V našem oddelek za elektronske komponente O različnih vrstah komercialnih tranzistorjev smo že dovolj govorili. Zdaj je čas, da se poglobimo v široko uporabljen tranzistor, to je družina BJT tranzistorji, torej bipolarni tranzistorji, tako prisotni v številnih elektronskih napravah, ki jih uporabljamo vsak dan.
Torej lahko izvedite več o teh tranzistorjih in razlikah z unipolarnimi...
Kaj je polprevodnik?
-
- SONY DSC
-
- SONY DSC
P polprevodniki So materiali, ki imajo električno prevodnost med prevodniki in izolatorji. V nasprotju s kovinami (dobri prevodniki) in nekovinami (izolatorji ali dielektriki) imajo polprevodniki edinstven položaj, ki omogoča njihovo manipulacijo za nadzor pretoka električnega toka.
Su kristalna struktura, ki je običajno sestavljen iz elementov, kot sta silicij ali germanij, je bistvenega pomena za razumevanje njegovega obnašanja. Atomi teh materialov tvorijo kristalno strukturo, v kateri se elektroni delijo med atomi v energijskih pasovih. Valenčni pas vsebuje elektrone, ki so tesno vezani na atome, medtem ko prevodni pas vsebuje elektrone, ki se lahko prosto gibljejo.
P polprevodniški materiali Bistveni so pri izdelavi naprednih elektronskih naprav. Silicij, ki je eden najpogosteje uporabljanih polprevodnikov, je vseprisoten v industriji in tvori osnovo čipov in mikroprocesorjev. Poleg silicija je germanij še en pogost polprevodniški material, ki se uporablja v starejših tehnologijah. Polprevodniške spojine, kot sta galijev arzenid (GaAs) in fosforen, so prav tako pridobile pomen, zlasti v visokofrekvenčnih in optoelektronskih aplikacijah. Ti materiali omogočajo ustvarjanje naprav, kot so svetleče diode (LED), visokofrekvenčni tranzistorji in napredni senzorji, ki dokazujejo vsestranskost in vitalnost polprevodnikov v ospredju tehnoloških inovacij.
Nosilci tovora in elektronska vožnja
La sposobnost polprevodnikov za prevajanje električnega toka leži v njegovi sposobnosti ustvarjanja nosilcev naboja. Nosilci naboja so lahko negativno nabiti elektroni ali pozitivno nabite "luknje", ki nastanejo zaradi elektronov, ki so bili premaknjeni iz valenčnega pasu v prevodni pas.
Ko je na polprevodnik priključena napetost, elektroni se lahko premakne iz valenčnega v prevodni pas, ki ustvarja električni tok. Ta pojav je znan kot elektronska prevodnost in je bistvenega pomena za delovanje elektronskih naprav.
Dopanti (nečistoče)
Za izboljšanje in nadzor električnih lastnosti polprevodnikov, Namerne nečistoče se vnesejo v steklo s postopkom, imenovanim dopiranje. Atomi dopanta so lahko donorskega tipa (dodajajo dodatne elektrone) ali akceptorskega tipa (ustvarjajo luknje), kar pomeni, da bi bili prvi tako imenovani polprevodniki tipa N, drugi pa polprevodniki tipa P.
Dodatki vnašajo dodatne nivoje energije v prepovedan bend, ki omogoča večji nadzor nad elektronsko vožnjo. Nekatera pogosta primera dopantov sta fosfor (donor) in bor (akceptor) za silicij. Na ta način je mogoče ustvariti cone ali spoje za ustvarjanje naprav, kot je dioda, ki je v bistvu en PN spoj, ali polprevodnikov, ki so običajno tri cone, kot bomo videli kasneje.
Vrste polprevodnikov: intrinzični in ekstrinzični
Po drugi strani pa je za razumevanje BJT pomembno tudi vedeti, kaj vrste polprevodnikov Obstajajo, kot so:
- Vrojeno: Če polprevodniku niso dodane nečistoče, je razvrščen kot intrinzičen. V tem primeru je električna prevodnost posledica izključno toplotnega ustvarjanja nosilcev naboja (parov elektron-luknja).
- zunanjega: So rezultat namernega dopinga z nečistočami. Polprevodniki N-tipa (negativni) so pridobljeni z dodajanjem donorskih dopantov, medtem ko p-tipa (pozitivni) polprevodniki nastanejo z akceptorskimi dopanti. Ti postopki omogočajo prilagajanje električnih lastnosti polprevodnikov glede na posebne potrebe aplikacij.
Uvod v PN spoje
La PN križišče To je bistven koncept v polprevodniški elektroniki, ki postavlja temelje za ustvarjanje naprav, kot so diode in tranzistorji. PN spoj nastane, ko se združita dve področji polprevodniškega materiala. Ti regiji sta regija tipa P (kjer prevladuje koncentracija nosilcev pozitivnega naboja ali lukenj) in regija tipa N (kjer prevladuje koncentracija nosilcev negativnega naboja ali elektronov). Prehod med tema dvema regijama ustvari edinstven vmesnik s posebnimi električnimi lastnostmi.
La nastanek PN spoja Običajno se zgodi s postopkom, imenovanim dopiranje, pri katerem se v polprevodniški material namerno vnesejo nečistoče. V območju P-tipa se uporabljajo akceptorske dopante (kot je bor), medtem ko se v območju N-tipa uporabljajo donorske dopante (kot je fosfor), kot sem že omenil. Ta proces ustvari koncentracijski gradient nosilcev naboja čez spoj in tako vzpostavi potencialno pregrado.
Kar se tiče vedenje tega PN spoja ima edinstvene lastnosti, ko je polariziran v različnih smereh:
- En polarizacija naprej, napetost se uporabi v smeri, ki daje prednost toku toka skozi spoj. V tem primeru se nosilci naboja premikajo čez potencialno pregrado, kar omogoča električno prevodnost.
- Nasprotno, v inverzna polarizacija, uporabljena napetost deluje proti potencialni pregradi in ovira pretok toka. V tem stanju PN spoj deluje kot dioda, ki omogoča prevodnost v eno smer in jo blokira v nasprotni smeri.
PN spoj je osnova številnih elektronskih naprav. Diode na primer izkoriščajo lastnost PN spoja, da omogočijo tok v eni smeri in ga blokirajo v drugi. Tranzistorji, ki so temeljni za digitalno logiko in ojačanje signala, so prav tako zgrajeni z uporabo različnih PN spojev, kot v primeru BJT, ki imajo lahko NPN ali PNP spoje...
Kaj je BJT tranzistor?
El bipolarni spojni tranzistor (BJT ali bipolarni spojni tranzistor) Je polprevodniška elektronska naprava, sestavljena iz dveh zelo tesnih PN stičišč, ki omogočata povečanje toka, zmanjšanje napetosti in nadzor pretoka toka skozi sponke. Prevod v tej vrsti tranzistorja vključuje nosilce naboja obeh polaritet (pozitivne luknje in negativne elektrone). BJT se pogosto uporabljajo v analogni elektroniki in nekaterih aplikacijah digitalne elektronike, kot sta tehnologija TTL ali BiCMOS.
La Zgodovina bipolarnih tranzistorjev sega v leto 1947, ko sta John Bardeen in Walter Houser Brattain izumila bipolarni tranzistor s točkovnim kontaktom pri Bell Telephone Company. Kasneje je William Shockley leta 1948 razvil bipolarni spojni tranzistor. Čeprav so bili bistveni desetletja, se je njihova uporaba zmanjšala v korist tehnologije CMOS v digitalnih integriranih vezjih.
Struktura BJT je sestavljena iz treh regijah:
- Oddajnik (visoko dopiran in funkcionalen kot oddajnik naboja)
- Osnova (zoži in loči emitor od kolektorja)
- Zbiralnik (večji podaljšek).
Epitaksialno nanašanje je običajna tehnika izdelave. Pri normalnem delovanju je spoj baza-emiter usmerjen naprej, medtem ko je spoj baza-kolektor obratno. Načelo delovanja vključuje Polarizacija direktna polarizacija spoja baza-emiter in reverzna polarizacija spoja baza-kolektor. Elektroni se vbrizgajo iz emitorja v zbiralnik, kar omogoča ojačitev signala. Za BJT je značilna nizka vhodna impedanca in ga je mogoče modelirati kot napetostno krmiljen tokovni vir ali tokovno krmiljen vir toka.
Delovanje bipolarnega tranzistorja
Kar zadeva delovanje, imamo to v bipolarnem spojnem tranzistorju (BJT) v konfiguraciji NPN, Spoj baza-emiter je polariziran naprej, spoj baza-kolektor pa je polariziran obratno.. Toplotno mešanje omogoča, da nosilci naboja iz emitorja prečkajo potencialno oviro emiter-baza in dosežejo kolektor, ki ga poganja električno polje med bazo in kolektorjem. Pri tipičnem delovanju je spoj baza-emiter usmerjen naprej, kar omogoča, da se elektroni vbrizgajo v bazno območje in potujejo proti kolektorju. Osnovno območje mora biti tanko, da se zmanjša rekombinacija nosilca, preden doseže stičišče baza-kolektor. Tok kolektor-emiter se lahko krmili s tokom baza-emiter (kontrola toka) ali z napetostjo baza-emiter (kontrola napetosti). V PNP tranzistorju je obratno...
Razlike z unipolarnim tranzistorjem
Tranzistorje lahko razvrstimo v dve glavni kategoriji: bipolarne in unipolarne. The ključne razlike Kar najdemo med obema, je:
- BJT ali bipolarni: Tako kot unipolarni tranzistorji imajo tudi bipolarni tranzistorji pozitivne in negativne nosilce naboja, to je s P in N dopiranimi regijami v svoji strukturi. Kar zadeva polarizacijo, so lahko polarizirani neposredno ali obratno, odvisno od tega, kaj je potrebno, in so lahko tipa NPN ali PNP. Kar zadeva načine delovanja, lahko delujejo v aktivnem načinu, načinu rezanja in načinu nasičenja. So tokovno krmiljeni in imajo tokovni dobiček, ki ga predstavlja črka β (beta). Izguba moči je v tem primeru večja kot pri unipolarnih tranzistorjih, njegova hitrost pa je na splošno počasnejša kot pri unipolarnih tranzistorjih. Zato se med drugim pogosto uporabljajo v ojačevalnikih analognih signalov in nizkofrekvenčnem preklopu. BJT-ji so bolj dovzetni za hrup.
- FET ali unipolarni: Unipolarni tranzistorji ali tranzistorji z efektom polja prav tako uporabljajo nosilce naboja, vendar imamo tukaj elektrone ali luknje, odvisno od vrste. Glavna polarizacija je tu obratna, načini delovanja pa so predvsem v nasičenosti. V tem primeru imamo napetostno krmiljene tranzistorje. Tokovni dobiček je v tem primeru predstavljen s transkondukcijo, izguba moči je manjša kot pri bipolarnih in so hitrejši. Zaradi tega se pogosto uporabljajo za visokofrekvenčno preklapljanje in digitalna vezja. Unipolarni so manj dovzetni za hrup.
Tip BJT (NPN in PNP)
Kot sem komentiral v več delih članka, obstajajo dve glavni vrsti tranzistorjev BJT:
- NPN tranzistorji: So del ene od dveh osnovnih vrst bipolarnih tranzistorjev, kjer črki "N" in "P" označujeta večinske nosilce naboja, prisotne v različnih regijah naprave. Trenutno je večina bipolarnih tranzistorjev tipa NPN, saj je mobilnost elektronov večja kot pri "luknjah" v polprevodnikih, kar omogoča višje tokove in višje hitrosti delovanja. Struktura tranzistorja NPN obsega plast polprevodniškega materiala, dopiranega s P, imenovano "baza", ki se nahaja med dvema slojema materiala, dopiranega z N. V konfiguraciji skupnega oddajnika se majhen tok, ki teče v bazo, ojača na izhod razdelilnika. Simbol tranzistorja NPN vključuje puščico, ki kaže na priključek oddajnika, in smer običajnega toka med aktivnim delovanjem naprave.
- PNP tranzistorji: Druga vrsta bipolarnega tranzistorja, imata črki "P" in "N", ki se nanašata na večino nabojev v različnih regijah naprave. Čeprav so tranzistorji PNP danes manj pogosti, so sestavljeni iz plasti polprevodniškega materiala, dopiranega z N, med dvema slojema materiala, dopiranega s P. Pri tipičnem delovanju je kolektor povezan z maso, oddajnik pa je povezan s pozitivnim priključkom vira. napajanje prek zunanjega električnega bremena. Majhen tok, ki teče v bazo, omogoča bistveno večji tok, ki teče od emitorja do kolektorja. Puščica na simbolu tranzistorja PNP se nahaja na terminalu oddajnika in kaže v smeri običajnega toka med aktivnim delovanjem naprave. Kljub manjši razširjenosti imajo NPN tranzistorji prednost v večini primerov zaradi njihove boljše zmogljivosti.
Vse podrobnosti si lahko ogledate na zgornjih slikah.
Aplikacije BJT
Bipolarni spojni tranzistorji (BJT) se uporabljajo v različnih aplikacije v elektroniki, nekatere primere sem že komentiral, tukaj pa vam pokažem seznam z nekaterimi glavnimi aplikacijami ali uporabami teh tranzistorjev:
- Ojačitev signala: BJT se običajno uporabljajo za ojačanje šibkih signalov, kot so tisti iz senzorjev ali mikrofonov, v avdio in radiofrekvenčnih vezjih.
- Komutacija: Uporabljajo se za krmiljenje tokovnega preklapljanja v digitalnih in logičnih vezjih, kot so elektronska stikala, za izvedbo logičnih vrat.
- Ojačevalniki moči: Uporabljajo se v ojačevalnih stopnjah v avdio sistemih in RF (radiofrekvenčnih) ojačevalnikih. Pravzaprav je bila ena prvih aplikacij, za katero so bili ti tranzistorji zasnovani, zamenjava prejšnjih vakuumskih cevi.
- Viri energije: Lahko jih konfiguriramo za oddajanje konstantnega toka, kar je uporabno v določenih referenčnih tokokrogih in aplikacijah. Našli jih boste tudi v sistemih regulatorjev napetosti ali vezjih za vzdrževanje konstantne napetosti na izhodu napajalnika.
- Oscilatorji: Uporabljajo se v oscilatorskih vezjih za ustvarjanje periodičnih signalov, na primer v generatorjih sinusnega vala.
- RF ojačanje: V komunikacijskih sistemih se BJT uporabljajo v stopnjah ojačanja radiofrekvenčnega signala.
- Amplitudna in frekvenčna modulacija: Uporabljajo se v modulacijskih vezjih za spreminjanje značilnosti avdio ali RF signalov. Prav tako jih je mogoče implementirati v nekatere senzorje ali detektorje za obdelavo signalov.
Kako preveriti BJT tranzistor
Preverjanje tranzistorja BJT je pomembno za zagotovitev njegovega pravilnega delovanja. Če želite vedeti, kako to storiti, boste potrebovali samo multimeter ali multimeter, ki ima to funkcijo za preverjanje bipolarnih tranzistorjev. In način za nadaljevanje je zelo preprost, le slediti morate tem korakom:
- BJT NPN: Najprej morate identificirati priključke ali zatiče oddajnika (E), baze (B) in kolektorja (C), ki jih vključuje vaš tranzistor. Odvisno od modela si lahko za več podrobnosti ogledate podatkovne liste, čeprav jih je enostavno poznati. Ko ste identificirali sponke in multimeter, je naslednja stvar, da preprosto pravilno vstavite nožice v reže za ta namen. Če vaš multimeter nima te funkcije, lahko uporabite to drugo možnost:
- Multimeter prestavite v način za testiranje tranzistorjev, to je z vrtenjem kolesca izberite simbol za merjenje enosmerne napetosti (V —).
- Dotaknite se želenih nožic s sondami multimetra:
- Ko preverite spoj BE ali Base-Emitter, bi morali na zaslonu videti odčitek napetosti med 0.6 in 0.7 V, odvisno od tranzistorja.
- Ko preverite spoj BC ali bazo-kolektor, se dotaknete teh drugih sponk in odčitek napetosti bi moral biti podoben zgornjemu.
- Če želite preveriti trenutno ojačenje (hFE), obrnite izbirni gumb na funkcijo hFE. Z dotikom oddajnika in baze ter oddajnika in kolektorja s sondami določite ojačenje hFE, ki bo razmerje med njima.
- BJT PNP: v tem drugem primeru je preverjanje podobno, le na nasproten način kot pri NPN.
Če so dobljeni rezultati vrednosti izven pričakovanj, bo tranzistor pokazal, da ne deluje ali je okvarjen in ga je treba zamenjati.
Kje kupiti BJT
Če želite kupiti poceni tranzistorji BJT, lahko to storite v kateri koli trgovini z elektroniko ali specializirani spletni platformi. Eno mesto, kjer boste našli te naprave BJT, je Amazon, in priporočamo te:
