BJT: viss, kas jums jāzina par bipolāro tranzistoru

BJT

Mūsos elektronisko komponentu sadaļa Mēs jau esam pietiekami runājuši par dažādiem komerciālo tranzistoru veidiem. Tagad ir pienācis laiks iedziļināties plaši izmantotā tranzistorā, tā ir saime BJT tranzistori, tas ir, bipolāri tranzistori, kas ir daudzās elektroniskās ierīcēs, kuras mēs lietojam ikdienā.

Tad tu vari Uzziniet vairāk par šiem tranzistoriem un atšķirībām no vienpolāriem...

Kas ir pusvadītājs?

L pusvadītāji Tie ir materiāli, kuriem ir elektrovadītspēja starp vadītājiem un izolatoriem. Atšķirībā no metāliem (labiem vadītājiem) un nemetāliem (izolatoriem vai dielektriķiem), pusvadītāji ieņem unikālu pozīciju, kas ļauj ar tiem manipulēt, lai kontrolētu elektriskās strāvas plūsmu.

Su kristāla struktūra, kas parasti sastāv no tādiem elementiem kā silīcijs vai germānija, ir būtiska, lai izprastu tā uzvedību. Šo materiālu atomi veido kristālisku struktūru, kurā elektroni ir sadalīti starp atomiem enerģijas joslās. Valences joslā ir elektroni, kas ir cieši saistīti ar atomiem, savukārt vadītspējas joslā ir elektroni, kas var brīvi pārvietoties.

L pusvadītāju materiāli Tie ir būtiski modernu elektronisko ierīču ražošanā. Silīcijs, kas ir viens no visbiežāk izmantotajiem pusvadītājiem, ir visuresošs rūpniecībā un veido mikroshēmu un mikroprocesoru pamatu. Papildus silīcijam germānija ir vēl viens izplatīts pusvadītāju materiāls, kas ir izmantots vecākās tehnoloģijās. Pusvadītāju savienojumi, piemēram, gallija arsenīds (GaAs) un fosforēns, arī ir ieguvuši nozīmi, īpaši augstfrekvences un optoelektronikas lietojumos. Šie materiāli ļauj izveidot tādas ierīces kā gaismas diodes (LED), augstfrekvences tranzistorus un modernus sensorus, demonstrējot pusvadītāju daudzpusību un vitalitāti tehnoloģisko jauninājumu priekšgalā.

Kravu pārvadātāji un elektroniskā braukšana

La pusvadītāju spēja vadīt elektrību slēpjas tā spējā radīt lādiņu nesējus. Lādiņu nesēji var būt negatīvi lādēti elektroni vai pozitīvi lādēti "caurumi", kas rodas no elektroniem, kas ir pārvietoti no valences joslas uz vadīšanas joslu.

Kad pusvadītājam tiek pielikts spriegums, elektroni var pāriet no valences joslas uz vadīšanas joslu, radot elektrisko strāvu. Šī parādība ir pazīstama kā elektroniskā vadītspēja, un tā ir būtiska elektronisko ierīču darbībai.

Piemaisījumi (piemaisījumi)

Lai uzlabotu un kontrolētu pusvadītāju elektriskās īpašības, Apzināti piemaisījumi tiek ievadīti stiklā, izmantojot procesu, ko sauc par dopingu. Dopanta atomi var būt donora tipa (pievienojot papildu elektronus) vai akceptora tipa (veidojot caurumus), tas ir, pirmie būtu tā sauktie N tipa pusvadītāji, bet otrie - P tipa pusvadītāji.

Dopanti ievada papildu enerģijas līmeņus aizliegtā josla, kas ļauj labāk kontrolēt elektronisko braukšanu. Daži izplatīti dopantu piemēri ir fosfors (donors) un bors (akceptors) silīcijam. Tādā veidā var izveidot zonas vai krustojumus, lai izveidotu tādas ierīces kā diode, kas būtībā ir viens PN savienojums, vai pusvadītāji, kas parasti ir trīs zonas, kā mēs to redzēsim vēlāk.

Pusvadītāju veidi: iekšējie un ārējie

No otras puses, lai saprastu BJT, ir arī svarīgi zināt, ko pusvadītāju veidi Tie pastāv, piemēram:

  • Raksturīgs: Ja pusvadītājam nav pievienoti piemaisījumi, tas tiek klasificēts kā raksturīgs. Šajā gadījumā elektriskā vadītspēja ir saistīta tikai ar lādiņu nesēju (elektronu caurumu pāru) termisko ģenerēšanu.
  • ārējs: Tie ir tīšas dopinga ar piemaisījumiem rezultāts. N-tipa (negatīvos) pusvadītājus iegūst, pievienojot donoru piedevas, savukārt p-tipa (pozitīvos) pusvadītājus veido ar akceptoru piedevām. Šie procesi ļauj regulēt pusvadītāju elektriskās īpašības atbilstoši lietojumprogrammu īpašajām vajadzībām.

Ievads PN krustojumos

PN krustojums

La PN krustojums Tā ir būtiska pusvadītāju elektronikas koncepcija, kas liek pamatus tādu ierīču kā diožu un tranzistoru izveidei. PN krustojums veidojas, kad saplūst divi pusvadītāju materiāla apgabali. Šie apgabali ir P tipa apgabals (kur dominē pozitīvo lādiņu nesēju vai caurumu koncentrācija) un N tipa apgabals (kur dominē negatīvo lādiņu nesēju vai elektronu koncentrācija). Pāreja starp šiem diviem reģioniem rada unikālu saskarni ar īpašām elektriskām īpašībām.

La PN krustojuma veidošanās Tas parasti notiek, izmantojot procesu, ko sauc par dopingu, kad pusvadītāju materiālā tiek ievadīti apzināti piemaisījumi. P tipa reģionā izmanto akceptoru dopantus (piemēram, boru), savukārt N tipa reģionā izmanto donoru dopantus (piemēram, fosforu), kā jau minēju iepriekš. Šis process rada lādiņu nesēju koncentrācijas gradientu pāri krustojumam, tādējādi izveidojot potenciālo barjeru.

In Cuanto al uzvedība šī PN krustojumam ir unikālas īpašības, ja tas ir polarizēts dažādos virzienos:

  • En polarizācija uz priekšu, tiek pielikts spriegums virzienā, kas veicina strāvas plūsmu caur krustojumu. Šajā gadījumā lādiņnesēji pārvietojas pāri potenciālajai barjerai, nodrošinot elektrisko vadīšanu.
  • Gluži pretēji, in apgrieztā polarizācija, pielietotais spriegums darbojas pret potenciāla barjeru, kavējot strāvas plūsmu. Šajā stāvoklī PN savienojums darbojas kā diode, kas ļauj vadīt vienā virzienā un bloķē to pretējā virzienā.

PN savienojums ir daudzu elektronisko ierīču pamatā. Diodes, piemēram, izmanto PN savienojuma īpašību, lai ļautu strāvai plūst vienā virzienā un bloķētu to otrā. Tranzistori, kas ir būtiski digitālajai loģikai un signāla pastiprināšanai, tiek būvēti, izmantojot dažādus PN savienojumus, piemēram, BJT gadījumā, kuriem var būt NPN vai PNP pārejas...

Kas ir BJT tranzistors?

BJT

El bipolārā savienojuma tranzistors (BJT vai bipolārā savienojuma tranzistors) Tā ir cietvielu elektroniska ierīce, kas sastāv no diviem ļoti tuvu PN savienojumiem, kas ļauj palielināt strāvu, samazināt spriegumu un kontrolēt strāvas plūsmu caur spailēm. Vadītspēja šāda veida tranzistoros ietver abu polaritātes lādiņu nesējus (pozitīvos caurumus un negatīvos elektronus). BJT plaši izmanto analogajā elektronikā un dažās digitālās elektronikas lietojumprogrammās, piemēram, TTL vai BiCMOS tehnoloģijā.

La Bipolāro tranzistoru vēsture aizsākās 1947. gadā, kad Džons Bārdīns un Valters Hauzs Breteins izgudroja punktkontakta bipolāro tranzistoru uzņēmumā Bell Telephone Company. Vēlāk Viljams Šoklijs 1948. gadā izstrādāja bipolārā savienojuma tranzistoru. Lai gan tie bija būtiski gadu desmitiem, to izmantošana ir samazinājusies par labu CMOS tehnoloģijai digitālajās integrālajās shēmās.

BJT struktūra sastāv no trīs reģioni:

  • Izstarotājs (ļoti leģēts un funkcionāls kā lādiņa emitētājs)
  • Pamatne (sašaurina un atdala emitētāju no kolektora)
  • Kolektors (lielāks pagarinājums).

Epitaksiskā nogulsnēšanās ir izplatīta ražošanas metode. Parastā darbībā bāzes-emitera pāreja ir nobīdīta uz priekšu, savukārt bāzes kolektora pāreja ir nospriegota. Darbības princips ietver Polarizācija bāzes-emitera savienojuma tiešā polarizācija un bāzes-kolektora savienojuma reversā polarizācija. Elektroni tiek ievadīti no emitētāja uz kolektoru, ļaujot pastiprināt signālu. BJT raksturo tā zemā ieejas pretestība, un to var modelēt kā ar spriegumu vadāmu strāvas avotu vai ar strāvu kontrolētu strāvas avotu.

Bipolārā tranzistora darbība

Kas attiecas uz darbību, mums tas ir bipolārā savienojuma tranzistorā (BJT) NPN konfigurācijā, Bāzes-emitera savienojums ir polarizēts uz priekšu, bet bāzes un kolektora savienojums ir apgriezti polarizēts.. Termiskā sajaukšana ļauj lādiņa nesējiem no emitētāja šķērsot emitētāja-bāzes potenciāla barjeru un sasniegt kolektoru, ko darbina elektriskais lauks starp pamatni un kolektoru. Tipiskā darbībā bāzes un emitētāja savienojums ir nobīdīts uz priekšu, ļaujot elektroniem ievadīt bāzes apgabalā un virzīties uz kolektoru. Bāzes apgabalam jābūt plānam, lai samazinātu nesēja rekombināciju pirms bāzes un kolektora savienojuma sasniegšanas. Kolektora-emitera strāvu var kontrolēt ar bāzes emitētāja strāvu (strāvas kontrole) vai ar bāzes emitētāja spriegumu (sprieguma kontrole). PNP tranzistorā ir otrādi...

Atšķirības ar vienpolāru tranzistoru

Tranzistorus var iedalīt divās galvenajās kategorijās: bipolāri un vienpolāri. The galvenās atšķirības Tas, ko mēs atrodam starp abiem, ir:

  • BJT vai bipolāri: Tāpat kā vienpolāriem tranzistoriem, arī bipolāriem tranzistoriem ir pozitīvi un negatīvi lādiņu nesēji, tas ir, ar P un N leģētiem reģioniem to struktūrā. Kas attiecas uz polarizāciju, tos var polarizēt tieši vai apgriezti, atkarībā no tā, kas ir nepieciešams, un tie var būt NPN vai PNP tipa. Runājot par darbības režīmiem, tie var darboties aktīvā režīmā, griezuma režīmā un piesātinājuma režīmā. Tie tiek kontrolēti ar strāvu, un tiem ir strāvas pastiprinājums, kas apzīmēts ar burtu β (beta). Jaudas zudumi šajā gadījumā ir lielāki nekā vienpolāriem tranzistoriem, un tā ātrums parasti ir mazāks nekā unipolāriem tranzistoriem. Tāpēc tos cita starpā bieži izmanto analogajos signāla pastiprinātājos un zemfrekvences komutācijā. BJT ir jutīgāki pret troksni.
  • FET vai unipolārs: Unipolāri vai lauka efekta tranzistori izmanto arī lādiņu nesējus, bet šeit mums ir elektroni vai caurumi, atkarībā no veida. Galvenā polarizācija šeit ir pretēja, un darbības režīmi galvenokārt ir piesātināti. Šajā gadījumā mums ir sprieguma kontrolēti tranzistori. Strāvas pastiprinājumu šajā gadījumā attēlo transvadītspēja, jaudas zudumi ir mazāki nekā bipolāriem, un tie ir ātrāki. Šī iemesla dēļ tos bieži izmanto augstfrekvences pārslēgšanai un digitālajām shēmām. Unipolāri ir mazāk jutīgi pret troksni.

BJT veids (NPN un PNP)

Kā jau esmu komentējis vairākās raksta daļās, tādas ir divi galvenie veidi BJT tranzistori:

  • NPN tranzistori: Tie ir daļa no viena no diviem pamata bipolāro tranzistoru veidiem, kur burti "N" un "P" norāda lielāko daļu lādiņu nesēju, kas atrodas dažādos ierīces reģionos. Pašlaik lielākā daļa bipolāro tranzistoru ir NPN tipa, jo elektronu mobilitāte ir augstāka nekā pusvadītāju "caurumiem", tādējādi pieļaujot lielāku strāvu un lielāku darbības ātrumu. NPN tranzistora struktūra ietver ar P leģētu pusvadītāju materiāla slāni, ko sauc par "bāzi", kas atrodas starp diviem ar N leģēta materiāla slāņiem. Kopējā emitētāja konfigurācijā neliela strāva, kas ieplūst pamatnē, tiek pastiprināta kolektora izvade. NPN tranzistora simbols ietver bultiņu, kas norāda uz emitētāja spaili un parastās strāvas virzienu ierīces aktīvās darbības laikā.
  • PNP tranzistori: Otra veida bipolārie tranzistori, tiem ir burti "P" un "N", kas attiecas uz lielāko daļu uzlādes dažādos ierīces reģionos. Lai gan mūsdienās PNP tranzistori ir retāk sastopami, tie sastāv no N-leģēta pusvadītāju materiāla slāņa, kas atrodas starp diviem P-leģēta materiāla slāņiem. Tipiskā darbībā kolektors ir savienots ar zemi, bet emitētājs ir savienots ar avota pozitīvo spaili. barošana, izmantojot ārēju elektrisko slodzi. Maza strāva, kas ieplūst bāzē, ļauj ievērojami lielākai strāvai plūst no emitera uz kolektoru. Bultiņa PNP tranzistora simbolā atrodas uz emitera spailes un norāda parastās strāvas virzienu ierīces aktīvās darbības laikā. Neskatoties uz to zemāku izplatību, NPN tranzistori tiek doti priekšroka lielākajā daļā situāciju, jo tie ir labāki.

Visu informāciju varat redzēt augstāk esošajos attēlos.

BJT lietojumprogrammas

Bipolārā savienojuma tranzistori (BJT) tiek izmantoti dažādos veidos lietojumi elektronikāEs jau esmu komentējis dažus gadījumus iepriekš, bet šeit es parādīšu sarakstu ar dažām šo tranzistoru galvenajām lietojumprogrammām vai lietojumiem:

  • Signāla pastiprināšana: BJT parasti izmanto, lai pastiprinātu vājus signālus, piemēram, signālus no sensoriem vai mikrofoniem, audio un radio frekvences ķēdēs.
  • Komutācija: Tos izmanto, lai kontrolētu strāvas pārslēgšanu digitālajās un loģiskajās shēmās, piemēram, elektroniskajos slēdžos, lai ieviestu loģiskos vārtus.
  • Jaudas pastiprinātāji: Tos izmanto jaudas pastiprināšanas posmos audio sistēmās un RF (radio frekvences) pastiprinātājos. Faktiski viens no pirmajiem lietojumiem, kam šie tranzistori tika izstrādāti, bija šim nolūkam, aizstājot iepriekšējās vakuuma lampas.
  • Enerģijas avoti: Tos var konfigurēt, lai izvadītu pastāvīgu strāvu, kas ir noderīga noteiktās strāvas atsauces shēmās un lietojumprogrammās. Jūs tos atradīsit arī sprieguma regulatoru sistēmās vai ķēdēs, lai uzturētu nemainīgu spriegumu barošanas avota izejā.
  • Oscilatori: Tos izmanto oscilatoru ķēdēs, lai ģenerētu periodiskus signālus, piemēram, sinusoidālo viļņu ģeneratoros.
  • RF pastiprināšana: Sakaru sistēmās BJT izmanto radiofrekvences signāla pastiprināšanas posmos.
  • Amplitūdas un frekvences modulācija: Tos izmanto modulācijas shēmās, lai mainītu audio vai RF signālu raksturlielumus. Tos var arī ieviest dažos sensoros vai detektoros, lai apstrādātu signālus.

Kā pārbaudīt BJT tranzistoru

BJT tranzistora pārbaude ir svarīga, lai nodrošinātu tā pareizu darbību. Ja vēlaties uzzināt, kā to izdarīt, jums būs nepieciešams tikai multimetrs vai multimetrs, kuram ir šī funkcija, lai pārbaudītu bipolāros tranzistorus. Un veids, kā rīkoties, ir ļoti vienkāršs, jums vienkārši jāveic šādas darbības:

  • BJT NPN: Vispirms jums ir jāidentificē emitētāja (E), bāzes (B) un kolektora (C) spailes vai tapas, kuras ietver jūsu tranzistors. Atkarībā no modeļa sīkāku informāciju varat skatīt datu lapās, lai gan to ir viegli uzzināt. Kad esat identificējis spailes un multimetru pie rokas, nākamais ir vienkārši pareizi ievietot tapas šim nolūkam paredzētajās spraugās. Ja jūsu multimetram nav šīs funkcijas, varat izmantot šo citu alternatīvu:
    1. Ievietojiet multimetru tranzistora pārbaudes režīmā, tas ir, pagrieziet riteni, lai izvēlētos līdzstrāvas sprieguma mērīšanas simbolu (V —).
    2. Pieskarieties vajadzīgajām tapām ar multimetra zondēm:
      • Pārbaudot BE vai bāzes emitētāja savienojumu, ekrānā vajadzētu redzēt sprieguma rādījumu no 0.6 līdz 0.7 V atkarībā no tranzistora.
      • Pārbaudot BC vai Base-Collector krustojumu, pieskaraties šiem pārējiem spailēm, un sprieguma rādījumam jābūt līdzīgam iepriekšminētajam.
      • Lai pārbaudītu pašreizējo pastiprinājumu (hFE), pagrieziet izvēles ripu uz hFE funkciju. Un pieskaroties emitētājam un bāzei, kā arī emitētājam un kolektoram ar zondēm, lai noteiktu pastiprinājumu hFE, kas būs attiecības starp abiem.
  • BJT PNP: šajā citā gadījumā pārbaude ir līdzīga, tikai pretēji NPN pārbaudei.

Ja iegūtie rezultāti ir vērtības, kas neatbilst gaidītajam, tranzistors norāda, ka tas nedarbojas vai ir bojāts un ir jānomaina.

Kur nopirkt BJT

Ja vēlaties iegādāties lēti BJT tranzistori, to varat izdarīt jebkurā elektronikas veikalā vai specializētā tiešsaistes platformā. Viena vieta, kur atradīsit šīs BJT ierīces, ir Amazon, un mēs iesakām šīs:


Esi pirmais, kas komentārus

Atstājiet savu komentāru

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti ar *

*

*

  1. Atbildīgais par datiem: Migels Ángels Gatóns
  2. Datu mērķis: SPAM kontrole, komentāru pārvaldība.
  3. Legitimācija: jūsu piekrišana
  4. Datu paziņošana: Dati netiks paziņoti trešām personām, izņemot juridiskus pienākumus.
  5. Datu glabāšana: datu bāze, ko mitina Occentus Networks (ES)
  6. Tiesības: jebkurā laikā varat ierobežot, atjaunot un dzēst savu informāciju.