BJT: всичко, което трябва да знаете за биполярния транзистор

В нашия раздел електронни компоненти Вече говорихме достатъчно за различните видове търговски транзистори. Сега е време да се задълбочим в един широко използван транзистор, това е семейството на BJT транзистори, биполярни транзистори, присъстващи толкова много в много електронни устройства, които използваме ежедневно.

Значи можеш научете повече за тези транзистори и разликите с еднополярните...

Какво е полупроводник?

Лос полупроводници Те са материали, които имат електрическа проводимост между тази на проводниците и тази на изолаторите. За разлика от металите (добри проводници) и неметалите (изолатори или диелектрици), полупроводниците заемат уникална позиция, която им позволява да бъдат манипулирани, за да контролират потока на електрически ток.

Su кристална структура, обикновено съставен от елементи като силиций или германий, е от съществено значение за разбирането на неговото поведение. Атомите на тези материали образуват кристална структура, в която електроните се споделят между атомите в енергийни ленти. Валентната лента съдържа електрони, които са тясно свързани с атомите, докато лентата на проводимост съдържа електрони, които могат да се движат свободно.

Лос полупроводникови материали Те са от съществено значение при производството на модерни електронни устройства. Силицият, като един от най-използваните полупроводници, е повсеместно разпространен в индустрията и формира основата на чипове и микропроцесори. В допълнение към силиция, германият е друг често срещан полупроводников материал, който се използва в по-стари технологии. Полупроводникови съединения като галиев арсенид (GaAs) и фосфорен също придобиха значение, особено във високочестотни и оптоелектронни приложения. Тези материали позволяват създаването на устройства като светоизлъчващи диоди (LED), високочестотни транзистори и усъвършенствани сензори, демонстрирайки гъвкавостта и жизнеността на полупроводниците в челните редици на технологичните иновации.

Товарни превозвачи и електронно управление

La способността на полупроводниците да провеждат електричество се крие в способността му да генерира носители на заряд. Носителите на заряд могат да бъдат отрицателно заредени електрони или положително заредени "дупки", които са резултат от електрони, които са били изместени от валентната лента към проводимата лента.

Когато се приложи напрежение към полупроводник, електроните може да се премести от валентната зона към проводимата зона, създавайки електрически ток. Това явление е известно като електронна проводимост и е от съществено значение за работата на електронните устройства.

Допанти (примеси)

За подобряване и контрол на електрическите свойства на полупроводниците, Преднамерените примеси се въвеждат в стъклото чрез процес, наречен допинг. Допантните атоми могат да бъдат от донорен тип (добавяне на допълнителни електрони) или от акцепторен тип (създаване на дупки), т.е. първите биха били така наречените N-тип полупроводници, а вторите P-тип полупроводници.

Добавките въвеждат допълнителни енергийни нива в забранена група, което позволява по-голям контрол върху електронното управление. Някои често срещани примери за добавки са фосфор (донор) и бор (акцептор) за силиций. По този начин могат да бъдат създадени зони или кръстовища, за да се създадат устройства като диод, който е основно единичен PN преход, или полупроводници, които обикновено са три зони, както ще видим по-късно.

Видове полупроводници: собствени и външни

От друга страна, за да разберете BJT, също е важно да знаете какво видове полупроводници Те съществуват, като например:

• Вътрешен: Когато към полупроводника не се добавят примеси, той се класифицира като присъщ. В този случай електрическата проводимост се дължи единствено на топлинното генериране на носители на заряд (двойки електрон-дупка).
• външно: Те са резултат от умишлено допинг с примеси. N-тип (отрицателни) полупроводници се получават чрез добавяне на донорни добавки, докато p-тип (положителни) полупроводници се образуват с акцепторни добавки. Тези процеси позволяват електрическите свойства на полупроводниците да се регулират според специфичните нужди на приложенията.

Въведение в PN преходите

La PN кръстовище Това е основна концепция в полупроводниковата електроника, която поставя основата за създаването на устройства като диоди и транзистори. PN преход се образува, когато две области от полупроводников материал се сближат. Тези области са P-тип област (където концентрацията на положителни носители на заряд или дупки е преобладаваща) и N-тип област (където концентрацията на отрицателни носители на заряд или електрони е преобладаваща). Преходът между тези два региона създава уникален интерфейс със специални електрически свойства.

La образуване на PN преход Обикновено се случва чрез процес, наречен допинг, при който умишлено се въвеждат примеси в полупроводниковия материал. В областта от P-тип се използват акцепторни добавки (като бор), докато в областта от N-тип се използват донорни добавки (като фосфор), както споменах по-рано. Този процес създава градиент на концентрация на носители на заряд през кръстовището, като по този начин установява потенциалната бариера.

В cuanto др поведение на този PN преход, има уникални свойства, когато е поляризиран в различни посоки:

• En предна поляризация, се прилага напрежение в посока, която благоприятства протичането на ток през кръстовището. В този случай носителите на заряд се движат през потенциалната бариера, което позволява електрическа проводимост.
• Напротив, в обратна поляризация, приложеното напрежение работи срещу потенциалната бариера, възпрепятствайки протичането на ток. В това състояние PN преходът действа като диод, позволяващ проводимост в една посока и блокирайки я в обратната посока.

PN преходът е в основата на много електронни устройства. Диодите, например, се възползват от свойството на PN прехода да позволяват протичане на ток в едната посока и да го блокират в другата. Транзисторите, основни за цифровата логика и усилването на сигнала, също са изградени с помощта на различни PN преходи, както в случая на BJT, които могат да имат NPN или PNP преходи...

Какво е BJT транзистор?

El биполярен транзистор (BJT или биполярен транзистор) Това е електронно устройство в твърдо състояние, съставено от две много близки PN връзки, позволяващи увеличаване на тока, намаляване на напрежението и контрол на тока през неговите клеми. Проводимостта в този тип транзистори включва носители на заряд от двете полярности (положителни дупки и отрицателни електрони). BJT се използват широко в аналоговата електроника и някои цифрови електронни приложения, като TTL или BiCMOS технология.

La Историята на биполярните транзистори датира от 1947 г, когато Джон Бардийн и Уолтър Хаузър Братейн изобретяват биполярен транзистор с точков контакт в телефонната компания Bell. По-късно през 1948 г. Уилям Шокли разработи транзистора с биполярен възел. Въпреки че те са били от съществено значение в продължение на десетилетия, употребата им е намаляла в полза на CMOS технологията в цифровите интегрални схеми.

Структурата на BJT се състои от три региона:

• Емитерът (силно легиран и функционален като емитер на заряд)
• Основата (стеснява и отделя емитера от колектора)
• Колекторът (по-голямо разширение).

Епитаксиалното отлагане е обичайната производствена техника. При нормална работа преходът база-емитер е предубеден, докато преходът база-колектор е обратно предубеден. Принципът на действие включва Поляризация директна поляризация на прехода база-емитер и обратна поляризация на прехода база-колектор. Електроните се инжектират от емитера към колектора, което позволява усилване на сигнала. BJT се характеризира със своя нисък входен импеданс и може да бъде моделиран като източник на ток с контролирано напрежение или източник на ток с контролиран ток.

Работа на биполярен транзистор

Що се отнася до работата, имаме това в биполярен съединителен транзистор (BJT) в NPN конфигурация, Преходът база-емитер е поляризиран напред, а преходът база-колектор е поляризиран обратно.. Термичното разбъркване позволява на носителите на заряд от емитера да преминат потенциалната бариера емитер-база и да достигнат до колектора, задвижвани от електрическото поле между основата и колектора. При типична работа преходът база-емитер е предубеден, което позволява на електроните да бъдат инжектирани в базовата област и да пътуват към колектора. Базовата област трябва да е тънка, за да се сведе до минимум рекомбинацията на носителя, преди да се достигне връзката база-колектор. Токът колектор-емитер може да се контролира от тока база-емитер (контрол на тока) или от напрежението база-емитер (контрол на напрежението). В PNP транзистора е обратното...

Разлики с еднополярния транзистор

Транзисторите могат да бъдат класифицирани в две основни категории: биполярни и униполярни. The ключови разлики Това, което намираме между двете са:

• BJT или биполярно: Точно като униполярните транзистори, биполярните транзистори също имат положителни и отрицателни носители на заряд, тоест с P и N легирани региони в тяхната структура. Що се отнася до поляризацията, те могат да бъдат поляризирани директно или обратно, в зависимост от това какво е необходимо и могат да бъдат тип NPN или PNP. Що се отнася до режимите на работа, те могат да работят в активен режим, режим на изрязване и режим на насищане. Те се управляват по ток и имат усилване по ток, представено с буквата β (бета). Загубата на мощност в този случай е по-висока от тази на униполярните транзистори и нейната скорост обикновено е по-бавна от тази на униполярните транзистори. Поради това те често се използват в аналогови сигнални усилватели и нискочестотно превключване, наред с други. BJT са по-податливи на шум.
• FET или еднополюсен: Униполярните или полеви транзистори също използват носители на заряд, но тук имаме електрони или дупки, в зависимост от типа. Основната поляризация тук е обратната, а режимите на работа са предимно в наситеност. В този случай имаме транзистори с контролирано напрежение. Коефициентът на усилване на тока в този случай е представен от транспроводимост, загубата на мощност е по-малка, отколкото при биполярните, и те са по-бързи. Поради тази причина те често се използват за високочестотно превключване и цифрови схеми. Еднополярните са по-малко податливи на шум.

Тип BJT (NPN и PNP)

Както коментирах в няколко части на статията, има два основни типа на BJT транзистори:

• NPN транзистори: Те са част от един от двата основни типа биполярни транзистори, където буквите "N" и "P" показват основните носители на заряд, присъстващи в различните области на устройството. В момента повечето биполярни транзистори са от тип NPN, тъй като подвижността на електроните е по-висока от тази на "дупките" в полупроводниците, което позволява по-високи токове и по-високи работни скорости. Структурата на NPN транзистор се състои от слой от P-легиран полупроводников материал, наречен "основа", разположен между два слоя от N-легиран материал.В конфигурацията с общ емитер малък ток, протичащ в основата, се усилва при изход на колектора. Символът на транзистора NPN включва стрелка, сочеща към емитерния терминал и посоката на конвенционалния ток по време на активна работа на устройството.
• PNP транзистори: Вторият тип биполярен транзистор, те имат букви "P" и "N", които се отнасят до повечето заряди в различните региони на устройството. Макар и по-рядко срещани днес, PNP транзисторите се състоят от слой от полупроводников материал с добавка N между два слоя материал с добавка на P. При типична работа колекторът е свързан към земята, а емитерът е свързан към положителния извод на източника. захранване чрез външен електрически товар. Малък ток, протичащ в основата, позволява значително по-голям ток да тече от емитера към колектора. Стрелката на символа на PNP транзистора е разположена на емитерния терминал и сочи в посоката на конвенционалния ток по време на активна работа на устройството. Въпреки по-слабото им разпространение, NPN транзисторите са предпочитани в повечето ситуации поради по-добрата им производителност.

Можете да видите всички подробности в изображенията по-горе.

Приложения на BJT

Биполярни преходни транзистори (BJT) се използват в различни приложения в електрониката, вече коментирах някои случаи по-рано, но тук ви показвам списък с някои от основните приложения или употреби на тези транзистори:

• Усилване на сигнала: BJT обикновено се използват за усилване на слаби сигнали, като тези от сензори или микрофони, в аудио и радиочестотни вериги.
• Комутация: Те се използват за управление на превключване на ток в цифрови и логически вериги, като електронни превключватели, за да се реализират логически портове.
• Усилватели на мощност: Използват се в стъпала за усилване на мощността в аудио системи и RF (радиочестотни) усилватели. Всъщност, едно от първите приложения, за които са проектирани тези транзистори, беше за това, заменяйки предишните вакуумни тръби.
• Енергиен източник: Те могат да бъдат конфигурирани да извеждат постоянен ток, което е полезно в определени токови референтни вериги и приложения. Ще ги намерите и в системи за регулиране на напрежението или вериги за поддържане на постоянно напрежение на изхода на захранването.
• Осцилатори: Те се използват в осцилаторни вериги за генериране на периодични сигнали, като например в генератори на синусоиди.
• RF усилване: В комуникационните системи BJT се използват в етапи на усилване на радиочестотен сигнал.
• Амплитудна и честотна модулация: Те се използват в модулационни вериги за промяна на характеристиките на аудио или RF сигнали. Те могат също да бъдат внедрени в някои сензори или детектори за обработка на сигналите.

Как да проверите BJT транзистор

Проверката на BJT транзистор е важна, за да се гарантира правилното му функциониране. Ако искате да знаете как да го направите, ще ви трябва само мултицет или мултицет, който има тази функция, за да провери биполярни транзистори. И начинът да продължите е много прост, просто трябва да следвате следните стъпки:

• BJT NPN: Първо трябва да идентифицирате емитер (E), база (B) и колектор (C) терминали или щифтове, които вашият транзистор включва. В зависимост от модела можете да се консултирате с таблиците с данни за повече подробности, въпреки че е лесно да се разбере. След като идентифицирате клемите и мултиметъра под ръка, следващото нещо е просто да поставите правилно щифтовете в слотовете за тази цел. Ако вашият мултиметър няма тази функция, можете да използвате тази друга алтернатива:
  1. Поставете мултиметъра в режим на тестване на транзистора, т.е. завъртете колелото, за да изберете символа за измерване на постоянно напрежение (V —).
  2. Докоснете желаните щифтове със сондите на мултиметъра:
     • Когато проверявате връзката BE или Base-Emitter, трябва да видите отчитане на напрежението на екрана между 0.6 и 0.7v, в зависимост от транзистора.
     • Когато проверявате връзката BC или база-колектор, докоснете тези други клеми и показанието на напрежението трябва да е подобно на горното.
     • За да проверите текущото усилване (hFE), завъртете диска за избор на функцията hFE. И като докоснете емитера и основата, и емитера и колектора със сондите, за да определите усилването hFE, което ще бъде връзката между двете.
• BJT PNP: в този друг случай проверката е подобна, само по обратния начин на този при NPN.

Ако получените резултати са стойности извън очакванията, транзисторът ще покаже, че не работи или е дефектен и трябва да бъде заменен.

Къде да купя BJT

Ако искате да купите евтини BJT транзистори, можете да го направите във всеки магазин за електроника или специализирана онлайн платформа. Едно място, където ще намерите тези BJT устройства, е в Amazon и ние препоръчваме тези:

AUKENIEN 23 Ценности...

Няма отзиви

13,99 €

Вижте оферта Вижте функции