektor. Očito, trenutni kolektor I. Do P. Ne može biti više emitira struje, jer je dio rekombinacije rupa u bazi podataka. stoga I. K p \u003d. h. 21b. I. E.
Vrijednost h. 21b. Naziva se statički koeficijent strujnog prenosa. Za moderne tranzistore h. 21b. \u003d 0,90 ... 0,998. Budući da je tranzicija kolektora uključena u suprotni smjer (često kaže - pomaknut je u suprotnom smjeru), obrnuti struja prolazi kroz njega I. CBB Formirani od strane bez jezgrenih baznih nosača (rupa) i razdjelnika (elektroni). Stoga je ukupna struja kolektora tranzistora uključena u shemu sa zajedničkom bazom

I.do = h. 21b. I. E. + I. CBB
Rupe koje nisu došli na tranziciju kolektora i brzo sadržane (ispunjene) u bazi podataka prijavljuju njezinu pozitivnu naknadu. Da biste iz vanjskog kruga vratili električnu neutralnost baza iz vanjskog kruga, isti broj elektrona unosi. Kretanje elektrona iz vanjskog kruga u bazu podataka stvara struju rekombinacije u njemu I B.R. Pored rekombinacije kroz bazu podataka, obrnutu struju kolektora u suprotnom smjeru i potpunu struju baze
I b \u003d i b.ere - i cbo
U aktivnom načinu baze baze u desetinama i stotinama puta manjim od trenutnog kolektora i struje emitera.

Sheme inkluzije inkluzije bipolarne tranzistorske

U prethodnoj šemi, električni lanac formiran izvorom U eb., emiter i baza tranzistora naziva se ulaz, a lanac formiran izvorom U kb, sakupljač i baza istog tranzistora, je slobodan dan. Baza je uobičajena tranzistorska elektroda za ulazne i izlazne lance, tako da se ova uključivanje naziva krug sa zajedničkom bazom podataka ili skraćenom "Shema o".

Sljedeća slika prikazuje dijagram u kojem je obična elektroda za ulazne i izlazne lance emiter. Ovo je shema inkluzije sa uobičajenim emiterom ili skraćenim "OE shema".

U njemu je izlaz, kao u šemi, struja kolektora I K., malo drugačiji od trenutnog emitera I E.i unosna baza podataka I B., znatno manji od struje kolektora. Komunikacija između struja I B. i I K. OE shema određuje jednadžbi: I K.= h. 21 E. I B. + I. Izvršni direktor
Koeficijent proporcionalnosti h. 21 E se naziva statički koeficijent prenosa baze podataka. Može se izraziti kroz statički koeficijent prijenosa emitera h. 21b.
h. 21 E \u003d. h. 21b. / (1 —h. 21b. )
Ako a h. 21b. Smješten u roku od 0,9 ... 0,9998, odgovarajuće vrijednosti h. 21 E će biti u roku od 9 ... 499.
Komponenta I. CEO se naziva obrnutom strujom kolektora u programu OE. Njegova vrijednost u 1+ h. 21 Svaki put više od toga I.CBO, to jest, I.CEO \u003d (1+ h. 21 E. ) I.CBO. Reverse Toki. I.CBO I. I.CEO ne ovisi o ulaznim naponima U eb. i U biti I kao rezultat toga se naziva nekontroliranim trenutnim komponentama kolektora. Te su struje visoko ovise o temperaturi. ambijent i odrediti svojstva temperature tranzistora. Utvrđeno je da vrijednost odbrojavanja I.CBO parovi sa sve većim temperaturama za 10 ° C za Njemačku i 8 ° C za silicijumske tranzistore. U programu OE, temperaturne promjene nepravedne obrnute struje I. CEOS mogu u desetinama i stotinama puta premašuju temperaturne promjene neupadljive obrnute struje I.CBO i potpuno poremeti rad tranzistora. Stoga B. sheme tranzistora Koriste se posebne mjere termičke stabilizacije tranzistorskih kaskada, što doprinose smanjenju učinka promjena temperature u rad tranzistora.
U praksi se sheme često nalaze u kojima je zajednička elektroda za ulazne i izlazne tranzistorske krugove kolektor. Ovo je shema inkluzije sa zajedničkim sakupljačem ili "OK shema" (repetitor emitera) .

Bez obzira na shemu inkluzije tranzistora, jednadžba povezuje struje njegovih elektroda uvijek vrijede za to:
I e \u003d i k + i b.

Uporedna ocjena uključivanja bipolarnih tranzistora

K I. - Trenutni koeficijent dobiti

K u.- Koeficijent dobiti napona

K P.- Koeficijent dobivanja snage

Bipolarni tranzistori izrađeni su od legiranih materijala i mogu biti dvije vrste - NPN i PNP. Tranzistor ima tri zaključaka, poznate kao emiter (e), baza (b) i kolektor (k). Na donjoj slici prikazuje NPN tranzistor gdje, s glavnim načinima rada (aktivni, zasićenost, izrezano), sakupljač ima pozitivan potencijal, emiter je negativan, a baza se koristi za kontrolu stanja tranzistora.

Međutim, fizika poluvodiča u ovom članku neće se raspravljati, koliko je vrijedno spomenuti da se bipolarni tranzistor sastoji od tri odvojena dijela odvojena dva p-n prijelaza. PNP tranzistor ima jedno područje odvojeno sa dva P Regions:

NPN tranzistor ima jedan P područje zaključen između dva N regiona:

Artikulacije između N i P regija slične su prijelazama u, a mogu biti i izravnim i obrnutim pomicanjem P-N tranzicije. Ovi uređaji mogu raditi u različitim režimima, ovisno o vrsti raseljavanja:

• Pribor za jelo: Rad u ovom režimu događa se i pri prebacivanju. Između emitera i sakupljača, trenutačno se ne nastavlja, gotovo "lomljenje kruga", tada će se otvoriti kontakt EST "."
• Aktivni način rada: Tranzistor radi u krugovima pojačala. U ovaj mod Njegova karakteristika je praktično linearna. Trenutni tokovi između emitera i sakupljača, čija vrijednost ovisi o vrijednosti pomaknutog napona (kontrole) između emitera i baze.
• Zasićenost: radi prilikom prebacivanja. Između emitera i kolektora je gotovo "kratki spoj", odnosno "kontakt je zatvoren".
• Inventalni aktivni režim: Kao i u aktivnom, struja tranzistora proporcionalna je baznoj struji, ali teče u suprotnom smjeru. Koristi se vrlo rijetko.

U NPN tranzistoru pozitivan napon se navodi kolekcionaru da stvori struju iz kolektora emitenta. U PnP tranzistoru pozitivan napon se nanosi emiteru da stvori struju od emitera do sakupljača. U NPN-u tekući tečni iz kolektora (k) na izdanik (e):

I u PnP-u, trenutni se nastavlja iz emitera u kolektor:

Jasno je da su trenutni pravci i polaritet napona u PNP-u i NPN uvijek suprotni jedni drugima. NPN tranzistori zahtijevaju snagu s pozitivnom polaritetom u odnosu na zajedničke terminale, a PnP tranzistori zahtijevaju negativnu prehranu.

PNP i NPN rade gotovo isti, ali njihovi se modovi razlikuju zbog polariteta. Na primjer, za prevođenje NPN u režim zasićenja, u B bi trebao biti veći nego u do i u E. ispod. kratki opis Načini rada ovisno o njihovom naponu:

Osnovni princip rada bilo kojeg bipolarne tranzistora je kontrolirati struju baze podataka za kontrolu tekućeg struje između emitera i sakupljača. Princip rada NPN i PNP tranzistora je isti. Jedina razlika leži u polaritetu stresa koje se isporučuju na njihov N-P-N i P-N-P prijelazi, odnosno na prikupljač emitera.

Uređaj i princip rada

Prvi tranzistori napravljeni su na osnovu Njemačke. Trenutno se izrađuju uglavnom od silikona i galija arsenida. Nedavni tranzistori koriste se u visokofrekventnim pojačalima. Bipolarni tranzistor sastoji se od tri različito legirane poluvodičke zone: emiter E., Baza B. i sakupljač C.. Ovisno o vrsti provodljivosti ovih zona, ne razlikuju se (emiter - N-poluvodič, baza - P-poluvodič, kolektor - N-poluvodič) i PnP tranzistori. Svakom od zona sažetih kontakata. Baza se nalazi između emitera i sakupljača i izrađena je od skupanog poluvodiča s većim otporom. Ukupna kontaktna oblast baznog emitera znatno je manja od područja kontaktnog kolektora - baza (to se radi iz dva razloga - velika prelazna područja kolekcionara povećava vjerovatnoću za vađenje nosača za naplatu ne-rudarstva U kolektoru i zato što je u režimu rada, kolekcionar-baza tranzicija obično uključuje u obrnuto raseljavanje koji povećava disipaciju topline promovira uklanjanje topline iz kolektora), pa bipolarni tranzistor opći pogled To je asimetrični uređaj (nemoguće je mijenjati polaritet veze da biste promijenili emiter i sakupljač na mjestima i rezultiralo apsolutno sličnim bipolarnim tranzistorom).

U aktivnom radu tranzistor je uključen na takav način da se njegova tranzicija emitera pomaknu u smjeru naprijed (otvoren), a kolekcionarska tranzicija pomaknuta je u suprotnom smjeru (zatvoren). Za definitivnost, razmislite nPN. tranzistor, sva rezonovanja se ponavlja apsolutno slična kućištu pnP. Tranzistor, uz zamjenu riječi "elektroni" na "rupama", i obrnuto, kao i zamjenu svih napona na suprotan znak. U nPN. Elektroni tranzistora, osnovni strujni nosači u emitoru prolaze kroz otvorenu emitirajuću bazu (ubrizgavanu) u baznu površinu. Neki od tih elektrona rekombinacija sa glavnim nosačima napunjenosti u bazi podataka (rupe). Međutim, zbog činjenice da se baza vrši vrlo tanka i relativno slabo legirana, većina elektrona ubrizgava se iz emitera difuzirao na području kolektora. Snažno električno polje raseljenog razvodničkog prelaza bilježi elektrone i nabija ih u kolektor. Struja kolektora je tako gotovo jednaka trenutnom emigrima, osim malog gubitka rekombinacije u bazi podataka, koja čini baznu struju (i e \u003d i b + i). Koeficijent α, obvezujući emitirajuće struju i struju kolektora (i k \u003d α i e) naziva se emiterskim koeficijentom prenosa emitera. Numerička vrijednost koeficijenta α 0,9 - 0,9999. Što je koeficijent veći, učinkovitiji tranzistor prenosi struju. Ovaj koeficijent ima malo ovisi o sakupljaču napona i baznim emiterom. Stoga je u širokom rasponu radnih napona, struja kolektora proporcionalna je bazi podataka, koeficijent proporcionalnosti je β \u003d α / (1 - α) \u003d (10..1000). Dakle, mijenjajući malu trenutnu bazu, možete kontrolirati znatno veliki kolektor struje.

Bipolarni modovi tranzistora

Normalni aktivni režim

Prelaz emitirajuće baze uključen je u smjer naprijed (otvoren), a baza kolektora tranzicije - u suprotnom (zatvorenom)
U eb\u003e 0; u kb<0 (для транзистора p-n-p типа, для транзистора n-p-n типа условие будет иметь вид U ЭБ <0;U КБ >0);

Inverzni aktivni režim

Tranzicija emitera ima suprotnu inkluziju, a kolekcionarska tranzicija je direktna.

Način zasićenja

Oba p-n prelaza se pomjeraju u smjeru naprijed (oboje su otvoreni). Ako emiter i kolekcionar R-N-N-N-N-N-N-N-N-n u smjeru naprijed povezuju se na sporedni režiser, tranzistor će biti u režimu zasićenja. Difuzijska električna polja prijelaza emitera i kolektora bit će djelomično oslabljena električnim poljem stvorenim vanjskim izvorima UEB-a i UKB-a. Kao rezultat toga, potencijalna barijera će se smanjiti, što je ograničilo difuziju glavnih prevoznika naboja, a prodor (ubrizgavanje) rupa iz emitera i razvodnika počet će u bazu, odnosno kroz emiter i kolektor tranzistora, Struje su osušene, nazvane struje zasićenosti emitera (IE.Nas) i sakupljač (IK. SAD).

Režim rezona

U ovom režimu, oba P-N prelaska uređaja prebacuju se u suprotnom smjeru (oba zatvorena). Režim isključivanja tranzistora dobiva se kada su emiter i kolekcionar P-N-N-N-N-prijelaznici povezani na vanjske izvore u suprotnom smjeru. U ovom slučaju, kroz oba R-N prijelaza, vrlo male dovodnim strujama emitera (IEBO) i kolektora (ICO) protoka. Bazna struja jednaka je zbroju ovih struja i, ovisno o vrsti tranzistora, nalazi se u rasponu mikroamper-MCA (u silikonskim tranzistorima) do jedinica Milliampera - MA (u Njemačkoj tranzistori).

Režim barijere

U ovom režimu baza DC tranzistor povezan je pljunom ili kroz mali otpornik sa svojim kolekcionari B. kolekcionar ili u emiterski Tranzistor krug uključuje otpornik koji definira struju kroz tranzistor. U takvoj inkluziji tranzistor je osebujna dioda koja se uručuje u seriju sa trenutnim otpornikom. Takve šeme kaskada odlikuju se malim brojem komponenti, dobre steznosti pri visokoj frekvenciji, velikom radnom rasponu temperatura, neosjetljiv na parametre tranzistora.

Sheme inkluzije

Svaka šema inkluzije tranzistora karakterizira dva glavna pokazatelja:

• Koeficijent dobiti sa trenutnim I / i WX.
• Ulazni otpor R VH \u003d U VH / I VH

Shema inkluzije sa zajedničkom bazom podataka

Pojačalo sa zajedničkom bazom podataka.

• Među sve tri konfiguracije ima najmanji unos i najveća impedancija. Ima trenutni približavanje jednoj i koeficijent visokog napona. Faza signala nije obrnuta.
• Trenutni koeficijent dobiti: i / i q \u003d i k / i e \u003d α [α<1]
• Ulazni otpor R Q \u003d u Q / i i h \u003d u / i e.

Ulazni otpor shemom zajedničkom bazom nije samo 100 ohma za tranzistore sa malim napajanjem, jer je ulazni krug tranzistora otvoreni tranzistor tranzistor.

Prednosti:

• Dobra svojstva temperature i frekvencije.
• Velika dozvoljena napetost

Nedostaci kruga sa zajedničkom bazom:

• Mali trenutni dobitak, od α< 1
• Mali ulazni otpor
• Dva različita izvora napona za ishranu.

Shema inkluzije sa zajedničkim emiterom

• Trenutni dobitak: i / i q \u003d i k / i b \u003d i k / (i e -i k) \u003d α / (1-α) \u003d β [β \u003e\u003e 1]
• Ulazni otpor: r w \u003d u q / i q \u003d u biti / i b

Prednosti:

• Veliki trenutni dobitak
• Koeficijent veličkog napona
• Najveća snaga snage
• Možete sa jednim izvorom napajanja
• Izlazni naizmjenični napon obrnut je u odnosu na ulaz.

Nedostaci:

• Najgora svojstva temperature i frekvencije u odnosu na shemu sa zajedničkom bazom

Shema sa zajedničkim sakupljačem

• Trenutni dobitak: i / i q \u003d i é / i b \u003d i e / (i e -i k) \u003d 1 / (1-α) \u003d β [β \u003e\u003e 1]
• Ulazni otpor: r q \u003d u q / i q \u003d (biti + u ke) / i b

Prednosti:

• Veliki ulazni otpor
• Mala izlazna otpornost

Nedostaci:

• Dobit napona je manji od 1 napona.

Shema sa takvim inkluzijom naziva se "repetitor emitera"

Glavne postavke

• Trenutni koeficijent prenosa
• Otpornost na ulaz
• Izlazna provodljivost
• Emiter za obrnuto trenutno kolekcionar
• Vremenski uključivanje
• Ograničite frekvencijsku aktualnu bazu mjenjača
• Trenutna struja obrnutog kolektora
• Maksimalna dozvoljena struja
• Granična frekvencija trenutnog brzine prijenosa u krugu sa zajedničkim emiterom

Parametri tranzistora podijeljeni su u vlastiti (primarni) i sekundarni. Vlastiti parametri karakteriziraju svojstva tranzistora, bez obzira na njegov krug inkluzije. Kao glavni vlastiti parametri prihvaćaju:

• trenutni dobitak α;
• otpornost emitera, razvodnika i varijabilnog struje baze podataka R E, R K, R B, koji su:
  • r E je zbroj otpora emiterske regije i prelaza emitera;
  • r do - zbroj otpornosti područja kolektora i kolekcionarskog tranzicije;
  • r B - Poprečna otpornost.

Ekvivalentna bipolarna tranzistorska šema koristeći H-parametre

Sekundarni parametri su različiti za različite sheme inkluzije tranzistora i zbog njene nelinearnosti važe samo za niske frekvencije i male amplitude signala. Za sekundarne parametre predlaže se nekoliko parametarskih sistema i odgovarajućih ekvivalentnih shema. Mešani (hibridni) parametri označeni slovom "H" smatraju se glavnim.

Otpornost na ulaz - Otpor ulazne promjenjive struje tranzistora kada izlaz kratkog spoja. Promjena ulazne struje rezultat je promjene ulaznog napona, bez efekta povratnih informacija iz izlaznog napona.

H 11 \u003d u m1 / i m1 na u m2 \u003d 0.

Koeficijent povratne informacije napona Pokazuje koji udio slobodnog dana napon izmjeničnog signala prenosi se u unos tranzistora zbog povratnih informacija u njemu. U lanac unosa Tranzistor nema AC, a promjena napona na ulazu nastaje samo kao rezultat promjene izlaznog napona.

H 12 \u003d U M1 / \u200b\u200bU M2 na i m1 \u003d 0.

Trenutni koeficijent prenosa (Trenutni dobitak) prikazuje pojačanje AC na nulti otpornost na opterećenje. Izlazna struja ovisi samo o ulaznoj struji bez učinka izlaznog napona.

H 21 \u003d I M2 / I M1 na u M2 \u003d 0.

Izlazna provodljivost - Interna provodljivost za naizmjeničnu struju između izlaznih stezaljki. Izlazna struja promjene pod utjecajem izlaznog napona.

H 22 \u003d I M2 / U M2 na i M1 \u003d 0.

Ovisnost između promjenjive struje i tranzistorski naponi izražavaju jednadžbe:

U m1 \u003d h 11 i m1 + h 12 u m2;
I M2 \u003d H 21 i M1 + H 22 U m2.

Ovisno o krugu inkluzije tranzistora dodaju se slova u digitalnim indeksima H-parametara: "E" - za OE shemu "B" - za šemu OE, "K" - za OK shemu.

Za OE shemu: i M1 \u003d i MB, I M2 \u003d i MC, u M1 \u003d u MB-E, U M2 \u003d u MK-E. Na primjer, za ovu shemu:

H 21E \u003d I MK / I MB \u003d β.

Za shemu o: i m1 \u003d i ja, i M2 \u003d i mk, u m1 \u003d u mene-b, u M2 \u003d u mk-b.

Vlastiti tranzistorski parametri povezani su s H-parametrima, na primjer, za OE shemu:

;

;

;

.

S povećanjem učestalosti, štetni učinak na operaciju tranzistora počinje pružanje kolekcionarskog tranzicije C u. Smanjuje se otpor kapaciteta, struja se smanjuje kroz otpor opterećenja i, stoga, koeficijenti dobitka α i β. Otpornost na pružanje prelaska emitera C E također se smanjuje, ali ga se zavara malim otporom tranzicije R e e i u većini slučajeva se ne može uzeti u obzir. Pored toga, kada se povećava frekvencija, dodatno smanjenje koeficijenta β događa se kao rezultat zaostajanja trenutne faze kolektora iz emitirajuće trenutne faze, što je uzrokovano inercijom procesa prevoza prevoza kroz bazu iz EM Imotrial tranzicija na kolektor i inerciju procesa akumulacije i resursa u bazi podataka. Frekvencije na kojima su koeficijenti α i β smanjeni za 3 dB nazivaju se granične frekvencije trenutne frekvencije prenosa Za šeme OB i OE, respektivno.

U režimu impulsa, puls struje kolektora započinje kašnjenjem u vremenu odgode τ s unosom u ulaznog strujećeg pulsa, koji je uzrokovan krajnjem vremenu prijevoznika kroz bazu. Kako se prevoznici nakupljaju u bazi podataka, struja kolektora povećava se tokom trajanja prednjeg τ f. Vrijeme inkluzije Tranzistor se naziva τ na \u003d τ z + τ f.

Članak smo rastavili tako važan parametar tranzistora kao beta koeficijenta (β) . Ali u tranzistoru postoji još jedan zanimljiv parametar. Samo po sebi, on je beznačajan, ali posao može učiniti! To je poput šljunka, koji je pao u tenisice noću okrenutom: čini se da je mala i uzrokuje neugodnosti prilikom pokretanja.

Dakle, ono što sprječava ovaj većina "šljunčanog" tranzistora? Hajde da to shvatimo ...

Kao što se sjećamo, tranzistor se sastoji od tri poluvodiča. P-N tranzicija koju nazivamo osnovno-emiter emiter tranzicija, a tranzicija da je osnovni sakupljač - kolekcionarska tranzicija.

Otkad u ovom slučaju imamo NPN tranzistor, što znači da će tekući protočiti iz kolektora do izdavaoca, pod uslovom da ćemo otvoriti bazu, hranjenjem napona na njega više od 0,6 volti (bunar, tako da se tranzistor otvorio) .

Šaljivo šalimo tankog tankog noža i izrežite emiter direktno na P-N tranziciju. Uspjet ćemo takav:

Stop! Imamo li diodu? On je. Zapamtite, u članku Actum primere (WA), smatrali smo diodu WAH:

U desnom dijelu WAH, vidimo kao sprigu rasporeda vrlo oštro porasla. U ovom slučaju smo servirali na diodniju konstantan pritisak Dakle, to jest, direktno prebacivanje diode.

Dioda je prolazila kroz električnu struju. Čak smo potrošili eksperimente sa direktnom i obrnutom uključivanjem diode. Ko se ne sjeća, možete čitati.

Ali ako promijenite polaritet

ta dioda neće proći struju. Uvek smo bili predavali, a u tome postoji neka istina, ali ... naš svijet nije idealan).