BJT: sve što trebate znati o bipolarnom tranzistoru

bjt

U našoj odjeljak za elektronske komponente Već smo dovoljno govorili o različitim vrstama komercijalnih tranzistora. Sada je vrijeme da se dublje zadubimo u široko korišćeni tranzistor, iz porodice BJT tranzistori, odnosno bipolarni tranzistori, toliko prisutni u mnogim elektronskim uređajima koje svakodnevno koristimo.

Znači možeš saznajte više o ovim tranzistorima i razlikama s unipolarnim...

Šta je poluprovodnik?

u poluvodiči To su materijali koji imaju električnu provodljivost između vodiča i izolatora. Za razliku od metala (dobrih provodnika) i nemetala (izolatora ili dielektrika), poluvodiči zauzimaju jedinstvenu poziciju koja im omogućava da se njima manipuliše kako bi se kontrolisao protok električne struje.

Su kristalna struktura, koji se obično sastoji od elemenata kao što su silicijum ili germanijum, od suštinskog je značaja za razumevanje njegovog ponašanja. Atomi ovih materijala formiraju kristalnu strukturu u kojoj se elektroni dijele između atoma u energetskim pojasevima. Valentni pojas sadrži elektrone koji su čvrsto vezani za atome, dok vodljivi pojas sadrži elektrone koji se mogu slobodno kretati.

u poluprovodnički materijali Oni su neophodni u proizvodnji naprednih elektronskih uređaja. Silicijum, kao jedan od najčešće korišćenih poluprovodnika, sveprisutan je u industriji i čini osnovu čipova i mikroprocesora. Osim silicija, germanij je još jedan uobičajeni poluvodički materijal koji se koristio u starijim tehnologijama. Poluprovodnička jedinjenja kao što su galijum arsenid (GaAs) i fosforen takođe su dobila na značaju, posebno u visokofrekventnim i optoelektronskim aplikacijama. Ovi materijali omogućavaju stvaranje uređaja kao što su diode koje emituju svjetlost (LED), visokofrekventni tranzistori i napredni senzori, pokazujući svestranost i vitalnost poluvodiča na čelu tehnoloških inovacija.

Nosači tereta i elektronska vožnja

La sposobnost poluprovodnika da provode elektricitet leži u njegovoj sposobnosti da generiše nosioce naboja. Nosioci naboja mogu biti negativno nabijeni elektroni ili pozitivno nabijene "rupe", koje su rezultat elektrona koji su pomaknuti iz valentnog pojasa u pojas provodljivosti.

Kada se napon dovede na poluvodič, elektroni može preći iz valentnog pojasa u pojas provodljivosti, stvarajući električnu struju. Ova pojava je poznata kao elektronska provodljivost i neophodna je za rad elektronskih uređaja.

Dopanti (nečistoće)

Za poboljšanje i kontrolu električnih svojstava poluprovodnika, Namjerne nečistoće se unose u staklo kroz proces koji se naziva doping. Atomi dopanta mogu biti tipa donora (dodavanje dodatnih elektrona) ili tipa akceptora (stvaranje rupa), to jest, prvi bi bili takozvani poluvodiči N-tipa, a drugi poluvodiči P-tipa.

Dopanti unose dodatne nivoe energije u zabranjeni bend, omogućava veću kontrolu nad elektronskom vožnjom. Neki uobičajeni primjeri dodataka su fosfor (donor) i bor (akceptor) za silicijum. Na ovaj način se mogu kreirati zone ili spojevi za stvaranje uređaja kao što je dioda, koja je u osnovi jedan PN spoj, ili poluvodiči, koji su obično tri zone, kao što ćemo vidjeti kasnije.

Tipovi poluprovodnika: unutrašnji i ekstrinzični

S druge strane, da biste razumjeli BJT, također je važno znati šta vrste poluprovodnika Oni postoje, kao što su:

  • intrinsic: Kada se u poluprovodnik ne dodaju nečistoće, on se klasifikuje kao intrinzičan. U ovom slučaju, električna provodljivost je posljedica isključivo termičkog stvaranja nosilaca naboja (parovi elektron-rupa).
  • ekstrinzično: Oni su rezultat namjernog dopinga nečistoćama. Poluprovodnici N-tipa (negativni) se dobijaju dodavanjem donorskih dodataka, dok se poluprovodnici p-tipa (pozitivni) formiraju akceptorskim dodacima. Ovi procesi omogućavaju prilagođavanje električnih svojstava poluvodiča prema specifičnim potrebama aplikacija.

Uvod u PN spojeve

PN spoj

La PN spoj To je suštinski koncept u poluvodičkoj elektronici koji postavlja temelje za stvaranje uređaja kao što su diode i tranzistori. PN spoj nastaje kada se spoje dvije regije poluvodičkog materijala. Ti regioni su region P-tipa (gde je preovlađujuća koncentracija nosilaca pozitivnog naboja ili rupa) i region N-tipa (gde je dominantna koncentracija nosilaca negativnog naboja ili elektrona). Prijelaz između ova dva regiona stvara jedinstveno sučelje sa posebnim električnim svojstvima.

La formiranje PN spoja Obično se događa kroz proces koji se naziva doping, gdje se namjerne nečistoće uvode u poluvodički materijal. U regionu P-tipa koriste se akceptorske dopante (kao što je bor), dok se u regionu N-tipa koriste donorske dopante (kao što je fosfor), kao što sam ranije spomenuo. Ovaj proces stvara gradijent koncentracije nosilaca naboja preko spoja, čime se uspostavlja potencijalna barijera.

Što se tiče ponašanje ovog PN spoja, ima jedinstvena svojstva kada se polarizira u različitim smjerovima:

  • En polarizacija prema naprijed, napon se primjenjuje u smjeru koji pogoduje protoku struje kroz spoj. U ovom slučaju, nosioci naboja se kreću preko potencijalne barijere, omogućavajući električnu provodljivost.
  • Naprotiv, u obrnuta polarizacija, primijenjeni napon djeluje protiv potencijalne barijere, ometajući protok struje. U ovom stanju, PN spoj djeluje kao dioda, dopuštajući provod u jednom smjeru i blokirajući ga u suprotnom smjeru.

PN spoj je osnova mnogih elektronskih uređaja. Diode, na primjer, koriste prednost svojstva PN spoja kako bi omogućile protok struje u jednom smjeru i blokirale ga u drugom. Tranzistori, osnovni za digitalnu logiku i pojačanje signala, takođe su napravljeni pomoću različitih PN spojeva, kao u slučaju BJT-a koji mogu imati NPN ili PNP spojeve...

Šta je BJT tranzistor?

bjt

El bipolarni spojni tranzistor (BJT ili bipolarni spojni tranzistor) To je elektronski uređaj u čvrstom stanju koji se sastoji od dva vrlo bliska PN spoja, što omogućava povećanje struje, smanjenje napona i kontrolu toka struje kroz njegove terminale. Provođenje u ovom tipu tranzistora uključuje nosioce naboja oba polariteta (pozitivne rupe i negativni elektroni). BJT se široko koriste u analognoj elektronici i nekim aplikacijama digitalne elektronike, kao što su TTL ili BiCMOS tehnologija.

La Istorija bipolarnih tranzistora datira iz 1947, kada su John Bardeen i Walter Houser Brattain izumili bipolarni tranzistor s tačkastim kontaktom u kompaniji Bell Telephone Company. Kasnije je William Shockley 1948. razvio bipolarni spojni tranzistor. Iako su bili neophodni decenijama, njihova upotreba je opala u korist CMOS tehnologije u digitalnim integrisanim kolima.

Struktura BJT se sastoji od tri regije:

  • Emiter (visoko dopiran i funkcionalan kao emiter naboja)
  • Baza (sužava i odvaja emiter od kolektora)
  • Kolektor (veći nastavak).

Epitaksijalno taloženje je uobičajena proizvodna tehnika. U normalnom radu, spoj baza-emiter je prednapon, dok je spoj baza-kolektor obrnuto prednapon. Princip rada uključuje Polarizacija direktna polarizacija spoja baza-emiter i reverzna polarizacija spoja baza-kolektor. Elektroni se ubrizgavaju od emitera do kolektora, omogućavajući pojačanje signala. BJT karakterizira niska ulazna impedancija i može se modelirati kao izvor struje kontroliran naponom ili strujni izvor struje.

Rad bipolarnog tranzistora

Što se tiče rada, imamo to u bipolarnom spojnom tranzistoru (BJT) u NPN konfiguraciji, Spoj baza-emiter je naprijed polariziran, a spoj baza-kolektor je obrnuto polariziran.. Termička agitacija omogućava da nosioci naboja iz emitera pređu potencijalnu barijeru emiter-baza i stignu do kolektora, vođeni električnim poljem između baze i kolektora. U tipičnom radu, spoj baza-emiter je nagnut prema naprijed, omogućavajući elektronima da se ubrizgaju u bazu baze i putuju prema kolektoru. Baza mora biti tanka da bi se rekombinacija nosioca svela na minimum prije nego što dođe do spoja baza-kolektor. Struja kolektor-emiter može se kontrolisati strujom baza-emiter (kontrola struje) ili naponom baza-emiter (kontrola napona). U PNP tranzistoru je obrnuto...

Razlike sa unipolarnim tranzistorom

Tranzistori se mogu podijeliti u dvije glavne kategorije: bipolarni i unipolarni. The ključne razlike Ono što nalazimo između njih dvoje je:

  • BJT ili bipolarni: Kao i unipolarni tranzistori, bipolarni tranzistori također imaju pozitivne i negativne nosioce naboja, odnosno sa P i N dopiranim regijama u svojoj strukturi. Što se tiče polarizacije, one mogu biti polarizovane direktno ili obrnuto, zavisno od toga šta je potrebno, i mogu biti tipa NPN ili PNP. Što se tiče režima rada, oni mogu raditi u aktivnom režimu, režimu rezanja i režimu zasićenja. Kontrolisani su strujom i imaju strujno pojačanje predstavljeno slovom β (beta). Gubitak snage u ovom slučaju je veći nego kod unipolarnih tranzistora i njegova brzina je općenito sporija od unipolarnih tranzistora. Stoga se često koriste u analognim pojačavačima signala i niskofrekventnom preklapanju, između ostalog. BJT-i su podložniji buci.
  • FET ili unipolarni: Unipolarni ili tranzistori sa efektom polja također koriste nosioce naboja, ali ovdje imamo elektrone ili rupe, ovisno o vrsti. Glavna polarizacija ovdje je obrnuta, a režimi rada su uglavnom u zasićenju. U ovom slučaju imamo naponsko kontrolirane tranzistore. Strujni dobitak je u ovom slučaju predstavljen transkonduktivnošću, gubitak snage je manji nego kod bipolarnih i oni su brži. Iz tog razloga se često koriste za visokofrekventno prebacivanje i digitalna kola. Unipolarne su manje podložne buci.

BJT tip (NPN i PNP)

Kao što sam komentirao u nekoliko dijelova članka, postoje dva glavna tipa BJT tranzistora:

  • NPN tranzistori: Oni su dio jednog od dva osnovna tipa bipolarnih tranzistora, gdje slova "N" i "P" označavaju većinu nosilaca naboja prisutnih u različitim dijelovima uređaja. Trenutno je većina bipolarnih tranzistora tipa NPN, jer je mobilnost elektrona veća od pokretljivosti "rupa" u poluvodičima, što omogućava veće struje i veće radne brzine. Struktura NPN tranzistora sastoji se od sloja P-dopiranog poluvodičkog materijala, nazvanog "baza", smještenog između dva sloja materijala dopiranog N. U konfiguraciji zajedničkog emitera, mala struja koja teče u bazu se pojačava na izlaz razvodnika. Simbol NPN tranzistora uključuje strelicu koja pokazuje na terminal emitera i smjer konvencionalne struje tijekom aktivnog rada uređaja.
  • PNP tranzistori: Drugi tip bipolarnog tranzistora, imaju slova "P" i "N" koja se odnose na većinu naboja u različitim regijama uređaja. Iako su danas manje uobičajeni, PNP tranzistori se sastoje od sloja N-dopiranog poluvodičkog materijala između dva sloja materijala dopiranog P. U tipičnom radu, kolektor je spojen na masu, a emiter je povezan s pozitivnim terminalom izvora. napajanje preko vanjskog električnog opterećenja. Mala struja koja teče u bazu omogućava znatno veću struju da teče od emitera do kolektora. Strelica u simbolu PNP tranzistora nalazi se na terminalu emitera i pokazuje u smjeru konvencionalne struje tijekom aktivnog rada uređaja. Uprkos njihovoj manjoj zastupljenosti, NPN tranzistori su poželjniji u većini situacija zbog svojih boljih performansi.

Sve detalje možete vidjeti na gornjim slikama.

Primjena BJT-a

Bipolarni spojni tranzistori (BJT) se koriste u raznim vrstama primjene u elektronici, Već sam ranije komentirao neke slučajeve, ali ovdje vam pokazujem listu s nekim od glavnih primjena ili upotreba ovih tranzistora:

  • Pojačavanje signala: BJT se obično koriste za pojačavanje slabih signala, poput onih sa senzora ili mikrofona, u audio i radio frekvencijskim krugovima.
  • komutacija: Koriste se za kontrolu strujnog prebacivanja u digitalnim i logičkim kolima, kao što su elektronski prekidači, kako bi se implementirala logička vrata.
  • Pojačala snage: Koriste se u stepenicama za pojačavanje snage u audio sistemima i RF (radio frekvencijskim) pojačivačima. Zapravo, jedna od prvih primjena za koju su ovi tranzistori bili dizajnirani bila je za to, zamjenjujući prethodne vakuumske cijevi.
  • Izvori energije: Mogu se konfigurirati za izlaz konstantne struje, što je korisno u određenim strujnim referentnim krugovima i aplikacijama. Također ćete ih naći u sistemima ili krugovima regulatora napona za održavanje konstantnog napona na izlazu napajanja.
  • Oscilatori: Koriste se u oscilatorskim krugovima za generiranje periodičnih signala, kao što su generatori sinusnih valova.
  • RF pojačanje: U komunikacionim sistemima, BJT se koriste u stepenu pojačanja radio frekvencijskog signala.
  • Amplitudna i frekvencijska modulacija: Koriste se u modulacijskim kolima za promjenu karakteristika audio ili RF signala. Također se mogu implementirati u neke senzore ili detektore za obradu signala.

Kako provjeriti BJT tranzistor

Provjera BJT tranzistora je važna kako bi se osiguralo njegovo ispravno funkcioniranje. Ako želite znati kako to učiniti, trebat će vam samo multimetar ili multimetar koji ima ovu funkciju za provjeru bipolarnih tranzistora. A način da nastavite je vrlo jednostavan, samo trebate slijediti ove korake:

  • BJT NPN: Prvo morate identificirati terminale ili pinove emitera (E), baze (B) i kolektora (C) koje vaš tranzistor uključuje. Ovisno o modelu, možete pogledati tablice za više detalja, iako je to lako saznati. Nakon što ste identificirali terminale i multimetar pri ruci, sljedeća stvar je da jednostavno ispravno umetnete igle u utore za ovu svrhu. Ako vaš multimetar nema ovu funkciju, možete koristiti ovu drugu alternativu:
    1. Stavite multimetar u režim testiranja tranzistora, odnosno okrenite kotačić da odaberete simbol za mjerenje istosmjernog napona (V —).
    2. Dodirnite željene igle sa sondama multimetra:
      • Kada provjerite BE ili Base-Emitter spoj, trebali biste vidjeti očitavanje napona na ekranu između 0.6 i 0.7v, ovisno o tranzistoru.
      • Kada provjerite spoj BC ili baza-kolektor, dodirnete ove druge terminale i očitavanje napona bi trebalo biti slično gore navedenom.
      • Za provjeru trenutnog pojačanja (hFE), okrenite točkić za odabir na funkciju hFE. I dodirivanjem emitera i baze, i emitera i kolektora sondama odrediti pojačanje hFE, što će biti odnos između njih.
  • BJT PNP: u ovom drugom slučaju, verifikacija je slična, samo na suprotan način od NPN-a.

Ako su dobijeni rezultati vrijednosti izvan očekivanja, tranzistor će pokazati da ne radi ili je neispravan i da ga treba zamijeniti.

Gdje kupiti BJT

Ako želite da kupite jeftini BJT tranzistori, to možete učiniti u bilo kojoj prodavnici elektronike ili specijaliziranoj online platformi. Jedno mjesto gdje ćete pronaći ove BJT uređaje je na Amazonu, a mi preporučujemo ove:


Budite prvi koji komentarišete

Ostavite komentar

Vaša e-mail adresa neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

*

*

  1. Za podatke odgovoran: Miguel Ángel Gatón
  2. Svrha podataka: Kontrola neželjene pošte, upravljanje komentarima.
  3. Legitimacija: Vaš pristanak
  4. Komunikacija podataka: Podaci se neće dostavljati trećim stranama, osim po zakonskoj obavezi.
  5. Pohrana podataka: Baza podataka koju hostuje Occentus Networks (EU)
  6. Prava: U bilo kojem trenutku možete ograničiti, oporaviti i izbrisati svoje podatke.