Meie elektroonikakomponentide sektsioon Oleme juba piisavalt rääkinud erinevat tüüpi kaubanduslikest transistoridest. Nüüd on aeg süveneda laialdaselt kasutatavasse transistorisse, see on perekond BJT transistorid, st bipolaarsed transistorid, mis on nii paljudes elektroonikaseadmetes, mida me igapäevaselt kasutame.
Nii et saate Lisateavet nende transistoride ja unipolaarsete transistoride kohta...
Mis on pooljuht?
-
- SONY DSC
-
- SONY DSC
osa pooljuhid Need on materjalid, millel on juhtide ja isolaatorite elektrijuhtivus. Erinevalt metallidest (head juhid) ja mittemetallidest (isolaatorid või dielektrikud) on pooljuhtidel ainulaadne positsioon, mis võimaldab nendega manipuleerida elektrivoolu voolu juhtimiseks.
Su kristallstruktuur, mis koosneb tavaliselt sellistest elementidest nagu räni või germaanium, on selle käitumise mõistmiseks hädavajalik. Nende materjalide aatomid moodustavad kristalse struktuuri, milles elektronid jagunevad energiaribade aatomite vahel. Valentsriba sisaldab elektrone, mis on aatomitega tihedalt seotud, juhtivusriba aga elektrone, mis võivad vabalt liikuda.
osa pooljuhtmaterjalid Need on täiustatud elektroonikaseadmete valmistamisel hädavajalikud. Räni, mis on üks enimkasutatavaid pooljuhte, on tööstuses üldlevinud ning moodustab kiipide ja mikroprotsessorite aluse. Lisaks ränile on germaanium teine levinud pooljuhtmaterjal, mida on kasutatud vanemates tehnoloogiates. Pooljuhtühendid, nagu galliumarseniid (GaAs) ja fosforeen, on samuti muutunud oluliseks, eriti kõrgsageduslike ja optoelektrooniliste rakenduste puhul. Need materjalid võimaldavad luua selliseid seadmeid nagu valgusdioodid (LED), kõrgsagedustransistorid ja täiustatud andurid, mis demonstreerivad pooljuhtide mitmekülgsust ja elujõudu tehnoloogilise innovatsiooni esirinnas.
Kaubavedajad ja elektrooniline sõit
La pooljuhtide võime juhtida elektrit seisneb selle võimes genereerida laengukandjaid. Laengukandjad võivad olla negatiivselt laetud elektronid või positiivselt laetud "augud", mis tekivad valentsribalt juhtivusribale nihutatud elektronidest.
Kui pooljuhile rakendatakse pinget, siis elektronid võib liikuda valentsribalt juhtivusribale, tekitades elektrivoolu. Seda nähtust tuntakse elektroonilise juhtivuse nime all ja see on elektroonikaseadmete tööks hädavajalik.
Lisandid (lisandid)
Pooljuhtide elektriliste omaduste parandamiseks ja kontrollimiseks, Tahtlikud lisandid viiakse klaasi läbi protsessi, mida nimetatakse dopinguks. Lisandiaatomid võivad olla doonor-tüüpi (lisavad lisaelektrone) või aktseptor-tüüpi (loovad auke), see tähendab, et esimesed oleksid nn N-tüüpi pooljuhid ja teised P-tüüpi pooljuhid.
Dopantid toovad sisse täiendavaid energiatasemeid keelatud bänd, mis võimaldab suuremat kontrolli elektroonilise sõidu üle. Mõned levinumad lisandite näited on räni jaoks fosfor (doonor) ja boor (aktseptor). Sel viisil saab luua tsoone või ristmikke, et luua selliseid seadmeid nagu diood, mis on põhimõtteliselt üks PN-siirde, või pooljuhid, mis on tavaliselt kolm tsooni, nagu me hiljem näeme.
Pooljuhtide tüübid: sisemised ja välised
Teisest küljest on BJT mõistmiseks oluline ka teada, mida pooljuhtide tüübid Need on olemas, näiteks:
- Sisemine: Kui pooljuhile ei lisata lisandeid, klassifitseeritakse see olemuslikuks. Sel juhul on elektrijuhtivus tingitud üksnes laengukandjate (elektron-augu paaride) termilisest genereerimisest.
- väline: Need on lisanditega tahtliku dopingu tulemus. N-tüüpi (negatiivsed) pooljuhid saadakse doonorlisandite lisamisel, p-tüüpi (positiivsed) pooljuhid aga aktseptorlisanditega. Need protsessid võimaldavad pooljuhtide elektrilisi omadusi kohandada vastavalt rakenduste spetsiifilistele vajadustele.
Sissejuhatus PN-ristmikesse
La PN ristmik See on pooljuhtelektroonika oluline kontseptsioon, mis paneb aluse selliste seadmete loomisele nagu dioodid ja transistorid. PN-siirde moodustub siis, kui pooljuhtmaterjali kaks piirkonda saavad kokku. Nendeks piirkondadeks on P-tüüpi piirkond (kus on ülekaalus positiivsete laengukandjate või aukude kontsentratsioon) ja N-tüüpi piirkond (kus on ülekaalus negatiivsete laengukandjate ehk elektronide kontsentratsioon). Üleminek nende kahe piirkonna vahel loob ainulaadse liidese, millel on spetsiaalsed elektrilised omadused.
La PN-ristmiku moodustumine Tavaliselt toimub see protsessi kaudu, mida nimetatakse dopinguks, kus pooljuhtmaterjali sisestatakse tahtlikud lisandid. P-tüüpi piirkonnas kasutatakse aktseptorlisandeid (nagu boor), samas kui N-tüüpi piirkonnas kasutatakse doonorlisandeid (näiteks fosforit), nagu ma eelnevalt mainisin. See protsess loob üle ristmiku laengukandjate kontsentratsioonigradienti, luues seega potentsiaalse barjääri.
Mis puutub käitumine selle PN-siirde puhul on eri suundades polariseerituna ainulaadsed omadused:
- En edasi polarisatsioon, rakendatakse pinge suunas, mis soodustab voolu liikumist läbi ristmiku. Sel juhul liiguvad laengukandjad üle potentsiaalibarjääri, võimaldades elektrijuhtivust.
- Vastupidi, aastal vastupidine polarisatsioon, rakendatud pinge töötab potentsiaalibarjääri vastu, takistades voolu liikumist. Selles olekus toimib PN-ristmik nagu diood, võimaldades juhtivust ühes suunas ja blokeerides selle vastassuunas.
PN-ristmik on paljude elektroonikaseadmete aluseks. Näiteks dioodid kasutavad ära PN-siirde omadust lubada voolu ühes suunas ja blokeerida teises suunas. Transistorid, mis on digitaalse loogika ja signaali võimendamise põhialused, on samuti ehitatud erinevate PN-siirde abil, nagu näiteks BJT-de puhul, millel võivad olla NPN- või PNP-siirded...
Mis on BJT transistor?
El bipolaarne ristmiktransistor (BJT või bipolaarne ristmiktransistor) See on tahkis-elektrooniline seade, mis koosneb kahest väga lähedal asuvast PN-siirdest, mis võimaldab voolu suurendada, pinget vähendada ja juhtida vooluvoolu läbi selle klemmide. Juhtivus seda tüüpi transistorites hõlmab mõlema polaarsusega laengukandjaid (positiivsed augud ja negatiivsed elektronid). BJT-sid kasutatakse laialdaselt analoogelektroonikas ja mõnes digitaalelektroonikas, näiteks TTL- või BiCMOS-tehnoloogias.
La Bipolaarsete transistoride ajalugu ulatub aastasse 1947, kui John Bardeen ja Walter Houser Brattain leiutasid Bell Telephone Companys punktkontaktiga bipolaarse transistori. Hiljem töötas William Shockley 1948. aastal välja bipolaarse ristmikutransistori. Kuigi need olid aastakümneid hädavajalikud, on nende kasutamine digitaalsetes integraallülitustes CMOS-tehnoloogia kasuks vähenenud.
BJT struktuur koosneb kolm piirkonda:
- Emiter (kõrgelt legeeritud ja toimib laengu emitterina)
- Alus (kitsendab ja eraldab emitteri kollektorist)
- Kollektor (suurem laiendus).
Epitaksiaalne ladestumine on tavaline tootmistehnika. Tavatalitluses on baas-emitteri ristmik päripingestatud, samas kui baas-kollektori ristmik on vastupidine. Tööpõhimõte hõlmab Polarisatsioon baas-emitter-siirde otsepolarisatsioon ja baas-kollektori ristmiku pöördpolarisatsioon. Elektronid süstitakse emitterist kollektorisse, mis võimaldab signaali võimendada. BJT-d iseloomustab madal sisendtakistus ja seda saab modelleerida pingega juhitava vooluallikana või vooluga juhitava vooluallikana.
Bipolaarse transistori töö
Mis puutub töösse, siis on meil see NPN-i konfiguratsioonis bipolaarses ristmikutransistoris (BJT), Alus-emitteri ristmik on päripolariseeritud ja baas-kollektori ristmik on pöördpolariseeritud.. Termiline segamine võimaldab emitteri laengukandjatel aluse ja kollektori vahelise elektrivälja toimel ületada emitteri-aluse potentsiaalbarjääri ja jõuda kollektorini. Tüüpilise töö korral on baas-emitteri ristmik ettepoole kallutatud, võimaldades elektronidel süstida baaspiirkonda ja liikuda kollektori poole. Aluspiirkond peab olema õhuke, et minimeerida kandja rekombinatsiooni enne aluse ja kollektori ristmikuni jõudmist. Kollektor-emitteri voolu saab juhtida baas-emitteri vooluga (voolu juhtimine) või baasemitteri pingega (pinge juhtimine). PNP-transistori puhul on see vastupidi...
Erinevused unipolaarse transistoriga
Transistorid võib jagada kahte põhikategooriasse: bipolaarsed ja unipolaarsed. The peamised erinevused Nende kahe vahel leiame:
- BJT või bipolaarne: Nii nagu unipolaarsetel transistoridel, on ka bipolaarsetel transistoridel positiivsed ja negatiivsed laengukandjad, st nende struktuuris on P ja N legeeritud piirkond. Mis puutub polarisatsiooni, siis neid saab polariseerida otse või vastupidi, olenevalt sellest, mida on vaja, ja need võivad olla NPN või PNP tüüpi. Töörežiimide osas võivad need töötada aktiivses režiimis, lõikerežiimis ja küllastusrežiimis. Neid juhitakse vooluga ja nende voolu võimendus on tähistatud tähega β (beeta). Toitekadu on sel juhul suurem kui unipolaarsetel transistoridel ja selle kiirus on üldiselt aeglasem kui unipolaarsetel transistoridel. Seetõttu kasutatakse neid sageli muuhulgas analoogsignaalivõimendites ja madalsageduslikes ümberlülitustes. BJT-d on müra suhtes vastuvõtlikumad.
- FET või unipolaarne: Unipolaarsed või väljatransistorid kasutavad ka laengukandjaid, kuid siin on meil elektronid või augud, olenevalt tüübist. Peamine polarisatsioon on siin vastupidine ja töörežiimid on peamiselt küllastuses. Sel juhul on meil pingega juhitavad transistorid. Voolu võimendust esindab sel juhul transjuhtivus, võimsuskadu on väiksem kui bipolaarsetel ja need on kiiremad. Sel põhjusel kasutatakse neid sageli kõrgsageduslike kommutatsioonide ja digitaalsete ahelate jaoks. Unipolaarsed on müra suhtes vähem vastuvõtlikud.
BJT tüüp (NPN ja PNP)
Nagu ma olen artikli mitmes osas kommenteerinud, on neid kaks peamist tüüpi BJT transistoridest:
- NPN-transistorid: Need on osa ühest kahest põhitüübist bipolaarsetest transistoridest, kus tähed "N" ja "P" tähistavad seadme erinevates piirkondades esinevaid enamuse laengukandjaid. Praegu on enamik bipolaarseid transistore NPN-tüüpi, kuna elektronide liikuvus on suurem kui pooljuhtide "aukudel", võimaldades seega suuremat voolu ja suuremat töökiirust. NPN-transistori struktuur koosneb P-leegeeritud pooljuhtmaterjali kihist, mida nimetatakse "aluseks", mis asub kahe N-leegitud materjali kihi vahel. Ühise emitteri konfiguratsioonis võimendub alusesse voolav väike vool. kollektori väljund. NPN-transistori sümbol sisaldab noolt, mis osutab emitteri klemmile ja tavapärase voolu suunale seadme aktiivse töötamise ajal.
- PNP transistorid: teist tüüpi bipolaarsed transistor, neil on tähed "P" ja "N", mis viitavad enamuslaengutele seadme erinevates piirkondades. Kuigi tänapäeval vähem levinud, koosnevad PNP-transistorid N-leegitud pooljuhtmaterjali kihist kahe P-leegitud materjali kihi vahel.Tüüpilise töö korral on kollektor ühendatud maandusega ja emitter on ühendatud allika positiivse klemmiga. toide välise elektrikoormuse kaudu. Alusesse voolav väike vool võimaldab emitterist kollektorisse voolata oluliselt suuremat voolu. PNP-transistori sümbolis olev nool asub emitteri klemmil ja osutab seadme aktiivse töötamise ajal tavapärase voolu suunas. Vaatamata nende väiksemale levimusele eelistatakse NPN-transistore enamikus olukordades nende parema jõudluse tõttu.
Kõiki üksikasju näete ülalolevatel piltidel.
BJT rakendused
Bipolaarseid transistore (BJT) kasutatakse mitmesugustes rakendused elektroonikas, olen mõnda juhtumit juba varem kommenteerinud, kuid siin näitan teile nende transistoride peamiste rakenduste või kasutusalade loendit:
- Signaali võimendus: BJT-sid kasutatakse tavaliselt nõrkade signaalide, näiteks andurite või mikrofonide signaalide võimendamiseks heli- ja raadiosagedusahelates.
- Kommutatsioon: Neid kasutatakse voolulülituste juhtimiseks digitaal- ja loogikaahelates, näiteks elektroonilistes lülitites, et rakendada loogikaväravaid.
- Võimsusvõimendid: Neid kasutatakse helisüsteemide ja RF (raadiosagedus) võimendite võimsusvõimenduse etappides. Tegelikult oli üks esimesi rakendusi, mille jaoks need transistorid kavandati, see, asendades varasemad vaakumtorud.
- Energiaallikad: Neid saab konfigureerida väljastama konstantset voolu, mis on kasulik teatud voolu võrdlusahelates ja rakendustes. Leiate neid ka pingeregulaatorisüsteemides või ahelates, et hoida toiteallika väljundis püsivat pinget.
- Ostsillaatorid: Neid kasutatakse ostsillaatoriahelates perioodiliste signaalide genereerimiseks, näiteks siinuslaine generaatorites.
- RF-võimendus: Sidesüsteemides kasutatakse BJT-sid raadiosageduslike signaalide võimendamise etappides.
- Amplituud ja sagedusmodulatsioon: Neid kasutatakse modulatsiooniahelates heli- või RF-signaalide omaduste muutmiseks. Neid saab signaalide töötlemiseks rakendada ka mõnes anduris või detektoris.
Kuidas kontrollida BJT transistorit
BJT-transistori kontrollimine on selle nõuetekohase toimimise tagamiseks oluline. Kui soovite teada, kuidas seda teha, vajate bipolaarsete transistoride kontrollimiseks ainult multimeetrit või multimeetrit, millel on see funktsioon. Ja edasine viis on väga lihtne, peate lihtsalt järgima neid samme:
- BJT NPN: Kõigepealt peate tuvastama emitteri (E), baasi (B) ja kollektori (C) klemmid või kontaktid, mida teie transistor sisaldab. Olenevalt mudelist saate lisateabe saamiseks tutvuda andmelehtedega, kuigi seda on lihtne teada. Kui olete klemmid ja käepärast multimeeter tuvastanud, tuleb järgmiseks lihtsalt tihvtid selleks otstarbeks pessa õigesti sisestada. Kui teie multimeetril seda funktsiooni pole, võite kasutada teist alternatiivi:
- Pange multimeeter transistori testimisrežiimi, st keerake ratast, et valida alalispinge (V —) mõõtmise sümbol.
- Puudutage soovitud tihvte multimeetri sondidega:
- Kui kontrollite BE või Base-Emitter ristmikku, peaksite ekraanil nägema pinge näitu vahemikus 0.6 kuni 0.7 V, olenevalt transistorist.
- Kui kontrollite BC või Base-Collector ristmikku, puudutate neid teisi klemme ja pinge näit peaks olema sarnane ülaltooduga.
- Praeguse võimenduse (hFE) kontrollimiseks keerake valikuketas hFE funktsioonile. Ja puudutades sondidega emitterit ja baasi ning emitterit ja kollektorit, et määrata hFE võimendus, mis on nende kahe seos.
- BJT PNP: sel teisel juhul on kontrollimine sarnane, ainult vastupidises NPN-i omale.
Kui saadud tulemused on ootustest väljaspool, näitab transistor, et see ei tööta või on defektne ja vajab väljavahetamist.
Kust osta BJT
Kui soovite osta odavad BJT transistorid, saate seda teha igas elektroonikapoes või spetsiaalses veebiplatvormis. Üks koht, kust leiate need BJT-seadmed, on Amazon ja soovitame neid:
