A mi elektronikai alkatrészek rész Már eleget beszéltünk a különféle típusú kereskedelmi tranzisztorokról. Itt az ideje, hogy mélyebbre ássunk egy széles körben használt tranzisztort, ez a család BJT tranzisztorok, azaz bipoláris tranzisztorok, amelyek sok olyan elektronikus eszközben jelen vannak, amelyeket napi rendszerességgel használunk.
Szóval te meg tudod Tudjon meg többet ezekről a tranzisztorokról és az unipoláris tranzisztoroktól való különbségekről...
Mi az a félvezető?
-
- SONY DSC
-
- SONY DSC
sok félvezetők Ezek olyan anyagok, amelyek elektromos vezetőképessége a vezetőké és a szigetelőké között van. A fémektől (jó vezetők) és a nemfémektől (szigetelők vagy dielektrikumok) ellentétben a félvezetők egyedi pozíciót foglalnak el, amely lehetővé teszi, hogy manipulálják őket az elektromos áram áramlásának szabályozására.
Su kristályos szerkezet, amely jellemzően olyan elemekből áll, mint a szilícium vagy a germánium, elengedhetetlen a viselkedésének megértéséhez. Ezen anyagok atomjai kristályos szerkezetet alkotnak, amelyben az elektronok megoszlanak az atomok között energiasávokban. A vegyértéksávban az atomokhoz szorosan kötődő elektronok, míg a vezetési sávban szabadon mozgó elektronok találhatók.
sok félvezető anyagok Ezek nélkülözhetetlenek a fejlett elektronikus eszközök gyártásában. A szilícium, mint az egyik leggyakrabban használt félvezető, mindenütt jelen van az iparban, és a chipek és mikroprocesszorok alapját képezi. A szilícium mellett a germánium egy másik gyakori félvezető anyag, amelyet régebbi technológiákban használtak. Az olyan félvezető vegyületek, mint a gallium-arzenid (GaAs) és a foszfor, szintén jelentőségre tettek szert, különösen a nagyfrekvenciás és optoelektronikai alkalmazásokban. Ezek az anyagok lehetővé teszik olyan eszközök létrehozását, mint a fénykibocsátó diódák (LED), nagyfrekvenciás tranzisztorok és fejlett érzékelők, demonstrálva a félvezetők sokoldalúságát és vitalitását a technológiai innováció élvonalában.
Teherszállítók és elektronikus vezetés
La a félvezetők elektromos áramvezetési képessége abban rejlik, hogy képes töltéshordozókat generálni. A töltéshordozók lehetnek negatív töltésű elektronok vagy pozitív töltésű "lyukak", amelyek a vegyértéksávból a vezetési sávba tolódott elektronokból származnak.
Ha egy félvezetőre feszültséget kapcsolunk, az elektronok a vegyértéksávból a vezetési sávba léphet, elektromos áramot hoz létre. Ezt a jelenséget elektronikus vezetésnek nevezik, és elengedhetetlen az elektronikus eszközök működéséhez.
Adalékanyagok (szennyeződések)
A félvezetők elektromos tulajdonságainak javítása és szabályozása, Szándékos szennyeződéseket juttatnak az üvegbe a doppingolásnak nevezett eljárással. Az adalék atomok lehetnek donor típusúak (többlet elektronok hozzáadása) vagy akceptor típusúak (lyukakat hoznak létre), vagyis az első az úgynevezett N-típusú félvezetők, a második pedig a P-típusú félvezetők lennének.
Az adalékanyagok további energiaszinteket vezetnek be a tiltott zenekar, amely lehetővé teszi az elektronikus vezetés jobb irányítását. Néhány gyakori példa az adalékanyagokra a foszfor (donor) és a bór (akceptor) a szilíciumhoz. Ily módon zónák vagy csomópontok hozhatók létre olyan eszközök létrehozására, mint például a dióda, amely alapvetően egyetlen PN átmenet, vagy a félvezetők, amelyek általában három zónából állnak, ahogy később látni fogjuk.
A félvezetők típusai: belső és külső
Másrészt a BJT megértéséhez azt is fontos tudni, hogy mit félvezető típusok Léteznek ilyenek:
- Belső: Ha a félvezetőhöz nem adnak szennyeződést, akkor az belsőnek minősül. Ebben az esetben az elektromos vezetés kizárólag a töltéshordozók (elektron-lyuk párok) hőtermelésének köszönhető.
- külső: Szándékos szennyeződésekkel történő dopping eredménye. Az N-típusú (negatív) félvezetőket donor adalékanyagok hozzáadásával, míg a p-típusú (pozitív) félvezetőket akceptor adalékanyagokkal állítják elő. Ezek az eljárások lehetővé teszik a félvezetők elektromos tulajdonságainak az alkalmazások speciális igényeinek megfelelő beállítását.
Bevezetés a PN csomópontokba
La PN csomópont Ez a félvezető elektronika alapvető koncepciója, amely megalapozza az olyan eszközök létrehozását, mint a diódák és a tranzisztorok. PN átmenet jön létre, amikor egy félvezető anyag két tartománya összeér. Ezek a régiók a P-típusú régió (ahol a pozitív töltéshordozók vagy lyukak koncentrációja dominál) és az N-típusú régió (ahol a negatív töltéshordozók vagy elektronok koncentrációja dominál). A két régió közötti átmenet egyedi interfészt hoz létre különleges elektromos tulajdonságokkal.
La a PN csomópont kialakulása Ez általában egy adalékolásnak nevezett folyamaton keresztül történik, ahol szándékos szennyeződéseket visznek be a félvezető anyagba. A P-típusú régióban akceptor adalékanyagokat (például bórt), míg az N-típusú régióban donor adalékanyagokat (például foszfort) használnak, amint azt korábban említettem. Ez a folyamat létrehozza a töltéshordozók koncentrációs gradiensét a csomóponton keresztül, ezáltal létrehozza a potenciálgát.
Tekintettel viselkedés ennek a PN átmenetnek, egyedi tulajdonságokkal rendelkezik, ha különböző irányban polarizálódik:
- En előre polarizáció, feszültséget alkalmaznak abban az irányban, amely kedvez az áram átfolyásának a csomóponton. Ebben az esetben a töltéshordozók áthaladnak a potenciálgáton, lehetővé téve az elektromos vezetést.
- Épp ellenkezőleg, a fordított polarizáció, az alkalmazott feszültség a potenciálgát ellen hat, akadályozva az áram áramlását. Ebben az állapotban a PN átmenet diódaként működik, lehetővé téve az egyik irányú vezetést, az ellenkező irányba pedig blokkolva azt.
A PN csomópont számos elektronikus eszköz alapja. A diódák például kihasználják a PN átmenet azon tulajdonságát, hogy az egyik irányba engedik az áramot, a másikban pedig blokkolják azt. A digitális logikához és jelerősítéshez szükséges tranzisztorok is különféle PN átmenetek felhasználásával készülnek, mint a BJT-k esetében, amelyek NPN vagy PNP átmenettel is rendelkezhetnek...
Mi az a BJT tranzisztor?
El bipoláris átmenet tranzisztor (BJT vagy bipoláris átmenet tranzisztor) Ez egy szilárdtest-elektronikai eszköz, amely két nagyon közeli PN-csomópontból áll, lehetővé téve az áram növelését, a feszültség csökkentését és a kapcsain keresztüli áramáramlás szabályozását. Az ilyen típusú tranzisztorok vezetése mindkét polaritású (pozitív lyukak és negatív elektronok) töltéshordozóit foglalja magában. A BJT-ket széles körben használják az analóg elektronikában és egyes digitális elektronikai alkalmazásokban, mint például a TTL vagy a BiCMOS technológia.
La A bipoláris tranzisztorok története 1947-ig nyúlik vissza, amikor John Bardeen és Walter Houser Brattain feltalálta a pontkontaktus bipoláris tranzisztort a Bell Telephone Company-nál. Később William Shockley 1948-ban kifejlesztette a bipoláris átmenet tranzisztort. Bár évtizedekig nélkülözhetetlenek voltak, használatuk visszaszorult a CMOS technológia javára a digitális integrált áramkörökben.
A BJT szerkezete a következőkből áll három régiót:
- Az emitter (erősen adalékolt és töltéskibocsátóként funkcionál)
- Az alap (szűkíti és elválasztja az emittert a kollektortól)
- A kollektor (nagyobb kiterjesztés).
Az epitaxiális lerakódás az általános gyártási technika. Normál üzemben az alap-emitter átmenet előre, míg az alap-kollektor átmenet fordított előfeszítésű. A működési elv magában foglalja a Polarizáció a bázis-emitter átmenet közvetlen polarizációja és a bázis-kollektor átmenet fordított polarizációja. Az elektronokat az emitterből a kollektorba fecskendezik, lehetővé téve a jelerősítést. A BJT-t alacsony bemeneti impedanciája jellemzi, és modellezhető feszültségvezérelt áramforrásként vagy áramvezérelt áramforrásként.
Bipoláris tranzisztor működése
Ami a működést illeti, egy bipoláris junction tranzisztorban (BJT) van NPN konfigurációban, A bázis-emitter átmenet előre polarizált, az alap-kollektor átmenet pedig fordított polaritású.. A termikus keverés lehetővé teszi, hogy az emitter töltéshordozói áthaladjanak az emitter-bázis potenciálgáton, és elérjék a kollektort, az alap és a kollektor közötti elektromos tér által hajtva. A tipikus működés során a bázis-emitter átmenet előre előfeszített, lehetővé téve az elektronok befecskendezését az alapterületbe, és a kollektor felé haladva. Az alaprégiónak vékonynak kell lennie, hogy minimalizálja a hordozó-rekombinációt, mielőtt elérné az alap-kollektor csomópontot. A kollektor-emitter áram vezérelhető az alap-emitter árammal (áramszabályozás) vagy az alap-emitter feszültséggel (feszültségszabályozás). PNP tranzisztorban ez fordítva van...
Különbségek az unipoláris tranzisztorral
A tranzisztorok két fő kategóriába sorolhatók: bipoláris és unipoláris. A kulcsfontosságú különbségek Amit a kettő között találunk:
- BJT vagy bipoláris: Az unipoláris tranzisztorokhoz hasonlóan a bipoláris tranzisztoroknak is vannak pozitív és negatív töltéshordozói, azaz szerkezetükben P és N adalékolt régiók. Ami a polarizációt illeti, ezek polarizálhatók közvetlenül vagy fordítottan, attól függően, hogy mire van szükség, és lehetnek NPN vagy PNP típusúak. Ami az üzemmódokat illeti, működhetnek aktív, vágási és telítettségi módban. Áramszabályozottak, és az áramerősítést β (béta) betű jelzi. A teljesítményveszteség ebben az esetben nagyobb, mint az unipoláris tranzisztoréké, és sebessége általában kisebb, mint az unipoláris tranzisztoréké. Ezért gyakran használják őket többek között analóg jelerősítőkben és alacsony frekvenciájú kapcsolásban. A BJT-k érzékenyebbek a zajra.
- FET vagy unipoláris: Az unipoláris vagy térhatású tranzisztorok is használnak töltéshordozókat, de itt típustól függően elektronok vagy lyukak vannak. A fő polarizáció itt fordított, és az üzemmódok főként telítettségben vannak. Ebben az esetben feszültségvezérelt tranzisztoraink vannak. Az áramerősítést ebben az esetben a transzkonduktivitás képviseli, a teljesítményveszteség kisebb, mint a bipolárisoknál, és gyorsabbak. Emiatt gyakran használják nagyfrekvenciás kapcsolásokhoz és digitális áramkörökhöz. Az egypólusúak kevésbé érzékenyek a zajra.
BJT típus (NPN és PNP)
Ahogy a cikk több részében is kommentáltam, vannak két fő típusa BJT tranzisztorok:
- NPN tranzisztorok: Részei a bipoláris tranzisztorok két alapvető típusának egyikének, ahol az "N" és "P" betűk jelzik az eszköz különböző régióiban jelen lévő többségi töltéshordozókat. Jelenleg a legtöbb bipoláris tranzisztor NPN típusú, mivel az elektronok mobilitása nagyobb, mint a félvezetőkben lévő "lyukaké", így nagyobb áramerősséget és nagyobb működési sebességet tesz lehetővé. Az NPN tranzisztor szerkezete egy P-adalékolt félvezető anyagból, úgynevezett "bázisból" áll, amely két N-adalékolt anyagréteg között helyezkedik el. A közös emitteres konfigurációban a bázisba befolyó kis áramot felerősítik a az elosztó kimenete. Az NPN tranzisztor szimbólum egy nyilat tartalmaz, amely az emitter kivezetésére és a hagyományos áram irányára mutat az eszköz aktív működése közben.
- PNP tranzisztorok: A bipoláris tranzisztorok második típusa, "P" és "N" betűkkel rendelkeznek, amelyek a készülék különböző régióiban lévő többségi töltésekre utalnak. Bár manapság kevésbé elterjedt, a PNP tranzisztorok N-adalékolt félvezető anyagból állnak két réteg P-adalékolt anyag között.Tipikus működés esetén a kollektor a földhöz, az emitter pedig a forrás pozitív kivezetéséhez kapcsolódik. tápellátás külső elektromos terhelésen keresztül. A bázisba áramló kis áram lényegesen nagyobb áramot tesz lehetővé az emittertől a kollektorig. A PNP tranzisztor szimbólumában lévő nyíl az emitter terminálján található, és a hagyományos áram irányába mutat az eszköz aktív működése közben. Alacsonyabb elterjedtségük ellenére az NPN tranzisztorokat a legtöbb helyzetben előnyben részesítik jobb teljesítményük miatt.
A fenti képeken minden részletet láthattok.
A BJT alkalmazásai
A bipoláris junction tranzisztorokat (BJT) sokféleképpen használják alkalmazások az elektronikában, Korábban már kommentáltam néhány esetet, de itt mutatok egy listát ezeknek a tranzisztoroknak néhány fő alkalmazásáról vagy felhasználásáról:
- Jelerősítés: A BJT-ket általában gyenge jelek, például érzékelőkből vagy mikrofonokból származó jelek erősítésére használják hang- és rádiófrekvenciás áramkörökben.
- Kommutáció: Digitális és logikai áramkörök, például elektronikus kapcsolók áramkapcsolásának vezérlésére szolgálnak logikai kapuk megvalósítása érdekében.
- Teljesítmény erősítők: Az audiorendszerek és RF (rádiófrekvenciás) erősítők teljesítményerősítő szakaszaiban használatosak. Valójában az egyik első alkalmazás, amelyre ezeket a tranzisztorokat tervezték, ez volt, a korábbi vákuumcsövek cseréje.
- Energiaforrások: Konfigurálhatók állandó áram kiadására, ami bizonyos áram-referenciaáramkörökben és alkalmazásokban hasznos. A feszültségszabályozó rendszerekben vagy áramkörökben is megtalálhatók, hogy állandó feszültséget tartsanak fenn a tápegység kimenetén.
- Oszcillátorok: Az oszcillátor áramkörökben használják periodikus jelek generálására, például szinuszos generátorokban.
- RF erősítés: A kommunikációs rendszerekben a BJT-ket rádiófrekvenciás jelerősítési fokozatokban használják.
- Amplitúdó és frekvencia moduláció: Modulációs áramkörökben használják az audio vagy RF jelek jellemzőinek megváltoztatására. Egyes érzékelőkben vagy detektorokban is megvalósíthatók a jelek feldolgozására.
Hogyan lehet ellenőrizni a BJT tranzisztort
A BJT tranzisztor ellenőrzése fontos annak megfelelő működése érdekében. Ha tudni szeretné, hogyan kell ezt megtenni, akkor csak olyan multiméterre vagy multiméterre lesz szüksége, amely rendelkezik ezzel a funkcióval a bipoláris tranzisztorok ellenőrzéséhez. És a továbblépés nagyon egyszerű, csak kövesse az alábbi lépéseket:
- BJT NPN: Először meg kell határoznia az Emitter (E), Base (B) és Collector (C) kivezetéseket vagy érintkezőket, amelyeket a tranzisztor tartalmaz. A modelltől függően további részletekért tekintse meg az adatlapokat, bár ez könnyen megismerhető. Miután azonosította a terminálokat és a kéznél lévő multimétert, a következő dolog az, hogy egyszerűen helyezze be megfelelően a tűket a nyílásokba erre a célra. Ha a multiméter nem rendelkezik ezzel a funkcióval, használhatja ezt a másik alternatívát:
- Tegye a multimétert tranzisztorteszt üzemmódba, azaz forgassa el a kereket a DC feszültség mérésére szolgáló szimbólum kiválasztásához (V —).
- Érintse meg a kívánt tűket a multiméter szondákkal:
- A BE vagy a Base-Emitter átmenet ellenőrzésekor a képernyőn 0.6 és 0.7 V közötti feszültséget kell látnia, a tranzisztortól függően.
- Amikor ellenőrzi a BC vagy Base-Collector csomópontot, érintse meg ezeket a többi kivezetést, és a feszültségértéknek hasonlónak kell lennie a fentiekhez.
- Az aktuális erősítés (hFE) ellenőrzéséhez forgassa a választótárcsát a hFE funkcióra. És az emitter és a bázis, valamint az emitter és a kollektor megérintésével a szondákkal meghatározzuk a hFE erősítést, ami a kettő kapcsolata lesz.
- BJT PNP: ebben a másik esetben az ellenőrzés hasonló, csak az ellentétes módon, mint egy NPN.
Ha a kapott eredmények a várakozásokon kívül esnek, a tranzisztor azt jelzi, hogy nem működik vagy hibás, és ki kell cserélni.
Hol lehet BJT-t vásárolni
Ha vásárolni akar olcsó BJT tranzisztorok, megteheti bármelyik elektronikai boltban vagy speciális online platformon. Az egyik hely, ahol ezeket a BJT eszközöket megtalálja, az Amazon, és ezeket ajánljuk:
