Meidän elektronisten komponenttien osasto Olemme jo puhuneet tarpeeksi erilaisista kaupallisista transistoreista. Nyt on aika kaivaa syvemmälle laajalti käytettyyn transistoriin, se on perhe BJT transistorit, toisin sanoen bipolaarisia transistoreita, joita on niin monissa elektronisissa laitteissa, joita käytämme päivittäin.
Niin sinä voit oppia lisää näistä transistoreista ja eroista unipolaarisiin transistoreihin...
Mikä on puolijohde?
-
- SONY DSC
-
- SONY DSC
Los puolijohteet Ne ovat materiaaleja, joiden sähkönjohtavuus on johtimien ja eristeiden välillä. Toisin kuin metallit (hyvät johtimet) ja ei-metallit (eristimet tai eristeet), puolijohteilla on ainutlaatuinen asema, jonka avulla niitä voidaan käsitellä sähkövirran virran ohjaamiseksi.
Su kristallirakennetyypillisesti piin tai germaniumin kaltaisista elementeistä koostuva on välttämätöntä sen käyttäytymisen ymmärtämiseksi. Näiden materiaalien atomit muodostavat kiteisen rakenteen, jossa elektronit jakautuvat atomien kesken energiavyöhykkeissä. Valenssivyöhyke sisältää elektroneja, jotka ovat tiukasti sidottu atomeihin, kun taas johtavuuskaista sisältää elektroneja, jotka voivat liikkua vapaasti.
Los puolijohdemateriaaleja Ne ovat välttämättömiä kehittyneiden elektronisten laitteiden valmistuksessa. Pii, joka on yksi käytetyimmistä puolijohteista, on kaikkialla teollisuudessa ja muodostaa sirujen ja mikroprosessorien perustan. Piin lisäksi germanium on toinen yleinen puolijohdemateriaali, jota on käytetty vanhemmissa teknologioissa. Puolijohdeyhdisteiden, kuten galliumarsenidin (GaAs) ja fosforeenin merkitys on myös kasvanut erityisesti suurtaajuus- ja optoelektronisissa sovelluksissa. Näiden materiaalien avulla voidaan luoda laitteita, kuten valodiodeja (LED), suurtaajuisia transistoreita ja kehittyneitä antureita, mikä osoittaa puolijohteiden monipuolisuuden ja elinvoimaisuuden teknologisen innovaation eturintamassa.
Rahtikuljettimet ja elektroninen ajo
La puolijohteiden kyky johtaa sähköä perustuu sen kykyyn tuottaa varauksenkantajia. Varauksen kantajat voivat olla negatiivisesti varautuneita elektroneja tai positiivisesti varautuneita "reikiä", jotka johtuvat elektroneista, jotka on siirretty valenssikaistalta johtavuuskaistalle.
Kun puolijohteeseen syötetään jännite, elektronit voi siirtyä valenssikaistalta johtavuuskaistalle, luo sähkövirtaa. Tämä ilmiö tunnetaan elektronisena johtumisena ja se on välttämätön elektronisten laitteiden toiminnalle.
Lisäaineet (epäpuhtaudet)
Parantaa ja ohjata puolijohteiden sähköisiä ominaisuuksia, Tahalliset epäpuhtaudet tuodaan lasiin doping-nimisen prosessin kautta. Lisäaineatomit voivat olla donorityyppisiä (lisäämällä ylimääräisiä elektroneja) tai akseptorityyppisiä (reikiä muodostavia), eli ensimmäinen olisi ns. N-tyypin puolijohteita ja toinen P-tyyppisiä puolijohteita.
Dopantit tuovat lisää energiatasoja kielletty bändi, mikä mahdollistaa elektronisen ajamisen paremman hallinnan. Joitakin yleisiä esimerkkejä lisäaineista ovat piin fosfori (luovuttaja) ja boori (akseptori). Tällä tavalla voidaan luoda vyöhykkeitä tai liitoksia luomaan laitteita, kuten diodi, joka on pohjimmiltaan yksi PN-liitos, tai puolijohteita, jotka ovat yleensä kolme vyöhykettä, kuten tulemme näkemään myöhemmin.
Puolijohteiden tyypit: sisäinen ja ulkoinen
Toisaalta BJT:n ymmärtämiseksi on myös tärkeää tietää mitä puolijohteiden tyypit Niitä on olemassa, kuten:
- Sisäinen: Kun puolijohteeseen ei lisätä epäpuhtauksia, se luokitellaan luontaiseksi. Tässä tapauksessa sähkönjohtavuus johtuu yksinomaan varauksenkuljettajien (elektroni-reikäparien) lämmönmuodostuksesta.
- ulkoinen: Ne ovat seurausta tahallisesta epäpuhtauksien dopingista. N-tyypin (negatiiviset) puolijohteet saadaan lisäämällä luovuttajaseostusaineita, kun taas p-tyypin (positiiviset) puolijohteet muodostetaan akseptoriseosteilla. Nämä prosessit mahdollistavat puolijohteiden sähköisten ominaisuuksien säätämisen sovellusten erityistarpeiden mukaan.
PN-liitosten esittely
La PN-risteys Se on puolijohdeelektroniikan keskeinen konsepti, joka luo perustan diodien ja transistorien kaltaisten laitteiden luomiselle. PN-liitos muodostuu, kun kaksi puolijohdemateriaalin aluetta kohtaavat. Nämä alueet ovat P-tyypin alue (jossa positiivisten varauksenkuljettajien tai reikien pitoisuus on vallitseva) ja N-tyypin alue (jossa negatiivisten varauksenkuljettajien tai elektronien pitoisuus on hallitseva). Siirtyminen näiden kahden alueen välillä luo ainutlaatuisen rajapinnan, jolla on erityisiä sähköisiä ominaisuuksia.
La PN-liitoksen muodostuminen Se tapahtuu yleensä doping-nimisen prosessin kautta, jossa puolijohdemateriaaliin lisätään tahallisia epäpuhtauksia. P-tyypin alueella käytetään akseptoriseostusaineita (kuten booria), kun taas N-tyypin alueella käytetään luovuttajaseostusaineita (kuten fosforia), kuten aiemmin mainitsin. Tämä prosessi luo varauksenkuljettajien pitoisuusgradientin risteyksen poikki, mikä muodostaa potentiaalisen esteen.
Mitä käyttäytyminen tästä PN-liitoksesta, sillä on ainutlaatuiset ominaisuudet eri suuntiin polarisoituna:
- En eteenpäin suuntautuva polarisaatio, jännite syötetään suuntaan, joka suosii virran kulkemista liitoksen läpi. Tässä tapauksessa varauksenkuljettajat liikkuvat potentiaaliesteen yli sallien sähkön johtumisen.
- Päinvastoin, vuonna käänteinen polarisaatio, käytetty jännite toimii potentiaalisulkua vasten ja estää virran kulkua. Tässä tilassa PN-liitos toimii kuin diodi, joka mahdollistaa johtumisen yhteen suuntaan ja estää sen vastakkaiseen suuntaan.
PN-liitos on monien elektronisten laitteiden perusta. Esimerkiksi diodit hyödyntävät PN-liitoksen ominaisuutta sallia virran kulkea yhteen suuntaan ja estää sen toiseen suuntaan. Transistorit, jotka ovat perustavanlaatuisia digitaaliselle logiikalle ja signaalin vahvistukselle, on myös rakennettu käyttämällä erilaisia PN-liitoksia, kuten BJT:t, joissa voi olla NPN- tai PNP-liitoksia...
Mikä on BJT-transistori?
El bipolaarinen liitostransistori (BJT tai Bipolar Junction Transistor) Se on puolijohdeelektroniikkalaite, joka koostuu kahdesta hyvin läheisestä PN-liitoksesta, mikä mahdollistaa virran lisäämisen, jännitteen pienentämisen ja virran ohjauksen liittimien kautta. Tämän tyyppisen transistorin johtamiseen liittyy molempien polariteettien varauksenkuljettajia (positiivisia reikiä ja negatiivisia elektroneja). BJT:itä käytetään laajasti analogisessa elektroniikassa ja joissakin digitaalielektroniikan sovelluksissa, kuten TTL- tai BiCMOS-tekniikassa.
La Bipolaaristen transistorien historia ulottuu vuoteen 1947, kun John Bardeen ja Walter Houser Brattain keksivät pistekontaktibipolaaritransistorin Bell Telephone Companyssa. Myöhemmin William Shockley kehitti kaksinapaisen liitostransistorin vuonna 1948. Vaikka ne olivat välttämättömiä vuosikymmeniä, niiden käyttö on vähentynyt CMOS-tekniikan hyväksi digitaalisissa integroiduissa piireissä.
BJT:n rakenne koostuu kolmella alueella:
- Emitteri (erittäin seostettu ja toimii varauslähettimenä)
- Pohja (kaventaa ja erottaa emitterin kollektorista)
- Keräin (isompi laajennus).
Epitaksiaalinen kerrostuminen on yleinen valmistustekniikka. Normaalissa toiminnassa kanta-emitteriliitos on biasoitu eteenpäin, kun taas kanta-kollektori-liitos on käänteinen. Toimintaperiaatteeseen kuuluu mm Polarisaatio kanta-emitteriliitoksen suora polarisaatio ja kanta-kollektori-liitoksen käänteinen polarisaatio. Elektronit ruiskutetaan emitteristä kollektoriin, mikä mahdollistaa signaalin vahvistuksen. BJT:lle on ominaista alhainen tuloimpedanssi ja se voidaan mallintaa jänniteohjatuksi virtalähteeksi tai virtaohjatuksi virtalähteeksi.
Bipolaaritransistorin toiminta
Mitä tulee toimintaan, meillä on se bipolaarisessa risteystransistorissa (BJT) NPN-konfiguraatiossa, Kanta-emitteriliitos on eteenpäinpolarisoitu ja kanta-kollektori-liitos on käänteinen polarisoitu.. Lämpösekoitus sallii emitterin varauksenkuljettajat ylittää emitteri-kantapotentiaaliesteen ja saavuttaa kollektorin kannan ja kollektorin välisen sähkökentän ohjaamana. Tyypillisessä toiminnassa kanta-emitteriliitos on eteenpäin esijännitetty, mikä mahdollistaa elektronien injektoinnin perusalueelle ja kulkemisen kohti kollektoria. Pohja-alueen on oltava ohut kantoaallon rekombinaation minimoimiseksi ennen kuin se saavuttaa kanta-kollektorin liitoksen. Kollektori-emitterivirtaa voidaan ohjata kanta-emitterivirralla (virtasäätö) tai kantaemitterijännitteellä (jännitesäätö). PNP-transistorissa asia on toisin päin...
Erot unipolaarisen transistorin kanssa
Transistorit voidaan luokitella kahteen pääluokkaan: bipolaariset ja unipolaariset. The tärkeimmät erot Löydämme näiden kahden väliltä:
- BJT tai kaksisuuntainen mieliala: Aivan kuten unipolaarisissa transistoreissa, myös bipolaarisissa transistoreissa on positiivisia ja negatiivisia varauksenkuljettajia, eli niiden rakenteessa on P- ja N-seostettuja alueita. Mitä tulee polarisaatioon, ne voidaan polarisoida suoraan tai käänteisesti riippuen siitä, mitä tarvitaan, ja ne voivat olla NPN- tai PNP-tyyppisiä. Mitä tulee käyttötiloihin, ne voivat toimia aktiivisessa tilassa, leikkaustilassa ja kyllästystilassa. Ne ovat virtaohjattuja, ja niissä on virran vahvistus, jota edustaa kirjain β (beta). Tehohäviö on tässä tapauksessa suurempi kuin unipolaarisilla transistoreilla ja sen nopeus on yleensä hitaampi kuin unipolaarisilla transistoreilla. Siksi niitä käytetään usein muun muassa analogisissa signaalivahvistimissa ja matalataajuisissa kytkennöissä. BJT:t ovat herkempiä melulle.
- FET tai unipolaarinen: Unipolaarisissa tai kenttätransistoreissa käytetään myös varauksenkuljettajia, mutta täällä on elektroneja tai reikiä tyypistä riippuen. Pääpolarisaatio tässä on käänteinen, ja toimintatilat ovat pääasiassa kyllästymistilassa. Tässä tapauksessa meillä on jänniteohjatut transistorit. Virran vahvistusta edustaa tässä tapauksessa transkonduktanssi, tehohäviö on pienempi kuin bipolaarisissa ja ne ovat nopeampia. Tästä syystä niitä käytetään usein suurtaajuisiin kytkentöihin ja digitaalisiin piireihin. Unipolaariset ovat vähemmän herkkiä melulle.
BJT-tyyppi (NPN ja PNP)
Kuten olen kommentoinut useissa artikkelin osissa, niitä on kaksi päätyyppiä BJT-transistoreista:
- NPN-transistorit: Ne ovat osa toista kahdesta perustyypistä bipolaarisia transistoreita, joissa kirjaimet "N" ja "P" osoittavat suurimman osan varauksen kantajista, jotka ovat läsnä laitteen eri alueilla. Tällä hetkellä useimmat bipolaariset transistorit ovat NPN-tyyppisiä, koska elektronien liikkuvuus on suurempi kuin puolijohteiden "reikien", mikä mahdollistaa suuremmat virrat ja suuremmat toimintanopeudet. NPN-transistorin rakenne käsittää kerroksen P-seostettua puolijohdemateriaalia, jota kutsutaan "pohjaksi", joka sijaitsee kahden N-seostettua materiaalia olevan kerroksen välissä. Yhteisen emitterin konfiguraatiossa kantaan virtaava pieni virta vahvistetaan jakotukin lähtö. NPN-transistorisymboli sisältää nuolen, joka osoittaa emitteriliittimeen ja tavanomaisen virran suuntaan laitteen aktiivisen toiminnan aikana.
- PNP-transistorit: Toinen bipolaaritransistorityyppi, niissä on kirjaimet "P" ja "N", jotka viittaavat enemmistövarauksiin laitteen eri alueilla. Vaikka PNP-transistorit ovat nykyään harvinaisempia, ne koostuvat N-seostettua puolijohdemateriaalia olevasta kerroksesta kahden P-seostetun materiaalikerroksen välissä. Tyypillisessä käytössä kollektori on kytketty maahan ja emitteri on kytketty lähteen positiiviseen napaan. virransyöttö ulkoisen sähkökuorman kautta. Pieni pohjaan virtaava virta mahdollistaa huomattavasti suuremman virran kulkemisen emitteristä kollektoriin. PNP-transistorin symbolin nuoli sijaitsee emitterin liittimessä ja osoittaa tavanomaisen virran suuntaan laitteen aktiivisen toiminnan aikana. Huolimatta alhaisemmasta yleisyydestään NPN-transistorit ovat suositeltavia useimmissa tilanteissa paremman suorituskyvyn vuoksi.
Näet kaikki yksityiskohdat yllä olevista kuvista.
BJT:n sovellukset
Bipolaarisia liitostransistoreja (BJT) käytetään useissa eri muodoissa sovelluksia elektroniikassa, Olen jo kommentoinut joitain tapauksia aiemmin, mutta tässä näytän sinulle luettelon joistakin näiden transistorien tärkeimmistä sovelluksista tai käyttötavoista:
- Signaalin vahvistus: BJT:itä käytetään yleisesti vahvistamaan heikkoja signaaleja, kuten antureista tai mikrofoneista tulevia, ääni- ja radiotaajuuspiireissä.
- Kommutointi: Niitä käytetään ohjaamaan virrankytkentää digitaalisissa ja logiikkapiireissä, kuten elektronisissa kytkimissä, loogisten porttien toteuttamiseksi.
- Tehovahvistimet: Niitä käytetään tehonvahvistusvaiheissa audiojärjestelmissä ja RF- (radiotaajuus) -vahvistimissa. Itse asiassa yksi ensimmäisistä sovelluksista, joita varten nämä transistorit suunniteltiin, oli tämä, ja se korvasi aiemmat tyhjiöputket.
- Energialähteet: Ne voidaan konfiguroida antamaan vakiovirtaa, mikä on hyödyllistä tietyissä virran vertailupiireissä ja sovelluksissa. Löydät ne myös jännitteensäädinjärjestelmistä tai -piireistä ylläpitämään vakiojännitettä virtalähteen lähdössä.
- Oskillaattorit: Niitä käytetään oskillaattoripiireissä jaksollisten signaalien tuottamiseen, kuten siniaaltogeneraattoreissa.
- RF-vahvistus: Viestintäjärjestelmissä BJT:itä käytetään radiotaajuisen signaalin vahvistusvaiheissa.
- Amplitudi- ja taajuusmodulaatio: Niitä käytetään modulaatiopiireissä muuttamaan audio- tai RF-signaalien ominaisuuksia. Ne voidaan myös toteuttaa joissakin antureissa tai ilmaisimissa signaalien käsittelemiseksi.
Kuinka tarkistaa BJT-transistori
BJT-transistorin tarkistaminen on tärkeää sen oikean toiminnan varmistamiseksi. Jos haluat tietää, miten se tehdään, tarvitset vain yleismittarin tai yleismittarin, jossa on tämä toiminto bipolaaritransistorien tarkistamiseen. Ja tapa edetä on hyvin yksinkertainen, sinun on vain noudatettava näitä vaiheita:
- BJT NPN: Ensin sinun on tunnistettava lähetin (E), tukiasema (B) ja keräin (C) liittimet tai nastat, jotka transistorisi sisältää. Mallista riippuen voit katsoa teknisistä tiedoista lisätietoja, vaikka se on helppo tietää. Kun olet tunnistanut liittimet ja käsillä olevan yleismittarin, seuraava asia on yksinkertaisesti asettaa nastat oikein koloihin tätä tarkoitusta varten. Jos yleismittarissasi ei ole tätä toimintoa, voit käyttää tätä muuta vaihtoehtoa:
- Aseta yleismittari transistoritestitilaan, eli käännä pyörää valitaksesi tasajännitteen mittaussymbolin (V —).
- Kosketa haluttuja nastoja yleismittarin antureilla:
- Kun tarkistat BE- tai Base-Emitter-liitoksen, sinun pitäisi nähdä näytöllä 0.6-0.7 voltin jännite transistorista riippuen.
- Kun tarkistat BC- tai Base-Collector-liitoksen, kosketat näitä muita liittimiä ja jännitelukeman pitäisi olla samanlainen kuin yllä.
- Voit tarkistaa nykyisen vahvistuksen (hFE) kääntämällä valintasäätimen hFE-toiminnon kohdalle. Ja koskettamalla emitteriä ja kantaa sekä emitteriä ja kollektoria antureilla määrittääksesi vahvistuksen hFE, joka on näiden kahden välinen suhde.
- BJT PNP: tässä toisessa tapauksessa varmennus on samanlainen, vain päinvastoin kuin NPN.
Jos saadut tulokset ovat odotusten ulkopuolella olevia arvoja, transistori ilmoittaa, että se ei toimi tai on viallinen ja se on vaihdettava.
Mistä ostaa BJT
Jos haluat ostaa halvat BJT-transistorit, voit tehdä sen missä tahansa elektroniikkaliikkeessä tai erikoistuneessa verkkoalustassa. Yksi paikka, josta löydät nämä BJT-laitteet, on Amazon, ja suosittelemme näitä:
