Виды биполярных транзисторов: Устройство биполярных транзисторов: свойства, физические процессы, схемы

4.4 Разновидности биполярных транзисторов

4.4.1 Многоэмиттерный транзистор.

Структура
многоэмиттерного
транзистора (МЭТ) показана на рисунке
4.10а, а его условное обозначение на
рисунке 4.10в. Такие транзисторы

Рисунок 4.10

составляют
основу цифровых ТТЛ
ИМС, рассмотренных выше.
Количество эмиттеров может
составлять 2-8 и более.В
первом приближении МЭТ можно рассматривать
как совокупность
отдельных транзисторов с соединенными
базами и коллек­торами.
Особенности МЭТ как единой структуры
следующие.

Во-первых,
каждая пара смежных эмиттеров вместе
с разделяю­щим
их

р-слоем
базы образует горизонтальный
(иногда
говорят — продольный)
тран-
зистор типа n⁺-р-n⁺.
Если
на одном из эмиттеров
действует прямое
напряжение,
а на другом обрат­ное,
то первый будет инжектировать электроны,
а второй будет собирать
те из них, которые инжектированы через
боковую
поверхность
эмиттера и прошли без рекомбинации
расстояние между эмиттерами.
Такой транзисторный
эффект
является
для МЭТ паразитным.

Чтобы избежать горизон­тального
транзисторного эффекта, расстояние
между эмиттерами дол-
жно превышать диффузионную длину
носителей в
базовом слое. Если транзистор легирован
золотом, то диффузионная
длина не превышает 2-3 мкм и практически
оказы­вается достаточным расстояние
между эмиттерами

10-15 мкм.

Во-вторых,
важно, чтобы МЭТ имел как можно меньший
инверс­ный
коэффициент передачи тока. В противном
случае в инверсном режиме,
когда эмиттеры находятся под обратным
напряжением, а коллектор
под прямым, носители, инжектируемые
коллектором, будут
достигать эмиттеров, и в цепи последних,
несмотря
на их обратное
смещение, будет протекать ток — паразитный
эффект аналогичный отмеченному выше.

Как
известно, инверсный коэффициент передачи
всегда меньше нормального из-за различия
в степени легирования и в площадях
эмиттера
и коллектора. Чтобы дополнительно
уменьшить инверсный
коэффициент передачи тока _i
в МЭТ, искусственно увеличивают
сопро­тивление
пассивной
базы, удаляя омический базовый кон­такт
от активной области транзистора (рисунок
4.10б, металлизация не изображена).
При
такой конфигурации
сопротивление узкого «перешейка» между
активной областью
и базовым контактом может составлять
200-300 Ом, а
падение напряжения на нем от базового
тока 0,1-0,15 В. Значит, прямое
напряжение на коллекторном переходе
(в инверсном ре­жиме)
будет в активной области на 0,1-0,15 В
меньше, чем вблизи базового
контакта. Соответственно инжекция
электронов из коллек­тора
в активную область базы будет незначительной
и паразитные токи
через эмиттеры будут практически
отсутствовать.

4.4.2 Транзистор с барьером Шоттки.

На
рисунке 4.11а показана
структура интегрального транзистора
Шоттки (ТШ). Здесь очень изящно ре­шена
задача сочетания транзистора с диодом
Шоттки: алюминиевая металлизация,
обеспечивающая омический контакт со
слоем базы, продлена
в сторону коллекторного n-слоя.
На первый взгляд, коллекторный
слой оказался закороченным со слоем
базы. На самом же
деле алюминиевая полоска образует с
р-слоем базы невыпрямляющий,
омический контакт, а с n-слоем
коллектора выпрямляющий
контакт
Шоттки.

Рисунок 4.11

Разумеется,
структурное решение, показанное на
рисунке 4.11а, можно
использовать не только в простейшем
транзисторе, но и в МЭТ.
В обоих случаях отсутствуют накопление
и рассасывание из­быточных
зарядов, и получается существенный (в
1,5-2 раза) вы­игрыш
во времени переключения транзисторов
из откры­того
в запертое состояние.

Условное графическое
обозначение (ТШ) приведено на рисунке
4.11б.

Виды транзисторов

Существуют десятки тысяч транзисторов. Их все можно разделить на несколько типов по характеристикам. Я расскажу какие существуют виды транзисторов и чем они друг от друга отличаются. 

Транзисторы можно разделить на виды по таким характеристикам как: 

• Физическое строение
• Принцип действия
• Мощность
• Полоса пропускания частот
• Коэффициент усиления по току
• и т.д.

Но основными являются четыре: физическая структура транзистора, принцип действия транзистора, мощность и полоса рабочих частот транзистора.

По принципу действия все транзисторы можно разделить на две большие группы: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Различаются они как принципом действия, так и физическим строением. При этом различается как структура транзистора, так и принцип их функционирования. Внешне оба вида выполняют те же функции, но внутри у полевых и биполярных транзисторов всё работает иначе. 

Посмотри на схему выше. Как ты уже заметил, и у биполярных и у полевых транзисторов есть общие характеристики: мощность и частота. Которые могут быть малыми, средними, высокими.

Рассеиваемая мощность транзистора

При это маломощными считаются транзисторы, которые в состоянии рассеять не более 0.3 Вт, транзисторы средней мощности в состоянии рассеять уже от 0.3 Вт до 1.5 Вт. Ну а мощные транзисторы рассеивают более 1.5Вт. 

Полоса пропускания транзистора

Так называют диапазон частот, в которых транзистор сохраняет свои качества как транзистора. На выбор транзистора по частоте сильно влияет тип твоего устройства и с какими частотами сходящих сигналов оно должно уметь работать правильно.

Биполярный транзистор

Я не буду описывать строение транзистора, для этого сущесвуют другие статьи. В этот раз я хочу заострить твоё внимание на том, что в семейсве биполярных транзисторов есть два клана. Этоклан транзисторов со структурой N-P-N и клан со структурой P-N-P. Кроме физ. строения каких либо других различий между ними нет. 

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы также как и биполярные можно разделить на транзисторы P- и N-типа. Но помимо этого они делять ещё два вида: MOSFET и JFET. MOSFET — это полевой транзистор с изолированным затвором и JFET — это полевой транзистор с единственным PN-переходом.

Разница между полевым и биполярным транзисторами
Принцип работы	биполярный	полевой
	Управляются током. Для работы требуется подавать начальный ток смещения на базу	Управляются напряжением. Всё что им требуется для работы — это подача напряжения на затвор
	Обладают сравнительно малым входным сопротивлением, поэтому потребляют от больший ток, чем полярные	Обладают высоким входным сопротивлением, что означает практически отсутствующих входной ток транзистора. Позволяет меньше нагружатьисточник питания за счет меньшего потребления тока от источника
Усиление по току	Биполярные транзисторы обладают больее высоким коэфф. усиления.	Коэфф. усиления меньше, чем в биполярном транзисторе.
Размер	Имеют средний и большой размер.	Полевые транзисторы можно производить для повернохстного монтажа. А также использовать в интегральных схемах.
Популярность	Сегодня биполярне транзисторы стали уступать свои позиции перед FET	FET-транзисторы сновятся все более популярны и активно используются в коммерческом ПО.
Стоимость	Биполярные транзисторы дешевы в производстве.	FET, а особенно MOSFET значительно дороже произвести, чем биполярные транзисторы.

Вот и всё. Конечно за кадром остались глубокие принципы работы транзисторов. Но сделано это намеренно. О них я расскажу как-нибудь в другой раз. 

Что такое транзистор, виды транзисторов и их обозначение

Транзисторы — полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. Наиболее распространены так называемые биполярные транзисторы.

Их основа — пластинка монокристаллического полупроводника (чаще всего кремния или германия), в которой с помощью особых технологических приемов созданы, как минимум, три области с разной электропроводностью: эмиттер, база и коллектор.

Электропроводность эмиттера и коллектора всегда одинаковая (р или п), базы — противоположная (п или р). Иными словами, биполярный транзистор (далее просто транзистор) содержит два р-п перехода: один из них соединяет базу с эмиттером (эмиттерный переход), другой — с коллектором (коллекторный переход).

На схемах транзисторы обозначают, как показано на рис. 1,а. Здесь короткая черточка с линией-выводом от середины символизирует базу, две наклонные линии, проведенные к ней под углом 60°, — эмиттер и коллектор.

 Рис. 1. Внешний вид транзисторов, обозначение транзисторов на принципиальных схемах.

Об электропроводности базы судят по символу эмиттера: если его стрелка направлена к базе (рис. 1,а), то это означает, эмиттер имеет электропроводность типа р, а база — типа п; если же стрелка направлена в противоположную сторону (рис. 1,6), электропроводность эмиттера и базы — обратная (соответственно пир).

Поскольку, как уже отмечалось, электропроводность коллектора та же, что и эмиттера, стрелку на символе коллектора не изображают. Знать электропроводность эмиттера, базы и коллектора необходимо для того, чтобы правильно подключить транзистор к источнику питания. В справочниках эту информацию приводят в виде структурной формулы.

Транзистор, база которого имеет проводимость типа п, обозначают формулой p-n-p, а транзистор с базой, имеющей электропроводность типа P, — формулой n-p-n. В первом случае на базу и коллектор следует подавать отрицательное (по отношению к эмиттеру) напряжение, во втором — положительное.

Для наглядности условное обозначение транзистора обычно помещают в кружок, символизирующий его корпус. Корпус нередко изготовляют из металла и соединяют с одним из выводов транзистора. На схемах это показывают точкой в месте пересечения лиши-вывода с символом корпуса (у транзистора, изображенного на рис. 1,в, с корпусом соединен вывод коллектора).

Если же корпус снабжен отдельным выводом, линию-вывод допускается присоединять к кружку без точки (рис. 1,г). С целью повышения информативности схем рядом с позиционным обозначением транзистора обычно указывают его тип.

Линии-выводы, идущие от символов эмиттера и коллектора, проводят в одном из двух направлений: перпендикулярно или параллельно линии-выводу базы (рис. 1,д). Излом этой линии допускается лишь на некотором расстоянии от символа корпуса (рис. 1,е).

Транзистор может иметь несколько эмиттерных областей (эмиттеров). В этом случае символы эмиттеров обычно изображают с одной стороны символа базы, а кружок-корпус заменяют овалом (рис. 1,ж).

В некоторых случаях ГОСТ 2.730—73 допускает изображать транзисторы и без символа корпуса, например при изображении бескорпуоных транзисторов ИЛ|Ц когда на схеме необходимо показать транзисторы, входящие в так называемые транзисторные сборки или матрицы (их выпускают в тех же корпусах, что и интегральные микросхемы).

 Рис. 2. Транзисторные сборки.

Поскольку буквенный код VT предусмотрен для обозначения транзисторов, выполненных в виде самостоятельных приборов, транзисторы сборок обозначают одним из следующих способов: либо используют код VT и присваивают им порядковые номера наряду с другими транзисторами (в этом случае на поле схемы помещают такую, например, запись: VT1—VT4 К1НТ251), либо берут код аналоговых микросхем DA и указывают принадлежность транзисторов к матрице в позиционном обозначении (рис. 2,а).

У выводов таких транзисторов, как правило, приводят условные номера, присвоенные выводам корпуса, в котором выполнена сборка. Без символа корпуса изображают на схемах и транзисторы аналоговых и цифровых микросхем (для примера на рис. 1,6 показаны транзисторы структуры n-p-n с тремя и четырьмя эмиттерами).

Условные графические обозначения некоторых разновидностей биполярных транзисторов получают введением в основной символ специальных знаков. Так, чтобы изобразить лавинный транзистор, между символами эмиттера и коллектора помещают знак эффекта лавинного пробоя (рис. 3,а). При повороте условного обозначения положение этого знака должно оставаться неизменным.

 Рис. 3. Лавинный транзистор.

Иначе построено обозначение так называемого однопереходного транзистора. У него один р-п переход, но два вывода базы. Символ эмиттера в обозначении этого транзистора проводят к середине символа базы (рис. 3,6). Об электропроводности базы судят по символу эмиттера (все сказанное ранее о транзисторах с двумя р-п переходами полностью применимо и к однрпереход-ному транзистору).

На обозначение однопереходного транзистора похоже условное обозначение довольно большой группы транзисторов с р-п переходом, получивших название полевых. Основа такого транзистора — созданный в полупроводнике и снабженный двумя выводами (исток и сток) канал с электропроводностью n-или p-типа.

Сопротивлением канала управляет третий электрод — затвор, соединенный с его средней частью р-п переходом. Канал полевого транзистора изображают так же, как и базу биполярного транзистора, но помещают в средней части кружка-корпуса , символы истока и стока присоединяют к нему с одной стороны, затвора — с другой.

Чтобы не вводить каких-либо знаков для различения символов истока и стока, затвор изображают на продолжении линии истока. Электропроводность канала указывают стрелкой на символе затвора.

В условном обозначении полевого транзистора с изолированным затворам (его изображают в виде черточки, параллельной символу канала, с выводом на продолжении линии истока) электропроводность канала показывают стрелкой, помещенной между символами истока и стока: если она направлена к символу канала, то это значит, что изображен транзистор с каналом п-типа, а если в противоположную сторону, — с каналом р-типа (рис. 4,а, б).

Рис. 4. Изображение полевых транзисторов на принципиальных схемах.

Аналогично указывают тип электропроводности канала и при наличии вывода от кристалла-подложки (рис. 4,в), а также при изображении полевого транзистора с так называемым индуцированным каналом, символ которого — три короткие штриха (рис. 4,г, д). Если подложка соединена с одним из электродов (обычно с истоком), это соединение показывают внутри символа без точки (рис. 4, е).

В палевом транзисторе может быть несколько затворов. Изображают их в этом случае короткими черточками, причем линию-вывод первого затвора обязательно помещают на продолжении линии истока (рис. 4,ж).

Линии-выводы полевого транзистора допускается изгибать лишь на некотором расстоянии от символа корпуса (рис. 4,з), который может быть соединен с одним из электродов или иметь самостоятельный вывод (рис. 4,ы).

Из транзисторов, управляемых внешними факторами, в настоящее время находят применение фототранзисторы. В качестве примера на рис. 5 показаны условные обозначения фототранзжггоров с выводом базы и без него.

Наряду с другими полупроводниковыми приборами, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, фототранзисторы могут входить в состав оптронов. Обозначение фототранзистора в этом случае вместе с символом излучателя света (обычно светодиода) заключают в объединяющий их символ корпуса, а знак фотоэффекта заменяют знаком оптической связи — двумя параллельными стрелками.

Рис. 5. Изображение на принципиальных схемах фототранзисторов.

Для примера на рис. 5,а изображена одна из оптопар сдвоенного оптрона К249КП1, о чем говорит позиционное обозначение U1.1. Аналогично строят условное графическое обозначение оптрона с составным транзистором (рис. 5,6).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Биполярный транзистор автосигнализации

Транзистор — это полупроводниковый прибор, который может усиливать слабые сигналы и управлять большой мощностью при помощи относительно слабых воздействий.

Транзистор, в отличие от диода, имеет 3 вывода. У биполярных транзисторов эти выводы называются база, эмиттер и коллектор.

Состоит биполярный транзистор из кристалла полупроводника (в нем имеются границы сочетания полупроводников с разными типами проводимости), корпуса и металлических выводов, которыми транзистор впаивается в электрическую цепь.

Биполярные транзисторы бывают двух типов — п-р-п и р-п-р.

Р-п-р транзисторы пропускают ток от эмиттера к коллектору, п-р-п — наоборот. В п-р-п транзисторах основные носители заряда — электроны, а в р-п-р — так называемые «дырки», которые менее мобильны (в смысле скорости переноса мощности), соответственно п-р-п транзисторы быстрее переключаются в общем случае.

В сигнализациях StarLine используются современные компактные транзисторы, предназначенные для поверхностного монтажа ( SMD-монтаж)

Рисунок 51. SMD-транзистор

Транзистор проявляет свои усилительные свойства в трех видах основных схем: схема с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

При включении транзистора по схеме ОЭ входной сигнал поступает между базой и эмиттером, а нагрузка включена между коллектором и источником питания. Такая схема является наиболее распространенной, так как она дает наибольшее усиление по мощности (в тысячи раз).

Достоинствами схемы с общим эмиттером являются: большой коэффициент усиления по току и большее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление.

Кроме того, для питания схемы требуются два однополярных источника, то есть, на практике можно обойтись одним источником питания.

Единственным серьезным недостатком является худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой.

В схеме ОБ входной сигнал подается на эмиттер и базу, а нагрузка подключается между коллектором и источником питания. Входная цепь транзистора представляет собой открытый эмиттерный переход, поэтому входное сопротивление мало (десятки Ом).

Недостатки схемы: не усиливает ток и для ее питания требуется два разных источника напряжения. Но схема с общей базой имеет хорошие температурные и частотные свойства.

В схеме О К входной сигнал поступает на переход эмиттер-база, проходит через нагрузку, а сама нагрузка подключается к эмиттеру и источнику питания. В этой схеме выходное напряжение равно входному, поэтому она получила название «эмиттерный повторитель». При включении общего коллектора напряжение сигнала не усиливается, а лишь повторяется. При этом эмиттерная нагрузка может быть очень небольшой, выходное сопротивление усилителя измеряется сотнями и даже десятками ом. В то же время входное сопротивление очень большое — сотни килоом и даже мегаомы.

При монтаже автомобильных охранных систем биполярный транзистор чаще всего используется в качестве ключа, который либо заперт (не проводит ток), либо открыт (пропускает ток).

Отпирание или запирание транзистора в режиме ключа происходит при подаче тока на его базу. Например, часто в описании сигнализации пишут «дополнительный канал выполнен по схеме «открытый коллектор». Это значит, что внутри блока сигнализации спрятан биполярный транзистор п-р-п типа, включенный по схеме ОЭ. При срабатывании этого канала на выходе будет появляться масса (через проводящую структуру транзистора), а в исходном состоянии выход ни к чему не подсоединен.

Как правило, выходы, выполненные по схеме «открытый коллектор», допускают небольшой ток нагрузки (до 300 мА). То есть подключить к этому выходу напрямую мощную нагрузку нельзя — оборудование выйдет из строя. Для подключения к такому выходу необходимо использовать дополнительное реле.

Биполярный транзистор -устройство, принцип работы, технические характеристики, схемы включения, область применения. Сравнение с лампой.

Раздел Техническая информация → Транзисторы

Сырьем для транзисторов может служить обычный песок. Не вериться? Песок представляет собой окись кремния SiO₂.
Кремний является основой для производства подавляющего большинства полупроводниковых элементов электроники. Разумеется, нужны и другие материалы: пластмасса, керамика, алюминий, серебро и даже золото. Разрезать аккуратно и точно кремниевую пластинку лучше всего алмазной пилой.
Но вернемся к окиси кремния. Кремний из окиси можно восстановить химической переработкой. Чистый кремний относится к классу полупроводников. Кратко вспомним, что такое полупроводник и чем он отличается от проводника или диэлектрика.
Электрический проводник-это вещество, оказывающее малое сопротивление протекающему через него току. Электрический ток, в свою очередь, есть направленное движение электрических зарядов. Значит, в проводнике должны быть свободные заряды, которые могут легко передвигаться в любом направлении. Все металлы -хорошие проводники. В металлах внешние электроны атомов становятся свободными, когда атомы объединяются в кристаллическую решетку.

Свободные электроны образуют так называемый электронный газ, заполняющий весь объем металла. Если в проводнике течет ток, электроны перемещаются преимущественно в одном направлении. Если же тока нет, электроны все равно движутся, но это движение хаотическое, тепловое. Оно создает шум-небольшое, случайным образом изменяющееся напряжение на выводах проводника или полупроводникового элемента.
Из самого названия «полупроводник» ясно, что он еще «не дорос» до настоящего проводника и, следовательно, проводит ток гораздо хуже. Свободных электронов в полупроводнике мало, поскольку почта все электроны как бы привязаны к своим атомам. Правда, при сильном нагреве тепловое движение становится интенсивнее и некоторые из электронов отрываются от своих атомов, становясь свободными. Проводимость вещества при этом увеличивается. Вот почему полупроводниковые приборы очень боятся перегрева-проводимость может возрасти настолько, что ток в полупроводнике резко увеличится и наступит так называемый тепловой пробой. Чтобы не углубляться, посмотрим лишь несколько цифр.
Удельное сопротивление вещества-величина, обратная проводимости,-измеряется в омах на метр (Ом-м). Это сопротивление бруска вещества сечением 1 м² и длиной 1 м. Вот это брусочек! Но что поделаешь, в международной системе единиц СИ единицей длины служит метр. Ну так вот: сопротивление медного бруска составляет всего 0,017·10^-6 Ом. А сопротивление бруска тех же размеров, изготовленного из такого типичного диэлектрика, как стекло, равно 5·10¹³Ом, т.е. на двадцать один порядок (10²¹) больше! Удельное сопротивление полупроводников находится где-то между этими крайними значениями. Дать конкретные величины трудно, они зависят от вида вещества, его чистоты и других факторов.
Чем чище полупроводник, тем ближе его свойства к свойствам диэлектрика. Но если в полупроводник введена примесь, то проводимость резко возрастает.

Различают два вида примесей: акцепторные и донорные.
Валентность вещества акцепторной примеси меньше, чем валентность самого полупроводника. Это значит, что во внешнем электронном слое атомов примеси меньше электронов, чем у атомов полупроводника. В этом случае примесь по отношению к электронам атомов полупроводника ведет себя как агрессор: она захватывает их. В результате в кристаллической решетке вещества появляются атомы, которым не хватает одного электрона.

Заряд этих атомов положителен. Они притягивают отрицательно заряженные электроны, и при первой же возможности атом, у которого не хватает электрона, захватывает его у соседнего атома. Положительный заряд при этом перемещается к соседнему атому. Тот, в свою очередь, захватывает электрон у соседа. Таким образом, положительный заряд перемещается еще дальше. Теперь оказалось, что в толще полупроводника с акцепторной примесью «гуляет сам по себе» положительный заряд, обусловленный нехваткой одного электрона. Заряд этот очень образно называют «дыркой».
Иное дело, если в полупроводник введена донорная примесь.
Валентность вещества примеси на единицу больше валентности самого полупроводника. Это значит, что во внешней электронной оболочке атомов вещества примеси на один электрон больше, чем у атомов полупроводника. Объединяясь в кристаллы, атомы примеси используют для валентных связей все внешние электроны, кроме одного. В образовавшемся кристалле «лишние» электроны атомов примеси оказываются без работы. «Безработные» электроны свободно перемещаются по всему кристаллу, но все рабочие места-валентные связи-заняты. Эти электроны легко устремляются по направлению даже слабого электрического поля, создавая электрический ток.

Таким образом, вводя различные примеси, мы можем получить полупроводник с дырочной проводимостью (р-типа) и с электронной проводимостью (n-типа). Сами названия р и n произошли от начальных букв английских слов positive и negative, обозначающих знак свободных зарядов (положительный — «дырочный» или отрицательный — «электронный»). Чем выше концентрация примеси в полупроводнике, тем выше и его проводимость. Как только физики и инженеры научились получать полупроводники с различными типами проводимости, тут же появились и приборы, выполненные на их основе.

Биполярный транзистор

Значение «Би» означает, что имеется два основными носителями которыми являются электроны и дырки. По способу чередования областей различают npn и pnp транзисторы.
Обозначение биполярного транзистора на схеме.

Принцип работы биполярного транзистора можно объяснить, опираясь на те же явления, которые наблюдаются в рп-выпрямителе. У npn-транзистора одна n-область находится в контакте с р-областью, а та в свою очередь контактирует со второй n-областью (рис.).

Главным здесь, как мы сейчас видим, является то, что средняя р-область очень узка и относительно слабо легирована, рпр-транзистор получается заменой в npn-транзисторе р и n областей. На практике применяются транзисторы обоих видов; функции их схожи, но в pnp-транзисторе носителями заряда в основном являются дырки, а в npn-транзисторе — электроны. Так как в кремнии электроны обладают большей подвижностью, чем дырки, то в большинстве случаев кремниевые pnp-транзисторы превосходят pnp-транзисторы. Чтобы рассмотреть принцип действия прп-транзистора, обратимся еще раз к рис.

В таком транзисторе есть два p-n-перехода, т.е. n-p-переход слева и p-n-переход справа. Приложим положительное высокое напряжение Uк к правой n-области и отрицательное напряжение UЕ к левой n-области. Пусть на p-область действует напряжение Vв, которое больше Ue, но меньше Uk. В результате на левом n-p -переходе мы имеем прямое смещение (пропускное направление), а на правом p-n-переходе -обратное смещение (запирающее направление). Электроны из инжектирующей левой n-области, называемой эмиттером, диффундируют в р-область, где в нормальном случае они бы рекомбиннровали, если бы p-область, т. е. так называемая база, не была настолько узкой, что электроны успевают проскочить через нее не рекомбинируя. Таким образом удается добиться того, чтобы электроны попали в правую n-область и там поступали на электрод. Поэтому правую n-область называют коллектором. Он собирает инжектированные из левой n-области — эмиттера — электроны.
Различные роли обеих n-областей, которые без приложенного к ним напряжения совершенно равноправны, конечно же, являются следствием того, что к правой n-области приложено положительное напряжение, а к левой — отрицательное. Соединим теперь базу через источник напряжения и проводник с эмиттером, как это показано на рис. Мы получим две цепи тока -базовую и коллекторную. В базовой цепи в ток вносят вклад лишь те электроны, которые, как мы видели в случае с прямосмещенным переходом (в пропускном направлении), рекомбинируют в p-области. Но из-за узости p-области их очень мало. Следовательно, выходящий из базы поток электронов очень невелик. Большая часть тока, поступающего с эмиттера, течет через коллектор (рис.).

Однако мы знаем, что в ток через р-n-переход вносят вклад не только электроны, но и дырки. В нашем конкретном случае это означает, что из базы в эмиттер поступает поток дырок.
Он существенно превысил бы сравнительно слабый поток электронов и стал бы причиной появления в целом относительно сильного тока в базовой цепи, если бы его не удалось уменьшить каким-либо способом. В биполярном транзисторе с этой целью слабо легируют базу. В результате концентрация дырок в базе является низкой и из базы может поступить лишь небольшой поток дырок. Вывод, сделанный выше в отношении потока электронов, остается справедливым и для суммарного потока электронов и дырок: большая часть тока течет по коллекторной и меньшая-по базовой цепи.
Какую же пользу можно извлечь из всего этого? Если изменить напряжение между эмиттером и базой при постоянном напряжении между базой и коллектором, то изменится ток, идущий от эмиттера. Это изменение в большей мере затронет коллекторную цепь и в меньшей -базовую. Таким образом, путем небольшого изменения тока в базовой цепи можно получить значительное изменение тока в коллекторной цепи. В данном случае транзистор работает как усилитель тока. Но так как сопротивление базовой цепи значительно меньше (прямосмещенный р-n-переход) сопротивления коллекторной цепи (обратносмещенный p-n -переход), то и потребляемая в базовой цепи электрическая мощность значительно меньше, чем в коллекторной. В итоге с помощью небольшой электрической мощности в базовой цепи можно управлять величиной мощности в коллекторной цепи.

Сравнение с электронной лампой

Ту же функцию в вакуумной электронике выполняют трех электродные электронные лампы. Эмиттер транзистора соответствует катоду электронной лампы, коллектор-аноду и база-сетке.

Схема включения транзистора, показанная на рис., где эмиттер соединен с базой и коллектором, а база и коллектор-соответственно только с эмиттером, называется схемой с общим эмиттером.

Она является одной из трех возможных схем включения транзистора. Если транзистор включен по схеме с общим коллектором, то коллектор является общей областью для обеих цепей тока, а при включении по схеме с общей базой такой областью становится база.

Схема с питанием входных и выходных цепей транзистора от одного источника постоянного напряжения.

В микроэлектронике применяются также транзисторы, обладающие двумя и более изолированными друг от друга эмиттерными областями. В результате появляются разнообразные варианты схем включения. Существует также возможность получения транзисторов с несколькими коллекторами.
Рис. npn-транзистор с базой, общей для двух цепей. Здесь показаны потоки электронов и дырок, т.е. потоки основных носителей заряда.
С помощью транзисторов можно осуществлять увеличение или преобразование электрической мощности. В микроэлектронике транзисторы являются прежде всего усилительными приборами с различными принципами усиления сигналов электрической природы и используются в ключевых схемах. Важной характеристикой такого транзисторного ключа является время, необходимое для одного переключения из положения «включено» в положение «выключено» или наоборот, короче говоря, время задержки. Чтобы получить представление о величине времени задержки биполярного транзистора, рассмотрим следующий пример. Пусть к эмиттеру, базе и коллектору npn -транзистора приложены определенные электрические напряжения Ue, Ub и Uk. В коллекторной цепи появится ток определенной силы. Если напряжение, приложенное к базе, возрастает до Ub + ΔUb, то сопротивление как левого n-p- перехода, так и правого p-n -перехода уменьшается и в результате ток в коллекторной цепи увеличивается. Но при этом мы полагаем, что во время пролета электронов через базу напряжение на ней остается неизменным и равным UB + ΔUb. Ситуация изменяется, если за это время приложенное к базе напряжение меняется. Когда оно, например, снова уменьшается до UB, а электроны еще не успели проскочить через базу, то вызванное ΔUb возрастание тока в коллекторной цепи не так велико, как при неизменном напряжении Ub + ΔUb. Отсюда можно сделать вывод о том, что эффективность переключения транзистора падает, если команды на переключение в форме более высоких или низких напряжений поступают на базу с интервалами, которые меньше времени, затрачиваемого электронами на пролет через базу. Время задержки Т транзистора представляет собой, таким образом, время, необходимое для пролета электронов через базу. Поэтому становится ясно: чем тоньше база, тем меньше время задержки. Делается понятным и стремление сделать как можно тоньше прежде всего базу. Тем самым мы также доказали высказанное в гл. 2 утверждение, что с уменьшением размеров полупроводниковых электронных элементов их быстродействие возрастает. Ориентировочно время пролета Т сквозь базу инжектированных эмиттером носителей заряда легко определить, зная коэффициент диффузии электронов D и ширину базы Ь. В общем случае справедливо выражение Т ≈ b2/D. Если для кремния ширину базы принять равной 0,7 мкм и коэффициент диффузии электронов 50 см2/с, то время задержки для pnp-транзистора составит Т ≈ 10^-10 с. Коэффициент диффузии менее подвижных по сравнению с электронами дырок в кремнии почти в 3 раза меньше. Поэтому и время задержки pnp-транзистора в 3 раза больше, чем у npn-транзистора. Еще более высокой подвижностью по сравнению с электронами кремния обладают электроны арсенида галлия (GaAs). Поэтому из арсенида галлия n-типа можно изготавливать сверхбыстродействующие рпр-транзисторы.
Итак, теперь мы в состоянии рассчитать требуемую энергию для выполнения одной операции переключения в npn-транзисторе. Необходимое на одно переключение время Т следует умножить на израсходованную при этом электрическую мощность Р. В биполярном транзисторе преобразование электрической мощности осуществляется в базовой цепи. Вообще мощность равна произведению напряжения на силу тока. В нашем конкретном примере сила тока зависит от величины транзистора. Чем меньше транзистор, тем слабее возникающие в нем токи. В интегральных микросхемах транзисторы размещаются на площади 1000 мкм2 и менее. Сила тока в базовой цепи составляет всего несколько микроампер, а напряжение — около 1 В. Следовательно, мощность, необходимая для переключения, равна произведению одного вольта на несколько микроампер, т. е. нескольким микроваттам. При Р=10^-5 Вт и Т = 10″10 с получаем энергию переключения, равную 10^-5 х 10^-10 Вт.с=10^-15 Дж. Это очень малая энергия, которая, однако, не имеет ничего общего с действительным энергопотреблением транзистора. Энергозатраты в коллекторной цепи гораздо выше.

Классификация транзисторов, Биполярные транзисторы (Полупров…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про классификация транзисторов, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое
классификация транзисторов,биполярные транзисторы, биполярный транзистор, полупроводниковые триоды,вольт-амперные характеристики транзисторов,вах транзисторов,транзистор,биполярный транзистор , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

полупроводниковые триоды , называемые
транзистор ами, служат для тех же целей, что и ламповые триоды, т. е. для усиления и генерирования колебаний, но они по сравнению с электронными лампами обладают рядом преимуществ: очень большим сроком службы, малыми размерами, большой механической прочностью, отсутствием расхода энергии на накал, незначительным собственным потреблением энергии.

Полупроводниковый триод представляет собой пластинку из кремния или германия, состоящую из трех областей. Две крайние области всегда обладают одинаковым типом проводимости, а средняя — противоположной проводимостью.

Виды( Классификация) транзисторов

Биполярные, полевые, JGBT

биполярные транзисторы

биполярный транзистор представляет собой полупроводниковую трехслойную n-p-n или p-n-p структуру и предназначен для усиления мощности электрических сигналов.

Схема технологической структуры биполярного транзистора и его условные обозначения показаны на рис. 1.

Рис. 1 Схемы технологических структур биполярных транзисторов и их условные обозначения.

Внутренняя структура транзистора

Схемы включения транзистора

Указанные три слоя имеют следующие названия: эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К). Для усиления электрической мощности используют три варианта включения биполярного транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Рис 2 Схемы включения транзистора

Режимы работы транзистора

1 . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Активный (усилительный)

2. Режим насыщения

3. Режим отсечки

статические вольт-амперные характеристики БПТ

Рис 3

Усилительные свойства транзистора

схема включения транзистора с общим эмиттером

Доказательство: пусть

Транзистор управляется током базы

Схема замещения биполярного транзистора

Рис 4

Связь между входными и выходными токами и напряжениями в транзисторе, представленном в виде эквивалентного четырехполюсника, выражается системой уравнений электрического состояния:

h – параметры транзистора

входное сопротивление транзистора

коэффициент обратной связи

коэффициент усиления по постоянному току

выходная проводимость

Одним из основных параметров биполярного транзистора является коэффициент передачи тока. При работе в режиме постоянного тока для схемы с общей базой это есть отношение тока коллектора к току эмиттера

Для схемы с общим эмиттером коэффициент передачи тока в режиме постоянного тока равен отношению тока коллектора к току базы

Кроме того, как у четырехполюсника, у транзистора другими основными параметрами являются входное и выходное сопротивления, которые характеризуют согласованность входной и выходной цепей транзистора с другими четырехполюсниками.

Графическое определение h — параметров транзистора

Uкэ = Eк — Iк•Rк — линия нагрузки

В таблице 1 приведены сравнительные параметры этих схем включения.

Тесты по теме биполярные транзисторы

1 Биполярный транзистор это:

A– полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими pn — переходами

B– полупроводниковый прибор с двумя pn и одним np — переходом

C– полупроводниковый прибор с одним np и двумя pn — переходами

D – полупроводниковый прибор с переходом металл-полупроводник

2 Входная характеристика биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, описывается функцией

3 В каком режиме должен находиться транзистор, чтобы по выходной ВАХ можно было определить параметр h31?

A – в активном

B – в отсечке

C – в насыщенном

D – в режиме пробоя

4 Коэффициент усиления по напряжению, выраженный в децибелах, определяется по формуле

A – Uвых / Uвх

B – 20 lg(Uвых / Uвх)

C – 10 lg(Uвых / Uвх)

D – ln(Uвых / Uвх)

См. также

• Полевые транзисторы

А как ты думаешь, при улучшении классификация транзисторов, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое классификация транзисторов,биполярные транзисторы, биполярный транзистор, полупроводниковые триоды,вольт-амперные характеристики транзисторов,вах транзисторов,транзистор,биполярный транзистор
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Биполярный транзистор — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

Устройство планарного pnp-транзистора.

Биполярный транзистор — тип транзистора, полупроводниковый прибор, включающий два электронно-дырочных перехода в виде слоистой структуры p—n—p или n—p—n, и имеющий три вывода, по выводу от каждой области проводимости.

Виды биполярных транзисторов[править]

Биполярные транзисторы делятся на две основные группы по типу проводимости:

От типа транзистора зависит полярность его включения в схему.

Основные характеристики биполярных транзисторов[править]

Предельные характеристики[править]

• P_{к max} — максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора;
• U_{кбо max} — максимальное (пробивное) напряжение коллектор — база при разомкнутой цепи эмиттера;
• U_{эбо max} — максимальное (пробивное) напряжение эмиттер — база при разомкнутой цепи коллектора;
• U_{кэr max} — маскимальное напряжение коллектор — эмиттер при указанном R_бэ;
• I_{к max} — максимально допустимый ток коллектора.

Статические характеристики[править]

• h_{21 э} — коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схемах с общим эмиттером;
• h_{21 Э} — статический коэффициент передачи тока в схемах с общим эмиттером;
• r_{кэ нас} — сопротивление насыщения коллектор — эмиттер;
• r_{бэ нас} — сопротивление насыщения база — эмиттер;
• K_ш — коэффициент шума;
• K_р — номинальный коэффициент усиления;
• I_кбо — обратный ток коллекторного перехода;
• I_эбо — обратный ток эмиттерного перехода.

Динамические характеристики[править]

• f_гр — граничная частота передачи тока в схемах с общим эмиттером;
• C_к — ёмкость коллекторного перехода;
• C_э — ёмкость эмиттерного перехода;
• τ_к — постоянная времени цепи обратной связи коллекторной цепи;
• t_рас — время рассасывания неосновных носителей заряда;
• |h_{21 Э}| — модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте;
• к — постоянная времени цепи обратной связи.

Биполярный переходной транзистор

— Engineering LibreTexts

Биполярный переходной транзистор — это полупроводниковое устройство, состоящее из двух P-N-переходов, соединяющих три клеммы, называемые клеммами базы, эмиттера и коллектора. Расположение трех выводов влияет на ток и усиление транзистора. Поведение транзисторов с биполярным переходом также сильно различается для каждой конфигурации схемы. Три разные конфигурации схемы дают разные характеристики схемы в отношении входного сопротивления, выходного сопротивления и усиления.Эти характеристики влияют на то, имеет ли транзистор усиление по напряжению, по току или по мощности. Одна из основных операций транзистора с биполярным переходом — усиление сигнала тока. Транзисторы с биполярным переходом могут регулировать ток так, чтобы величина тока была пропорциональна напряжению смещения, приложенному к клемме базы транзистора. Применение биполярных переходных транзисторов можно найти в устройствах, использующих аналоговые схемы, таких как компьютеры, мобильные телефоны и радиопередатчики.

ВВЕДЕНИЕ

Биполярные транзисторы

имеют три полупроводниковые области. Эти три области — это область эмиттера (E), область базы (B) и область коллектора (c), и эти области по-разному легированы в зависимости от типа биполярного транзистора. Два типа биполярных транзисторов — это PNP-транзистор, три области которого относятся к p-типу, n-типу и p-типу соответственно, и NPN-транзистор, чьи области относятся к n-типу, p-типу и n-типу соответственно. Оба типа транзисторов имеют один P-N-переход между коллекторной областью и базой и другой P-N-переход между базовой и эмиттерной областями.Базовая область всегда является центральным соединением структуры с областями эмиттера и коллектора, соединенными с обеих сторон. Оба типа транзисторов также имеют одинаковый принцип работы с единственной разницей в полярности питания и смещении для каждого типа.

Способность биполярных транзисторов

усиливать сигнал посредством регулирования тока позволяет передавать входной сигнал от одной цепи к другой, независимо от разного уровня сопротивления в каждой цепи.Величина тока, протекающего через транзистор, пропорциональна величине напряжения смещения, приложенного к клемме базы. Это позволяет транзистору действовать как переключатель, управляемый током. В зависимости от того, является ли биполярный транзистор PNP или NPN, регулируемый ток будет течь от коллектора к эмиттеру или от эмиттера к коллектору, в то время как меньший управляющий ток будет течь от базы к эмиттеру или от эмиттера к базе соответственно.

Транзистор содержит максимально допустимый ток, который может ограничивать величину тока, проходящего от клеммы к клемме.В зависимости от порядка контактов в транзисторе, транзистор будет действовать как проводник или как изолятор при наличии контролируемого тока. Эта способность переключаться между этими двумя состояниями, изолятором или проводником, позволяет транзистору действовать как переключатель или как усилитель сигналов малой амплитуды, подаваемых на базу, в зависимости от структуры и порядка трех полупроводниковых областей.

СТРУКТУРА

Биполярные транзисторы

содержат три легированных примесных полупроводниковых области, каждая из которых подключена к цепи.Транзистор не является симметричным из-за разной степени легирования областей эмиттера, коллектора и базы. Базовая область состоит из легированных материалов, обладающих высоким удельным сопротивлением. База расположена между областью сильнолегированного эмиттера и областью слаболегированного коллектора. Коллектор охватывает эмиттерную область, что исключает возможность для электронов, инжектированных в базовую область, покидать базовую область, не собираясь. Область эмиттера сильно легирована, чтобы увеличить коэффициент усиления транзистора по току.

Для высокого коэффициента усиления по току необходимо высокое соотношение носителей, вводимых эмиттером, и несущих, вводимых базой. Повышение эффективности инжекции эмиттера приводит к тому, что большая часть носителей, инжектируемых в переход эмиттер-база, поступает из области эмиттера. Высокая степень легирования областей эмиттера и коллектора также означает, что переход коллектор-база имеет обратное смещение. Следовательно, переход коллектор-база может иметь большое обратное напряжение смещения до того, как переход сломается.Для транзистора в целом фундаментальное различие между NPN-транзистором и PNP-транзистором заключается в направлениях тока и полярности напряжения на переходах транзистора. Убедившись, что эти два элемента всегда находятся напротив друг друга, обеспечивает правильное смещение транзисторов.

Биполярный переходной транзистор NPN

NPN-транзистор с биполярным переходом имеет полупроводниковую базу, легированную P, между эмиттером, легированным азотом, и областью коллектора, легированным азотом. Биполярные транзисторы NPN являются наиболее часто используемыми биполярными транзисторами из-за легкости подвижности электронов над подвижностью электронов-дырок.

Для этого типа транзисторов коллекторный и эмиттерный токи большой величины возникают за счет усиления небольшого тока, который проходит через базу. Этот небольшой ток усиливается только тогда, когда транзистор становится активным. В этом активном состоянии положительная разность потенциалов обнаруживается как между основной областью к области коллектора, так и областью эмиттера к области базы, что приводит к току, который переносится электронами между областями коллектора и эмиттера.Конструкция и напряжение на клеммах NPN-транзистора показаны на Рисунке 1 ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Схема NPN транзистора.

Для биполярного NPN-транзистора, проводящего коллектор, всегда более положительно по отношению как к базе, так и к эмиттеру. Напряжение между базой и эмиттером (V _BE ) положительное на базе и отрицательное на эмиттере. Клемма базы всегда положительна по отношению к эмиттеру. Другой способ отображения NPN-транзистора показан на рисунке 2 ниже.

Рисунок 2 Схема биполярного транзистора NPN.

Ток, вытекающий из транзистора, должен быть равен токам, текущим в транзистор, поскольку ток эмиттера задается как

.

Ie = Ic + Ib. (1)

Примечание: «Ic» — это ток, протекающий на выводе коллектора, «Ib» — это ток, протекающий на выводе базы, а «Ie» — ток, протекающий через вывод эмиттера.

Поскольку физическая конструкция транзистора определяет электрическую взаимосвязь между этими тремя токами (Ib), (Ic) и (Ie), любое небольшое изменение тока базы (Ib) приведет к гораздо большему изменению в коллекторе. ток (Ic).Отношение тока коллектора к току эмиттера называется Alpha (α).

Альфа (α) = Ic / Ie (2)

Коэффициент усиления транзистора по току от вывода коллектора до вывода эмиттера, Ic / Ie, является функцией электронов, диффундирующих через переход. Текущее усиление транзистора от клеммы коллектора до клеммы базы обозначено Beta, (β).

Бета (β) = Ic / Ib (3)

Транзисторы

NPN являются хорошими усилителями при большом бета-значении.Бета-значения обычно находятся в диапазоне от 20 до 200 для большинства транзисторов общего назначения. Следовательно, если бета-значение транзистора равно 50, то на каждые 50 электронов, проходящих между выводами эмиттер-коллектор, один электрон будет вытекать из вывода базы.

Комбинируя выражения для Alpha, α и Beta, β, коэффициент усиления транзистора по току может быть задан как:

Бета = (α) / (1-α) (4)

Как видно из приведенных выше уравнений, подвижность электронов между цепями коллектора и эмиттера является единственным связующим звеном между этими двумя цепями.Это звено является главной особенностью действия транзистора. Поскольку действие транзистора определяется начальным движением электронов через область базы, усилительные свойства транзистора обусловлены последующим контролем, который база оказывает на ток между коллектором и эмиттером. Пока поток тока смещения в базовый вывод является устойчивым, базовую область можно рассматривать как вход управления током.

PNP Биполярный переходной транзистор

PNP-транзистор с биполярным переходом имеет базу из полупроводника, легированного азотом, между эмиттером с примесью фосфора и областью коллектора с примесью фосфора.PNP-транзистор имеет очень похожие характеристики с NPN-транзистором, с той разницей, что смещение направления тока и напряжения меняются местами. Для транзисторов PNP ток входит в транзистор через вывод эмиттера. Небольшой ток, выходящий из базы, усиливается на выходе коллектора. Область эмиттера-база смещена в прямом направлении, поэтому будут генерироваться электрическое поле и носители. Источники напряжения подключены к транзистору PNP, как показано на рисунках 3 и 4 ниже.

Рисунок 3 Схема транзистора PNP Рисунок 4 Схема транзистора PNP

Напряжение между базой и эмиттером (V _BE ) теперь отрицательное на базе и положительное на эмиттере. Клемма базы всегда смещена отрицательно по отношению к эмиттеру while. Эмиттер положительный по отношению к коллектору (V _CE ). В основной части коллектора с обратным смещением образовались отверстия. Из-за электрического поля носители или электроны притягиваются дырками.Для того чтобы транзистор PNP проводил, эмиттер всегда более положительный по отношению как к базе, так и к коллектору.

РЕГИОНЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Биполярные транзисторы работают в четырех различных областях. Эти области определяются смещениями на переходе биполярного переходного транзистора.

1. Отсечка : Область отсечки — это когда транзистор неактивен из-за минимального тока, проходящего через транзистор, из-за чего транзистор выглядит как разомкнутая цепь.И VBE, и VBC имеют обратное смещение, поэтому все края обедненной области имеют небольшую плотность неосновных носителей. Эта область имеет условия смещения, противоположные насыщению.

2. Активный в прямом направлении : Область активного действия в прямом направлении возникает, когда транзистор находится в активном состоянии, что позволяет транзистору усиливать колебания напряжения, присутствующие на базе. Когда переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор имеет обратное смещение, транзистор может усиливать напряжение, потому что напряжение между коллектором и эмиттером больше, чем напряжение между базой и эмиттером, а также находится между состояниями отсечки и насыщения.Выходной ток пропорционален базовому току и может быть извлечен на коллекторе.

3. Обратно-активный : Обратно-активная область возникает, когда транзистор находится в активном состоянии, но максимальный коэффициент усиления по току в обратном активном режиме намного меньше, чем в прямом активном режиме. Условия смещения меняются на обратные, так что коллекторный переход базы имеет прямое смещение, а база-эмиттерный переход — обратное, что меняет роли коллекторной и эмиттерной областей.База содержит гораздо более низкое обратное напряжение смещения, чем в прямой активной области.

4. Насыщение : Область насыщения позволяет транзистору проводить ток от эмиттера к коллектору. При прямом смещении как базового коллекторного перехода, так и базового эмиттерного перехода ток базы настолько велик, что превышает величину, при которой он может увеличить ток коллектора. В результате в цепи между выводами коллектора и эмиттера возникает короткое замыкание из-за перенасыщения тока.

КОНФИГУРАЦИИ

Существует три метода подключения биполярного переходного транзистора к электронной схеме. Конфигурация с общей базой, конфигурация с общим эмиттером и конфигурация с общим коллектором по-разному реагируют на входной сигнал схемы, таким образом изменяя характеристики каждой конфигурации.

Общая базовая конфигурация

Общая базовая конфигурация имеет сильную высокочастотную характеристику, которая хороша для схем с одноступенчатым усилителем.Однако это не очень распространено из-за низких характеристик усиления по току и низкого входного сопротивления. Входной сигнал подается между выводами базы и эмиттера, а выходной сигнал берется между выводами базы и коллектора. Для того чтобы это произошло, базовый терминал должен быть заземлен, так что опорное напряжение представляет собой фиксированную сумму. Общая базовая конфигурация показана ниже.

Рисунок 5 Схема транзистора с общей базой

Этот тип конфигурации усилителя представляет собой схему неинвертирующего усилителя напряжения.Конфигурация имеет усиление сопротивления за счет соотношения между сопротивлением нагрузки (Rload) последовательно с коллектором и резистором Rin. Входной ток, протекающий в эмиттер, представляет собой сумму как базового тока, так и тока коллектора соответственно, поэтому выходной ток коллектора меньше входного тока эмиттера, что приводит к усилению тока. Его входные характеристики соответствуют характеристикам диода с прямым смещением

.

Конфигурация общего эмиттера

Конфигурация усилителя с общим эмиттером обеспечивает самый высокий коэффициент усиления по току и мощности из всех трех конфигураций биполярных транзисторов, поэтому этот тип конфигурации является наиболее часто используемой схемой для усилителей на основе транзисторов.Входной сигнал, подаваемый между базой и эмиттером, невелик из-за прямого смещения PN-перехода, а выходной сигнал, принимаемый между коллектором и эмиттером, велик из-за обратного смещения PN-перехода.

Это происходит главным образом потому, что входной импеданс невелик, поскольку он подключен к PN-переходу с прямым смещением, а выходное сопротивление велико, поскольку оно снимается с PN-переходом с обратным смещением. Однако его коэффициент усиления по напряжению намного ниже. Конфигурация общего эмиттера показана ниже.

Рисунок 6 Схема усилителя с общим эмиттером

Конфигурация с общим эмиттером представляет собой схему инвертирующего усилителя. Следовательно, выходной сигнал не совпадает по фазе с сигналом входного напряжения.

Конфигурация общего коллектора

Конфигурация с общим коллектором очень полезна для приложений согласования импеданса из-за очень большого отношения входного импеданса к выходному. Конфигурация имеет входной сигнал, напрямую подключенный к базе.Если область эмиттера соединена последовательно с нагрузочным резистором, ток, протекающий через сопротивление нагрузки, будет иметь то же значение, что и ток эмиттера. Вот почему выходной сигнал берется из нагрузки эмиттера, а коэффициент усиления по току конфигурации приблизительно равен значению β транзистора.

Рисунок 7 Схема транзистора с общим коллектором

Этот тип конфигурации биполярного транзистора представляет собой неинвертирующую схему, в которой напряжения сигналов Vin и Vout «синфазны».Сопротивление нагрузки принимает как базовый, так и коллекторный токи, что приводит к большому усилению тока, а также обеспечивает хорошее усиление тока с очень небольшим усилением напряжения.

вопросов

1. Если ток коллектора (Ic) составляет 50 А, а базовый ток (Ib) равен 2 А, то каково значение бета?

2. В чем разница между биполярным транзистором PNP и биполярным транзистором NPN?

3. Каков текущий коэффициент усиления транзистора, если заданная альфа (α) равна 0.5?

ответов

1. Бета-отношение (β) = Ic / Ib. Значение бета равно 50 амперам, разделенным на 2 ампера, что составляет 25.

2. PNP-транзистор и NPN-транзистор имеют очень похожие характеристики, но разница между ними заключается в смещении направлений тока и напряжения.

3. Коэффициент усиления транзистора по току — это бета-коэффициент (β), который равен (α) / (1-α). Значение Beta равно 0.5 / (1-0,5), что равно 0,5

Список литературы

1. Kasap, S. (2006). Принципы электронных материалов и устройств (3-е изд.). Бостон: Макгроу-Хилл.

2. «Учебное пособие по NPN-транзисторам — Биполярный NPN-транзистор». Учебники по основам электроники . 1 сентября 2013 г. Интернет. 8 декабря 2015 г.

3. «Переходный транзистор». Переходный транзистор . Интернет. 8 декабря 2015 г.

4. Все изображения созданы с помощью программы на дигикеи.com

Авторы

1. К. Битти, MSE (Калифорнийский университет в Дэвисе).

Введение в биполярные переходные транзисторы (BJT) | Биполярные переходные транзисторы

Изобретение биполярного транзистора в 1948 году произвело революцию в электронике. Технические достижения, ранее требовавшие относительно больших, механически хрупких, энергоемких вакуумных ламп, внезапно стали возможны с помощью крошечных, механически прочных, энергоэффективных частичек кристаллического кремния.Эта революция сделала возможным разработку и производство легких и недорогих электронных устройств, которые мы сейчас принимаем как должное. Понимание того, как работают транзисторы, имеет первостепенное значение для всех, кто интересуется современной электроникой.

Функции и применение биполярных переходных транзисторов

Я намерен здесь сосредоточиться как можно более исключительно на практических функциях и применении биполярных транзисторов, а не на исследовании квантового мира теории полупроводников.На мой взгляд, обсуждение дырок и электронов лучше оставить в отдельной главе. Здесь я хочу изучить, как использовать эти компоненты , а не анализировать их внутренние детали. Я не хочу преуменьшать важность понимания физики полупроводников, но иногда пристальное внимание к физике твердого тела отвлекает от понимания функций этих устройств на уровне компонентов. Однако, принимая этот подход, я предполагаю, что читатель обладает определенным минимальным знанием полупроводников: разница между полупроводниками, легированными «P» и «N», функциональные характеристики PN (диодного) перехода и значения терминов «Смещенный назад» и «смещенный вперед».Если вам непонятны эти концепции, лучше всего обратиться к предыдущим главам этой книги, прежде чем переходить к этой.

Слои BJT

Биполярный транзистор состоит из трехслойного «сэндвича» из легированных (внешних) полупроводниковых материалов (a и c) либо P-N-P, либо N-P-N (b и c). Каждый слой, образующий транзистор, имеет определенное имя, и каждый слой снабжен проводным контактом для подключения к цепи. Условные обозначения показаны на рисунках (а) и (с).

BJT-транзистор: (a) схематическое обозначение PNP, (b) расположение (c) схематическое обозначение NPN, (d) расположение.

Функциональное различие между транзистором PNP и транзистором NPN заключается в правильном смещении (полярности) переходов во время работы.

Биполярные транзисторы работают как регуляторы тока с регулируемым током . Другими словами, транзисторы ограничивают количество проходящего тока в соответствии с меньшим управляющим током.Основной ток, которым управляет , идет от коллектора к эмиттеру или от эмиттера к коллектору, в зависимости от типа транзистора (NPN или PNP, соответственно). Небольшой ток, которым управляет, основной ток идет от базы к эмиттеру или от эмиттера к базе, опять же, в зависимости от типа транзистора (NPN или PNP, соответственно). Согласно стандартам символики полупроводников, стрелка всегда указывает в направлении тока.

Направление малого управляющего тока и большого управляемого тока для (a) PNP и (b) NPN-транзистора.

Биполярные транзисторы

содержат два типа полупроводниковых материалов

Биполярные транзисторы

называются bi, полярными, потому что основной ток через них происходит в двух типах полупроводниковых материалов : P и N, поскольку основной ток идет от эмиттера к коллектору (или наоборот). Другими словами, два типа носителей заряда — электроны и дырки — составляют этот основной ток через транзистор.

Как вы можете видеть, ток , управляющий током , и ток , управляемый , всегда сцепляются вместе через эмиттерный провод, и их токи текут в направлении стрелки транзистора.Это первое и главное правило при использовании транзисторов: все токи должны течь в правильном направлении, чтобы устройство могло работать как регулятор тока. Небольшой управляющий ток обычно называют просто базовым током , потому что это единственный ток, который проходит через базовый провод транзистора. И наоборот, большой контролируемый ток называется коллекторным током , потому что это единственный ток, который проходит через коллекторный провод.Ток эмиттера — это сумма токов базы и коллектора в соответствии с законом Кирхгофа о токах.

Отсутствие тока через базу транзистора отключает транзистор, как разомкнутый переключатель, и предотвращает прохождение тока через коллектор. Базовый ток включает транзистор, как замкнутый переключатель, и пропускает пропорциональную величину тока через коллектор. Ток коллектора в основном ограничивается базовым током, независимо от величины напряжения, доступного для его толкания.В следующем разделе более подробно рассматривается использование биполярных транзисторов в качестве переключающих элементов.

ОБЗОР:

• Биполярные транзисторы названы так потому, что управляемый ток должен проходить через два типа полупроводников: P и N. Ток состоит из потока электронов и дырок в разных частях транзистора.
• Биполярные транзисторы состоят из полупроводниковой «сэндвич-структуры» типа P-N-P или N-P-N.
• Три вывода биполярного транзистора называются эмиттером , базой и коллектором .

Транзисторы

• функционируют как регуляторы тока, позволяя небольшому току управлять большим током. Величина допустимого тока между коллектором и эмиттером в первую очередь определяется величиной тока, проходящего между базой и эмиттером.
• Для того, чтобы транзистор мог должным образом функционировать в качестве регулятора тока, управляющий (базовый) ток и контролируемый (коллекторный) токи должны идти в правильных направлениях: аддитивно сцепляться на эмиттере и двигаться в направлении, указанном стрелкой на эмиттере. .

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Биполярный транзистор

BJT — конструкция, типы и методы соединения

Это имя обозначает устройство, имеющее передаточные резисторы. Поскольку мы видели, что полупроводник обеспечивает меньшее сопротивление течению тока в одном направлении и высокое сопротивление в другом направлении, мы называем устройство из полупроводников транзистором.
Существует два основных типа транзисторов:

.

1. Контактное лицо
2. Соединительный транзистор

Переходные транзисторы используются чаще, чем точечные транзисторы.Их отдают предпочтение из-за их прочности и небольшого размера. Переходные транзисторы делятся на два типа

1. PNP
2. НПН

Каждый имеет 3 электрода, называемых эмиттером, базой и коллектором. Они изготавливаются из полупроводников типа P и N. В зависимости от типа.

ТРАНЗИСТОР

Транзистор был изобретен Уильямом Шокли в 1947 году. Транзистор состоит из двух PN-переходов. Переходы формируются путем наложения полупроводниковых слоев P-типа или N-типа между парой противоположных типов.Существует два типа транзисторов: один называется транзистором PNP, а другой — транзистором NPN.

PNP-транзистор состоит из двух полупроводников P-типа, разделенных тонкой секцией N-типа, как показано на рисунке (a). Точно так же транзистор NPN состоит из двух полупроводников N-типа, разделенных тонкой секцией P-типа, как показано на рисунке (а). символы, используемые для транзисторов PNP и NPN, также показаны на диаграммах.

По сути, транзистор состоит из трех частей, известных как эмиттер, база и коллектор.Часть с одной стороны является эмиттером, а часть с противоположной стороны — коллектором. Средняя часть называется базой и образует два перехода между эмиттером и коллектором.

ЭМИТТЕР

Часть на одной стороне транзистора, которая поставляет носители заряда (то есть электроны или дырки) на две другие части. Эмиттер представляет собой сильно легированную область. Эмиттер всегда смещен в прямом направлении относительно базы, так что он может обеспечивать большое количество основных несущих.В обоих транзисторах PNP и NPN эмиттерный базовый переход всегда должен быть смещен в прямом направлении. Эмиттер PNP-транзистора подает дырочные заряды на его стыки с базой. Точно так же эмиттер PNP-транзистора подает свободные электроны к его стыку с базой.

КОЛЛЕКТОР

Часть на другой стороне транзистора (то есть сторона, противоположная эмиттеру), которая собирает носители заряда (то есть электроны или дырки). Коллектор всегда больше, чем эмиттер и база транзистора.Уровень легирования коллектора находится между сильным легированием эмиттера и легким легированием базы. В обоих транзисторах PNP и NPN коллектор-база всегда должна иметь обратное смещение. Его функция заключается в удалении носителей заряда из соединения с базой. Коллектор транзистора PNP принимает дырочные заряды, которые текут в выходной цепи. Точно так же коллектор NPN-транзистора принимает электроны.

ОСНОВАНИЕ

Среднее зелье, которое образует два PN перехода между эмиттером и коллектором, называется базой.База транзистора тонкая по сравнению с эмиттером и представляет собой слаболегированный участок. Функция базы — управлять потоком носителей заряда. Эмиттерные переходы смещены в прямом направлении, что позволяет использовать эмиттерную цепь с низким сопротивлением. Коллекторный переход базы имеет обратное смещение и показывает высокое сопротивление в цепи коллектора.

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНЗИСТОРА

Технологии, используемые для изготовления транзисторов, приведены ниже:

1. Выросший перекресток
2. Сплав из сплава или плавленого сплава
3. Диффузное соединение
4. Эпитаксиальный переход
5. Точечный контактный переход

Grown Junction

Это соединение подготовлено с использованием техники Чохральского или плавающей зоны.Аппарат, используемый для техники Чохральского, показан на рисунке ниже. Он состоит из графитового тигля, кварцевого контейнера, вращающегося тянущего стержня и катушек индукционного нагрева, размещенных вокруг графитового тигля. Графитовый тигель содержит расплавленный полупроводниковый материал.

Прежде всего, одиночная затравка полупроводника погружается в расплавленный полупроводник. Затем он постепенно извлекается, при этом стержень, удерживающий посевной материал, медленно вращается. PN-переходы выращивают, сначала добавляя примеси P-типа в расплав, а затем меняя его на N-тип.

Сплав из сплава или плавленого сплава

Метод сплавных соединений позволяет получать PN-переходы с высокими значениями пикового напряжения и тока (PIV). Такие переходы имеют большую емкость из-за большой площади перехода. В методе соединения сплава небольшая точка алюминия помещается на кремниевую воду N-типа, как показано на рисунке (d). Его нагревают до температуры около 150С. При этой температуре алюминий плавится и растворяет часть кремния. Затем его температура понижается, и кремний повторно замерзает, образуя монокристалл с PN-переходом, как показано на рисунке.

Диффузное соединение

Этот метод дает нам точный контроль концентрации примесей для изготовления PN перехода. Кремниевая пластина N-типа, называемая подложкой (или основанием), подвергается воздействию газообразной примеси P-типа, как показано на рисунке (e). Затем пластина нагревается до достаточно высокой температуры, при которой примеси медленно диффундируют в поверхность воды. После диффузии части поверхности защищаются, а остальные вытравливаются, как показано на рисунке.

Эпитаксиальный переход

Этот переход отличается от диффузного перехода только в одном аспекте: переход создается не на подложке, а на эпитаксиальном слое, выращенном над подложкой.Эпитаксиальные переходы обладают преимуществом низкого сопротивления.

Точечный контактный переход

Он состоит из полупроводниковой пластины N-типа (кремния или германия), одна сторона которой припаяна к металлическому основанию, а другая сторона имеет пружину из фосфористой бронзы (или вольфрама) (называемую усами Кота), прижатую к ней, как показано на Рисунок (f). Вся сборка заключена в керамическую или стеклянную оболочку для придания ей механической прочности.

PN-переход образуется при пропускании большого тока (около 200 мА) длительностью от 1 до 100 миллисекунд.Переход образуется в точке контакта из-за плавления поверхности кремния и диффузии материала нитевидных кристаллов в поверхность в этой точке, как показано на рисунке (f).

Точечный переход имеет очень низкое значение емкости. По этой причине такие переходы очень удобны для работы на частотах до 10 ГГц.

Режимы работы BJT

Биполярный транзистор имеет два перехода. Каждый переход может иметь прямое или обратное смещение независимо.Таким образом, существует четыре режима работы:

1. Передняя Активная
2. Отрезать
3. Насыщенность
4. Реверс активен

ВПЕРЕД АКТИВНО

В этом режиме работы переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении. Транзистор ведет себя как источник. Благодаря управляемым характеристикам источника BJT может использоваться как усилитель и в аналоговых схемах.

ОТРЕЗАТЬ

Когда оба перехода имеют обратное смещение, это называется режимом отсечки.В этой ситуации ток почти равен нулю, и транзистор ведет себя как разомкнутый ключ.

НАСЫЩЕННОСТЬ

В режиме насыщения оба перехода смещены в прямом направлении, большой ток коллектора течет с небольшим напряжением через переход коллектор-база. Транзистор ведет себя как замкнутый переключатель.

ОБРАТНЫЙ АКТИВ

Это противоположно прямому активному режиму, потому что в этом базовом переходе эмиттера имеется обратное смещение, а базовое соединение коллектора смещено в прямом направлении. Это называется инвертированным режимом.Он не подходит для усиления.
Однако обратный активный режим находит применение в цифровых схемах и некоторых аналоговых схемах переключения.

Биполярный переходной транзистор (BJT) — Работа, типы и применение

BJT — Биполярный переходный транзистор — Конструкция, работа, типы и применение

История

Биполярный переходный транзистор (BJT) был изобретен Уильямом Шокли и Джон Бардин. Первый транзистор был изобретен 70 лет назад, но до сих пор он изменил мир с загадочных больших компьютеров на маленькие смартфоны.Изобретение транзистора изменило представление об электрических цепях до интегральных схем (ИС). В настоящее время использование BJT сокращается, поскольку технология CMOS использовалась при разработке цифровых ИС.

Что такое биполярный транзистор ?

Транзистор с биполярным соединением (BJT) — это двунаправленное устройство, в котором в качестве носителей заряда используются как электрона, , так и дырки . В то время как униполярный транзистор, то есть полевой транзистор , использует только один тип носителя заряда.BJT — это устройство, управляемое током. Ток течет от эмиттера к коллектору или от коллектора к эмиттеру в зависимости от типа подключения. Этот основной ток контролируется очень небольшим током на клемме базы.

Конструкция

Биполярный переходной транзистор образован комбинацией двух последовательно легированных полупроводниковых материалов. Другими словами, BJT образован «сэндвичем» из двух сторонних полупроводниковых материалов.Эти внешние полупроводники представляют собой диоды с PN переходом. Два диода PN-перехода соединены вместе, образуя трехконтактное устройство, известное как BJT-транзистор . BJT — трехполюсное устройство с двумя переходами.

После легирования собственного полупроводника трехвалентными или пятивалентными примесями получается полупроводник P-типа или полупроводник N-типа соответственно. Если количество электронов больше, чем количество дырок и (положительные носители), то это известно как полупроводниковый материал N-типа.В то время как в полупроводнике P-типа количество дырок больше, чем количество электронов. Когда материал P-типа и N-типа соединяются вместе, он становится диодом с PN-переходом . Биполярные транзисторы образуются после соединения двух PN-переходов спина к спине. Эти транзисторы известны как биполярные переходные транзисторы PNP или NPN в зависимости от того, являются ли они зажатыми между собой.

В основном транзисторы состоят из трех частей и двух переходов.Эти три части называются Emitter , Collector, и Base . Эмиттер и коллектор помещают основание между ними. Средняя часть (основание) образует два перехода с эмиттером и коллектором. Соединение базы с эмиттером известно как соединение эмиттер-база , в то время как соединение базы с коллектором известно как соединение коллектор-база .

Терминалы BJT

Есть три терминала BJT.Эти терминалы известны как коллектор , эмиттер и основание . Эти терминалы кратко описаны здесь.

Эмиттер

Эмиттер — это часть на одной стороне транзистора, которая испускает электроны или дырки в две другие части. База всегда имеет обратное смещение по отношению к эмиттеру, так что она может излучать большое количество основных несущих . Это наиболее сильно легированная область БЮТ. Переход эмиттер-база всегда должен иметь прямое смещение в транзисторах PNP и NPN.Эмиттер подает электроны к переходу эмиттер-база в NPN, в то время как он подает дырки в тот же переход в транзисторе PNP.

Коллектор

Часть на противоположной стороне эмиттера, которая собирает излучаемые носители заряда (то есть электроны или дырки), известна как коллектор . Коллектор сильно легирован, но уровень легирования коллектора находится между низким уровнем легирования базы и сильнолегированным уровнем эмиттера. Коллектор-база всегда должен иметь обратное смещение в транзисторах PNP и NPN.Причиной обратного смещения является удаление носителей заряда (электронов или дырок) из перехода коллектор-база. Коллектор NPN-транзистора собирает электроны, испускаемые эмиттером. Находясь в транзисторе PNP, он собирает дыры, испускаемые эмиттером.

База

База является средней частью между коллектором и эмиттером и образует между ними два PN перехода. Основание — это наиболее слаболегированная часть БЮТ. Средняя часть БЮТ позволяет ему управлять потоком носителей заряда между эмиттером и коллектором.Переход база-коллектор показывает высокое сопротивление, потому что это соединение с обратным смещением.

Тип BJT

Это трехуровневое устройство, образованное встречным соединением, имеет определенные имена. Это может быть погода PNP или NPN . Оба соединения здесь ненадолго не используются.

Конструкция PNP

В биполярном транзисторе PNP полупроводник N-типа зажат между двумя полупроводниками P-типа. Транзисторы PNP могут быть сформированы путем соединения катодов двух диодов.Катоды диодов соединены вместе в общей точке, известной как база . В то время как аноды диодов, которые находятся на противоположных сторонах, известны как коллектор и эмиттер .

Переход эмиттер-база имеет прямое смещение, а переход коллектор-база — обратное смещение. Итак, в типе PNP ток течет от эмиттера к коллектору. Эмиттер в этом случае имеет высокий потенциал как по отношению к коллектору, так и по отношению к базе.

Конструкция NPN

Тип NPN прямо противоположен типу PNP.В биполярном транзисторе NPN полупроводник P-типа зажат между двумя полупроводниками N-типа. Когда аноды двух диодов соединены вместе, он образует NPN-транзистор. Ток будет течь от коллектора к эмиттеру, потому что вывод коллектора более положительный, чем эмиттер в NPN-соединении.

Разница между символами PNP и NPN — это стрелка на эмиттере, которая показывает направление протекания тока. Ток будет течь либо от эмиттера к коллектору, либо от коллектора к эмиттеру.Стрелка на PNP-транзисторе направлена ​​внутрь, что показывает протекание тока от эмиттера к коллектору. В случае коллектора NPN стрелка направлена ​​наружу, что показывает поток тока от коллектора к эмиттеру.

Работа BJT

Слово «транзистор» — это комбинация двух слов: «Trans» (преобразование) и «istor» (варистор). Значит, транзистор может изменять свое сопротивление. Сопротивление изменяется таким образом, что оно может действовать как изолятор или проводник, подавая небольшое напряжение сигнала.Эта изменяющаяся способность позволяет ему работать как «усилитель » или «коммутатор ». Его можно использовать либо как переключатель, либо как усилитель одновременно. Следовательно, для выполнения указанной операции BJT может работать в трех разных регионах.

Активная область:

В активной области один из переходов находится в прямом смещении, а другой — в обратном. Здесь базовый ток I _b может использоваться для управления величиной тока коллектора I _c .Следовательно, активная область используется для целей усиления, где BJT действует как усилитель с коэффициентом усиления β , используя уравнение;

i _c = β x I _b

Он также известен как линейная область . Эта область находится между областью отсечки и областью насыщения . В этой области происходит нормальная работа БЮТ.

Область насыщения:

В области насыщения оба перехода BJT находятся в прямом смещении.Эта область используется для включенного состояния переключателя, где;

i _c = i _sat

I _sat — это ток насыщения, и это максимальная величина тока, протекающего между эмиттером и коллектором, когда BJT находится в области насыщения. Поскольку оба перехода находятся в прямом смещении, BJT действует как короткое замыкание.

Область отсечки:

В области отсечки оба соединения BJT имеют обратное смещение. Здесь BJT работает как выключенное состояние переключателя, где

i _c = 0

Работа в этой области полностью противоположна области насыщения.Внешние источники питания не подключены. Нет тока коллектора и, следовательно, нет тока эмиттера. В этом режиме транзистор действует как выключенное состояние переключателя . Этот режим достигается за счет уменьшения базового напряжения ниже, чем напряжение эмиттера и коллектора.

V _be <0,7

Принцип работы BJT

BJT имеет два соединения, образованных комбинацией двух стыковых PN-переходов. Переход база-эмиттер (BE) — это прямое смещение, а переход коллектор-эмиттер (CE) — обратное смещение.В BE-переходе потенциальный барьер уменьшается при прямом смещении. Итак, электроны начинают течь от вывода эмиттера к выводу базы. Поскольку база является слабо легированной клеммой, очень небольшое количество электронов из клеммы эмиттера объединяется с отверстиями на клемме базы. Из-за комбинации электронов и дырок начнет течь ток от клеммы базы, известный как Базовый ток (i _b ) . Базовый ток составляет всего 2% от тока эмиттера I _e , в то время как оставшиеся электроны будут течь из коллекторного перехода обратного смещения, известного как Коллекторный ток ( i _c ).Полный ток эмиттера будет комбинацией тока базы и тока коллектора, заданной формулой;

i _e = i _b + i _c

Где i _e приблизительно равно i _c , потому что I _b составляет почти 2% от I _C .

Конфигурация BJT

BJT — это трехконтактное устройство, поэтому существует три возможных способа подключения BJT в цепи, при этом одна клемма является общей среди других.Другими словами, один терминал является общим между входом и выходом. Каждое соединение по-разному реагирует на входной сигнал, как показано в таблице ниже.

9067 Высокий

Общая базовая конфигурация:

В общей базовой конфигурации базовая клемма является общей между входными и выходными сигналами.Входной сигнал подается между базой и выводом эмиттера, а выходной сигнал — между базой и выводом коллектора.

Выходной сигнал на стороне коллектора меньше входного сигнала на эмиттере. Таким образом, его коэффициент усиления меньше 1. Другими словами, он « ослабляет» сигнал.

Он имеет неинвертирующий выход, что означает, что и входные, и выходные сигналы синфазны . Этот тип конфигурации обычно не используется из-за высокого коэффициента усиления по напряжению.

Из-за очень высокочастотной характеристики эта конфигурация используется для одноступенчатого усилителя. Эти одноступенчатые усилители можно использовать как усилитель радиочастоты, микрофонный предусилитель.

Коэффициент усиления общей базовой конфигурации

Общая конфигурация эмиттера

Как следует из названия, в общем эмиттере эмиттер является общим между входом и выходом.Входной сигнал применяется между базой и эмиттером, а выходной — между коллектором и эмиттером. Это можно просто распознать, посмотрев на схему. Если эмиттер заземлен, а вход и выход снимаются с базы и коллектора соответственно.

Эта конфигурация имеет максимальный ток и усиление мощности среди всех трех конфигураций. Причина в том, что вход находится в переходе с прямым смещением, поэтому его входное сопротивление очень низкое ().В то время как выход берется из перехода обратного смещения, поэтому его выходное сопротивление очень высокое.

Ток эмиттера в этой конфигурации равен сумме токов базы и коллектора. Задано в уравнении как;

I _e = i _c + i _b

Где i _e — ток эмиттера

Эта конфигурация имеет высокий коэффициент усиления по току, который составляет i _c / i _b . Причина такого огромного увеличения тока в том, что сопротивление нагрузки последовательно соединено с коллектором. Из уравнения видно, что незначительное увеличение базового тока приведет к чрезвычайно высокому току на выходной стороне.

Эта конфигурация действует как инвертирующий усилитель, в котором выходной сигнал полностью противоположен по полярности входному сигналу. Следовательно, он сдвигает выходной сигнал на 180 ° по отношению к входному сигналу.

Конфигурация с общим коллектором

Конфигурация с общим коллектором, известная как повторитель напряжения или эмиттерный повторитель , имеет заземленный коллектор.В конфигурации с общим коллектором клемма коллектора заземлена на источник питания. Таким образом, клемма коллектора является общей как для входа, так и для выхода. Выходной сигнал берется с клеммы эмиттера с последовательно подключенной нагрузкой, в то время как входной сигнал подается непосредственно на клемму базы.

Обладает высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением. Это позволяет ему работать как согласователь импеданса. Таким образом, эта конфигурация очень полезна в технике согласования импеданса.

BJT Biasing

Процесс установки уровней напряжения или тока постоянного тока транзистора таким образом, чтобы обеспечить надлежащее усиление подаваемого входного сигнала переменного тока.При дальнейшем уточнении, смещение — это метод, используемый для предотвращения работы транзистора либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения.

Чтобы сохранить выходной сигнал без потерь после усиления, необходимо правильное смещение. Работа в установившемся режиме в основном зависит от тока коллектора ( i _c ), тока базы ( i _b ) и напряжения между коллектором и эмиттером ( В, _ce ). Если транзистор предназначен для правильной работы в качестве усилителя.Затем эти параметры должны быть выбраны правильно, что известно как смещение транзистора . Целью смещения транзистора является достижение известной рабочей точки покоя или Q-точки для BJT для получения неискаженного выходного сигнала. Q2 , приведенное на приведенном выше графике, не является правильной точкой q и приводит к ограничению верхней части выходного сигнала.

Типы смещения

Без смещения транзистор будет работать как изолятор или проводник.Итак, для правильной цели усиления BJT смещается с помощью различных методов. Хотя существует множество различных техник, но вкратце обсуждаются лишь некоторые из наиболее распространенных.

Фиксированное смещение

Один источник питания используется как для коллектора, так и для базы. В конфигурации с фиксированным смещением базовый ток BJT остается постоянным независимо от входного постоянного напряжения (V _cc ). Это зависит от выбора резистора таким образом, чтобы точка Q оставалась фиксированной и, следовательно, известна как конфигурация с фиксированным смещением .Значение резистора смещения можно найти по номеру

(V _cc -V _be ) / I _b .

, где В _будет = 0,7 В для стандартных транзисторов и

I _b = I _c / β .

Преимущества фиксированного смещения

Обсуждаются некоторые преимущества этой схемы.

• Нет эффекта нагрузки: Нет эффекта нагрузки.Где эффект нагрузки можно определить как воздействие нагрузки на источник. Используя эту схему для смещения, мы можем избавиться от понижающего уровня напряжения источника напряжения.
• Простая схема: Схема очень проста, поскольку требует только одного постоянного резистора RB.
• Простой расчет: Метод расчета очень прост.

Фиксированное смещение с сопротивлением эмиттера

Это модифицированная форма фиксированного смещения цепи, в которой внешнее сопротивление подключено к выводу эмиттера.Эта схема требует дополнительного резистора для эмиттера, обеспечивающего отрицательную обратную связь.

Напряжение смещения В _BB -В _BE = I _B R _B + I _E R _E должно появиться поперек RE установить I _E ≈I _c .

Цепь фиксированного смещения с сопротивлением эмиттера

Преимущества фиксированного смещения с конфигурацией эмиттера

• Отсутствие теплового разгона: Недостаток теплового отклонения при фиксированном смещении можно преодолеть с помощью фиксированного смещения с эмиттером конфигурация сопротивления.Термический разгон можно определить как увеличение тока коллектора при повышении температуры. Это вызывает самоуничтожение из-за перегрева, вызванного перегрузкой по току.
• Проблема с этой конфигурацией заключается в том, что она снижает коэффициент усиления усилителя BJT. Эту проблему очень легко решить, обойдя сопротивление эмиттера.

Смещение коллектора к базе

Резистор базы подключается к клемме коллектора при этом типе смещения. Эта конфигурация стабилизирует рабочую точку и предотвращает тепловой пробой за счет использования отрицательной обратной связи.Эта конфигурация также является улучшенной версией конфигурации с фиксированным смещением. Сопротивление смещения подключено между коллектором и базой, которые обеспечивают путь обратной связи. Смещение от коллектора к основанию — это улучшенный метод по сравнению с методом фиксированного смещения.

Эта конфигурация также известна как схема обратной связи со смещением напряжения . Потому что Rb напрямую появляется на выходе и на входе. Другими словами, часть вывода возвращается на вход. Значит, в цепи существует отрицательная обратная связь.

Если есть изменение бета из-за изменения от детали к детали или повышения температуры бета и I _co , то ток коллектора пытается увеличиться дальше, из-за чего падение напряжения на R _c увеличивается.В результате уменьшается V _ce и I _b . Следовательно, окончательное значение коллектора I _c поддерживается схемой, которая поддерживает фиксированную точку Q.

Эта схема также известна как схема смещения обратной связи по напряжению , потому что R _b появляется непосредственно на входе и выходе в этой цепи. увеличение тока коллектора уменьшает ток базы.

Делитель напряжения смещения или делитель потенциала

Для этого типа используются два внешних резистора R ₁ и R ₂ .Напряжение на R ₂ смещает в прямом направлении эмиттерный переход. При правильном выборе R ₁ и R ₂ рабочая точка транзистора может быть сделана независимой от Beta. Смещение делителя потенциала — самый популярный и используемый метод смещения транзистора. Эмиттерный диод смещен в прямом направлении, контролируя падение напряжения на R ₂ .

R _b = R ₁ || R ₂

В цепи смещения делителя напряжения значение R _b равно параллельной комбинации R ₁ и R ₂ .

Схема смещения делителя напряжения:

Преимущество смещения делителя напряжения

Независимо от бета: Основным преимуществом схемы смещения делителя напряжения является то, что транзистор больше не будет зависеть от бета-тестирования. Причина в том, что напряжения на клеммах транзистора, то есть напряжения коллектора, эмиттера и базы, будут зависеть от внешней цепи. Сопротивление эмиттера R _e обеспечивает стабильность усиления, несмотря на колебания бета.

Ограничения BJT

Вот некоторые ограничения биполярного переходного транзистора;

• Громоздкие: BJT громоздки, требуют больше места и, следовательно, очень редко используются в производстве интегральных схем (ИС).
• Низкая частота переключения: его время переключения очень низкое, что является еще одной причиной его редкого использования в IC По сравнению с MOSFET частота очень низкая
• Ток утечки: Токов утечки с BJT достаточно, чтобы они нельзя использовать для высокой частоты.
• Температурная стабильность BJT: по сравнению с другими транзисторами, термическая стабильность BJT очень низкая, и это устройство шумно.
• Температурный разгон: BJT страдает от проблемы теплового разгона, которая приводит к выделению избыточного тепла. Другими словами, это вызывает самоуничтожение. Поскольку выделяемое тепло равно I ² Таким образом, избыточный ток вызовет чрезмерное тепло, которое сожжет BJT.
• Ранний эффект: Ток от эмиттера к коллектору управляется током базы.Если ширина основания сдвинута к нулю, известному как пробойника, , то стык коллектора и эмиттера соприкасается друг с другом. После этого от эмиттера к коллектору начинает течь огромный ток, который не может контролироваться током базы. Этот выход из-под контроля известен как ранний эффект и является одним из основных ограничений среди ограничений BJT.

Уязвимость

Радиационное повреждение вызывает транзистор, когда транзисторы подвергаются воздействию ионизирующего излучения.Срок службы неосновного носителя уменьшается после воздействия излучения, что приводит к постепенной потере усиления транзистора.

Транзистор имеет номинальную мощность и напряжение обратного пробоя , при превышении которого BJT может не работать. Когда BJT работают за пределами своей номинальной мощности или напряжения обратного пробоя, BJT не будет работать должным образом или может выйти из строя.

В случае обратного смещения переход эмиттер-база вызовет лавинный пробой , который необратимо повредит коэффициент усиления по току биполярного переходного транзистора.

Преимущества BJT

• Ширина полосы большого усиления: Ширина полосы усиления — это разница между максимальной и минимальной частотой среза. Коэффициент усиления на частоте среза 0,7. При дальнейшем увеличении или уменьшении частоты от максимальной и минимальной частоты среза соответственно, усиление уменьшается, что неприменимо. Таким образом, BJT предлагает широкий диапазон частот, предлагая большее усиление, чем 0,7. Следовательно, BJT имеет огромную полосу усиления .
• Низкие прямые падения напряжения: BJT имеют прямое падение напряжения 0,6 В, , что является очень низким и очень важным моментом. Это имеет большое значение, потому что большее прямое напряжение вызовет ненужные потери мощности в соответствии с P = VI . Это означает, что для того же типа нагрузки устройство с высоким прямым падением напряжения вызовет ненужные потери мощности.
• Пара Дарлингтона: Благодаря низкому выходному сопротивлению и высокому входному сопротивлению, BJT может обеспечить достойное усиление по току .
• Долгий срок службы: BJT имеют относительно долгий срок службы. Устройство нагноивается, потому что ток насыщения увеличивается с течением времени. Хотя для решения этой проблемы и дальнейшего увеличения срока службы устройства могут использоваться различные методы смещения.

Применение BJT

Вот некоторые из применений биполярного переходного транзистора;

• Преобразователи: BJT могут использоваться в подавляющем большинстве преобразователей.Эти преобразователи могут быть разных типов, например, инверторы, понижающие преобразователи, повышающие преобразователи или любые DC-DC , DC-AC , AC-DC или AC-AC
• Датчики температуры: Определение температуры — одно из других приложений BJT. Если это может быть найдено по двум напряжениям на двух разных уровнях в известном соотношении, вычитаются
• Высокая управляемость : Высокая управляемость. Для обеспечения возможности работы с высоким напряжением или током устройства подключаются последовательно и параллельно, соответственно.Но всегда учитываются возможности управления отдельными устройствами.
• Высокочастотный режим: BJT могут работать на очень высокой частоте. Частота BJT для слабого сигнала намного выше, чем его частота переключения, в основном из-за задержки сохранения. Время хранения 2N2222 составляет 310 нс, таким образом, максимальная частота переключения составляет около 3 МГц.
• Цифровой переключатель : Семейство цифровых логических схем включает логику с эмиттерной связью, используемую в BJT в качестве цифрового переключателя.
• Колебательный контур : Они предпочтительны в колебательных контурах.
• Машинки для стрижки: BJT могут использоваться в схемах отсечения для изменения формы волн. Его можно использовать как простой диод для ограничения, но проблема с диодом заключается в том, что диод не управляется.
• Демодулятор и модулятор: BJT могут использоваться в схемах демодуляции и модуляции. Биполярные транзисторы все еще используются в очень старой известной методике модуляции, известной как « Амплитудная модуляция ».
• Схемы обнаружения : BJT могут использоваться в схемах обнаружения. BJT может быть новым типом полупроводникового датчика для измерения дозы ионизирующего излучения.
• Усилители: Одним из наиболее важных применений BJT является усиление, когда он используется в схеме усилителя для усиления слабых сигналов. например, в усилителях звука, эти крошечные компоненты усиливают очень слабый аудиосигнал до слышимого диапазона.
• Электронные переключатели: Может использоваться как электронный переключатель.BJTS используются в инверторе для изменения направления постоянного тока на переменный ток.
• Автоматический выключатель: Может использоваться вместо ручного выключателя в электрической цепи. выходной сигнал датчиков иногда бесполезен в электрических цепях, потому что эти сигналы очень низкие. Однако эти сигналы станут полезными, если они управляют BJT. Поскольку BJT работает на слабых сигналах. Тогда эти переключатели BJT могут работать с большими нагрузками, включая двигатели.

Связанные сообщения:

Руководство по выбору силовых биполярных транзисторов

Силовые биполярные транзисторы — это полупроводники, в которых базовый слой n-типа или p-типа зажат между эмиттерным и коллекторным слоями противоположного типа.Доступны две полярности: PNP и NPN.

В обоих вариантах переходы между полупроводниковыми секциями усиливают слабые входящие сигналы. Кроме того, толстая и низколегированная область коллектора приводит к большому запирающему напряжению.

Обычно силовые биполярные транзисторы работают при более низких плотностях тока, чтобы улучшить рассеиваемую мощность на единицу площади. Устройства большего размера используются с большими токами. Кремний — наиболее часто используемый материал из-за его высокой теплопроводности и относительно низкой стоимости.Карбид кремния дает преимущества в рабочих характеристиках, но является более дорогим материалом.

Технические характеристики

Технические характеристики силовых биполярных транзисторов включают:

• Напряжение пробоя коллектор-эмиттер — это максимально допустимое значение напряжения, которое может применяться непрерывно в обратном направлении коллекторного перехода при открытом эмиттере.

• Напряжение пробоя коллектор-база при разомкнутом выводе эмиттера.

• Максимальный ток коллектора — это максимальный ток, который может выдержать коллектор при активном транзисторе.

• Произведение коэффициента усиления по току на ширину полосы — это частота, на которой статический коэффициент передачи прямого тока равен единице.

• Статический коэффициент передачи прямого тока , который также известен как коэффициент усиления по току с общим эмиттером, представляет собой отношение входного постоянного тока и выходного постоянного тока.

• Рассеиваемая мощность , общая потребляемая мощность устройства, обычно измеряется в ваттах (Вт) или милливаттах (мВт).

• Другие технические характеристики биполярных транзисторов включают:

  • Прирост мощности

  • Выходная мощность

  • Диапазон температур

Некоторые устройства поддерживают определенный диапазон температур и обладают механическими и электрическими характеристиками, подходящими для коммерческого, промышленного или автомобильного применения.Другие силовые биполярные транзисторы соответствуют требованиям военных спецификаций (MIL-SPEC).

Типы упаковки

Базовые типы корпусов ИС для силовых биполярных транзисторов: контур транзистора (TO), малый контур (SO) и транзистор с малым контуром (SOT).

Для каждого типа упаковки доступно множество вариантов. Контурные пакеты транзисторов включают:

• TO-92, одинарный линейный блок, часто используемый для маломощных устройств

• TO-220, который подходит для силовых устройств большой мощности, среднего тока и с быстрым переключением.

• TO-263, версия корпуса TO-220 для поверхностного монтажа.

Пакеты транзисторов малого размера включают:

• SOT23, который часто используется в бытовой технике, офисном и промышленном оборудовании, персональных компьютерах, принтерах и коммуникационном оборудовании.

• SOT89, пластиковый корпус для поверхностного монтажа с тремя выводами и площадкой коллектора для хорошей теплопередачи.

• SOT223, герметичный корпус, обеспечивающий отличную производительность в условиях высоких температур и влажности.

Типы корпусов ИС для IGBT также включают дискретный или декаваттный корпус (DPAK) и плоский корпус (FPAK).

Способы упаковки

Методы упаковки силовых биполярных транзисторов включают в себя катушку с лентой, направляющую, объемную упаковку и ламповую технологию.

• Катушка с лентой Метод упаковывает компоненты в ленточную систему путем наматывания определенной длины или количества для транспортировки, обработки и конфигурирования в стандартном для отрасли автоматизированном оборудовании для сборки плат.

• Rail , еще один стандартный метод упаковки, обычно используется только в производственных условиях.

• Массовая упаковка Устройства распределяются как отдельные части, а компоненты лотков доставляются в лотках.

• Трубчатый или стержневой магазин Метод используется для подачи силовых биполярных переходных транзисторов в автоматические установочные машины для сквозного или поверхностного монтажа.

Стандарты

• IEC 60747-7 — Полупроводниковые приборы. Дискретные устройства. Часть 7. Биполярные транзисторы.
• JEDEC JESD 24-4 — Измерение теплового импеданса биполярных транзисторов (метод дельта-база-эмиттер)

Список литературы

Кредиты изображений:

Motorola | NXP | Jameco

Схема транзистора «Классификация» | Основы электроники

Классифицируется по форме.

Размер и форма транзистора определяются потребляемой мощностью и способом монтажа. Транзисторы можно разделить на выводы с выводами и на поверхность.

Типовые формы транзисторов

(На рисунках показаны виды в разрезе)

Миниатюрный транзистор поверхностного монтажа

Транзистор вставного типа

Классификация по конструкции

Транзисторы

обычно делятся на два основных типа в зависимости от их конструкции.Эти два типа представляют собой транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).

Биполярные транзисторы

Слово «биполярный» состоит из двух корневых слов. Би (что означает «два») и полярный (что означает «противоположности»). Биполярный транзистор — это транзистор, в котором ток через транзистор передается через отверстия (положительная полярность) и электроны (отрицательная полярность). Транзисторы с биполярным переходом были первым типом транзисторов, которые начали массово производиться в 1947 году в виде транзисторов с точечным контактом (Bell Labs).Они представляют собой комбинацию двух переходных диодов и образованы либо из тонкого слоя полупроводника p-типа, зажатого между двумя полупроводниками n-типа (транзистор n – p – n), либо из тонкого слоя полупроводника n-типа, зажатого между два полупроводника p-типа (транзистор ap – n – p).

полевые транзисторы

Полевые транзисторы (полевые транзисторы) обычно можно разделить на три различных типа; полевые транзисторы переходного типа, полевые транзисторы типа MOS (металл-оксид-полупроводник) и полевые транзисторы типа MES (металл-полупроводник). Полевые транзисторы переходного типа в основном используются в аналоговых схемах, например, в звуковом оборудовании, а полевые транзисторы типа МОП используются в основном в цифровых ИС, таких как те, которые используются в микрокомпьютерах.Полевые транзисторы типа MES используются для усиления микроволн, например, в приемопередатчиках спутникового вещания.

Классификация по допустимой мощности

Существует две широких классификации транзисторов в зависимости от их допустимой мощности: малосигнальные транзисторы и силовые транзисторы. Эти классификации основаны, прежде всего, на максимальном номинальном значении рассеиваемой мощности коллектора Pc.

Малосигнальные транзисторы

Это транзисторы, у которых максимальный ток коллектора (IC (max)) составляет около 500 мА или меньше, а максимальная рассеиваемая мощность коллектора (Pc (max)) меньше 1 Вт.Эти транзисторы называются малосигнальными транзисторами, чтобы отличать их от силовых транзисторов, и имеют то свойство, что они, как правило, изготовлены из эпоксидной смолы.

Силовые транзисторы

Если Pc транзистора составляет 1 Вт или более, его обычно классифицируют как силовой транзистор. По сравнению с малосигнальными транзисторами, силовые транзисторы имеют больший максимальный ток коллектора, максимальную рассеиваемую мощность коллектора, а также имеют больший размер для удовлетворения тепловыделения. Обычно они экранированы металлом или имеют конструкцию с теплоизлучающими ребрами.

В Японии транзистор называют «камнем». Слово «транзистор» — это комбинация передачи и резистора. Поскольку транзистор сделан из кремния, который является основным элементом всех горных пород и камней на Земле, многие японские дизайнеры называют транзистор камнем.

Классификация по типу интеграции

Помимо транзисторов дискретного типа, ROHM также производит композитные транзисторы. Они объединяют несколько транзисторов вместе, чтобы удовлетворить различные потребности пользователей.К ним относятся цифровые транзисторы со встроенными резисторами, массивы транзисторов, состоящие из нескольких транзисторов в одном корпусе, и транзисторные блоки со встроенными простыми схемами.

Дискретные транзисторы

Это транзисторы в индивидуальной упаковке. Они становятся менее распространенными, поскольку подавляющее большинство транзисторов в настоящее время производится в интегральных схемах вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другими электронными компонентами для создания законченных электронных схем.

Составные транзисторы

Составной транзистор (иногда известный как транзистор Дарлингтона) представляет собой комбинацию двух или более транзисторов (обычно транзисторов с биполярным переходом) с целью увеличения коэффициента усиления по току.

* Цифровые транзисторы

Цифровой транзистор — это биполярный транзистор со встроенными резисторами. Это стандартные транзисторы, которые используются в схемотехнике.

Транзистор

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Биполярный переходный транзистор (BJT)

(Внешняя ссылка в Википедии)

Биполярный переходный транзистор (BJT) имеет три терминала, подключенных к трем.
легированные полупроводниковые области.В NPN-транзисторе тонкий и слегка легированный
Основание P-типа зажато между сильно легированным эмиттером N-типа
и другой коллектор N-типа ; в то время как в транзисторе PNP тонкий и
легированный N-тип основание зажато между сильно легированным P-типом
Эмиттер и другой коллектор П-типа . В дальнейшем мы будем
рассматривать только NPN BJT.

На многих схемах транзисторных цепей (особенно при наличии
большое количество транзисторов в схеме) кружок в условном обозначении
транзистор отсутствует.На рисунках ниже показано поперечное сечение двух
Транзисторы NPN. Обратите внимание, что хотя и коллектор, и эмиттер
Транзисторы изготовлены из полупроводникового материала N-типа, полностью
разная геометрия и поэтому не подлежат замене местами.

Все ранее рассмотренные компоненты (резистор, конденсатор, катушка индуктивности и
диод) имеют два вывода (вывода) и поэтому могут характеризоваться
единственное соотношение между проходящим током и напряжением
через два отведения.Иначе транзистор — это трехконтактный компонент,
которую можно рассматривать как двухпортовую сеть с входным портом и
выходной порт, каждый из которых образован двумя из трех терминалов и характеризуется
соотношением входных и выходных токов и напряжений.

В зависимости от того, какая из трех клемм используется в качестве общей клеммы, существует
может быть три возможных конфигурации для двухпортовой сети, образованной
транзистор:

• Общий эмиттер (CE),
• Общая база (CB),
• Коллектор общий (СС).

• Конфигурация Common-Base (CB)

  Конфигурацию CB можно рассматривать как схему с 2 портами. Вход
  Порт образован эмиттером и базой, выходной порт образован
  коллектор и база. Применяются два напряжения и
  соответственно к эмиттеру и коллектору, относительно
  общая база, так что соединение BE смещено вперед, в то время как
  Переход CB имеет обратное смещение.

  Полярность и направление, связанные с
  PN-переходы между E и B такие же, как и связанные с
  диод, полярность напряжения: положительный на P, отрицательный на N, ток
  направление: от P до N, но и направление
  связаны с PN-переходом между базой и коллектором.
  определяется противоположным образом.

  Поведение NPN-транзистора определяется двумя его PN-переходами:

  • PN-переход база-эмиттер (BE) с прямым смещением позволяет
    основные носители заряда, электроны, в эмиттере N-типа, чтобы идти
    через PN-переход, чтобы добраться до базы P-типа, образуя
    эмиттерный ток.

  • Поскольку основание тонкое и слегка легированное, только небольшое количество
    электроны из эмиттера (например, 1%) объединяются с
    большинство носителей, отверстия, в основании P-типа для формирования основания
    ток .Процент зависит от легирования и геометрии
    материала.

  • Большая часть электронов из эмиттера (например, 99%), теперь
    неосновные носители в базе P-типа, могут пройти через обратный
    смещенный PN-переход коллектор-база для прихода к коллектору N-типа
    формирование коллекторного тока
    .

  Коэффициент усиления по току или коэффициент передачи тока этой цепи выключателя,
  обозначается, определяется как отношение между током коллектора
  рассматривается как выход, а ток эмиттера рассматривается как
  Вход:

  e.грамм.

  (8)

  т.е.
  

  Соотношения между током и напряжением как на входе
  и выходные порты описываются следующими входами и выходами
  характеристики.

  • Входные характеристики:

    Входной ток является функцией, а также входного
    напряжение, которое намного преобладает:

    (10)

    Обратите внимание, что это мало влияет на.
    Вот и связанный с PN-переходом эмиттер-база
    удовлетворяют соотношению для диода:

    (11)

    Напряжение на смещенном в прямом направлении PN-переходе можно приблизительно определить
    по
    .

  • Выходные характеристики:

    Выходной ток зависит от выходного напряжения.
    а также входной ток, который намного преобладает:

    (12)

    As, т.е. переход CB обратный
    предвзято, ток зависит только от. Когда ,

    ток, вызванный пересечением неосновных носителей заряда
    PN-переход. Это похоже на диод ток-напряжение.
    характеристики, показанные ранее, за исключением того, что обе оси перевернуты (
    полярность и направление противоположно определены).Когда увеличивается,
    является
    соответственно увеличился. Однако, поскольку выше не вызывает
    больше электронов из эмиттера, на это мало влияет.

    Обратите внимание, что когда PN-переход между базой и коллектором
    не смещен (закорочен), все равно ненулевой коллектор
    ток, образованный электронами, выходящими из эмиттера,
    через оба PN-перехода, чтобы сформировать ток замкнутого контура.

• Конфигурация с общим эмиттером (CE)

  Два напряжения и приложены соответственно к базе
  и коллектор по отношению к общему эмиттеру.Обычно

  , т.е. переход BE смещен вперед, в то время как CB
  переход имеет обратное смещение, как и конфигурация CB. Напряжения
  конфигураций CB и CE связаны между собой:

  или

  (13)

  Конфигурацию CE можно рассматривать как схему с 2 портами. Вход
  Порт образован эмиттером и базой, выходной порт образован
  коллектор и эмиттер. Текущее усиление цепи CE, обозначенное
  по, определяется как отношение между током коллектора
  рассматривается как выход, а базовый ток — как вход:

  (14)

  Например, если
  , потом
  .

  Эти два параметра и связаны любым из
  следующий:

  (15)

  Соотношения между током и напряжением как на входе
  и выходные порты описываются следующими входами и выходами
  характеристики.

Соотношение между входным и выходным токами CB и CE
конфигурации приведены ниже:

• Общая база:

  
  

• Общий эмиттер:

  
  

Коллекторные характеристики с общей базой (CB) и с общим эмиттером
(CE) конфигурации имеют следующие отличия:

• В цепи выключателя
  немного меньше, а
  в цепи CE
  намного больше, чем.
• В цепи выключателя, когда; в то время как в цепи CE
  когда (как
  имеет подавляющий эффект).
• Увеличено немного увеличится но больше
  сильно увеличить
  , тем самым вызывая больше
  значительно увеличился.
• в CB является функцией двух переменных и,
  но первое гораздо более значимо, чем второе.
  в CE является функцией двух переменных и,
  но первое гораздо более значимо, чем второе.
• в CB является функцией двух переменных и.Когда маленький, его небольшое увеличение вызовет значительное увеличение
  из . Но его дальнейшее увеличение не вызовет значительных изменений в должной мере.
  до насыщения (все доступные носители заряда движутся со скоростью насыщения
  прибыть в коллектор C),
  в основном определяется.
• в CE является функцией двух переменных и.
  Когда мал (
  ), его небольшое увеличение вызовет
  значительное увеличение. Но когда
  , его дальнейшее увеличение
  не вызовет больших изменений из-за насыщения (весь доступный заряд
  носители движутся со скоростью насыщения и достигают коллектора C),

  в основном определяется.