Какие бывают транзисторы: Что означает слово транзистор? Назначение и устройство.

Что означает слово транзистор? Назначение и устройство.

Транзистор не сразу получил такое привычное название. Первоначально, по аналогии с ламповой техникой его называли полупроводниковым триодом. Современное название состоит из двух слов: transfer и resistor. Первое слово – «трансфер», (тут сразу вспоминается «трансформатор») означает передатчик, преобразователь, переносчик. А вторая половина слова напоминает слово «резистор», — деталь электрических схем, основное свойство которой электрическое сопротивление.

Именно это сопротивление встречается в законе Ома и многих других формулах электротехники. Поэтому слово «транзистор» можно растолковать, как преобразователь сопротивления. Примерно так же, как в гидравлике изменение потока жидкости регулируется задвижкой. У транзистора такая «задвижка» изменяет количество электрических зарядов, создающих электрический ток. Это изменение есть не что иное, как изменение внутреннего сопротивления полупроводникового прибора.

Усиление электрических сигналов

Наиболее распространенной операцией, которую выполняют транзисторы, является усиление электрических сигналов. Но это не совсем верное выражение, ведь слабый сигнал с микрофона таковым и остается.

Усиление также требуется в радиоприеме и телевидении: слабый сигнал с антенны мощностью в миллиардные доли ватта необходимо усилить до такой степени, чтобы получить звук или изображение на экране. А это уже мощности в несколько десятков, а в некоторых случаях и сотен ватт. Поэтому процесс усиления сводится к тому, чтобы с помощью дополнительных источников энергии, полученной от блока питания, получить мощную копию слабого входного сигнала. Другими словами маломощное входное воздействие управляет мощными потоками энергии.

Усиление в других областях техники и природе

Такие примеры можно найти не только в электрических схемах. Например, при нажатии педали газа увеличивается скорость автомобиля. При этом на педаль газа нажимать приходится не очень сильно – по сравнению с мощностью двигателя мощность нажатия на педаль ничтожна. Для уменьшения скорости педаль придется несколько отпустить, ослабить входное воздействие. В этой ситуации мощным источником энергии является бензин.

Такое же воздействие можно наблюдать и в гидравлике: на открытие электромагнитного клапана, например в станке, энергии, идет совсем немного. А давление масла на поршень механизма способно создать усилие в несколько тонн. Это усилие можно регулировать, чуть прикрыл — давление упало, усилие снизилось. Если открыл побольше, то и нажим усилился.

На поворот задвижки тоже не требуется прилагать особых усилий. В данном случае внешним источником энергии является насосная станция станка. И подобных воздействий в природе и технике можно заметить великое множество. Но все-таки нас больше интересует транзистор, поэтому далее придется рассмотреть.

Усилители электрических сигналов

В большинстве усилительных схем транзисторы или электронные лампы используются как переменный резистор, сопротивление которого изменяется под действием слабого входного сигнала. Этот «переменный резистор» является составной частью электрической цепи постоянного тока, которая получает питание, например, от гальванических элементов или аккумуляторов, поэтому в цепи начинает протекать постоянный ток. Начальное значение этого тока (входного сигнала еще нет) устанавливается при настройке схемы.

Под действием входного сигнала внутреннее сопротивление активного элемента (транзистора или лампы) изменяется в такт входному сигналу. Поэтому постоянный ток превращается в переменный, создавая на нагрузке мощную копию входного сигнала. Насколько точной будет эта копия, зависит от многих условий, но об этом разговор будет позже.

Действие входного сигнала очень напоминает упомянутые выше педаль газа или задвижку в гидросистеме. Чтобы разобраться в том, что же является такой задвижкой в транзисторе, придется рассказать, хотя бы очень упрощенно, но верно и понятно о некоторых процессах в полупроводниках.

Электропроводность и строение атома

Электрический ток создается за счет движения электронов в проводнике. Для того, чтобы разобраться, как это происходит, придется рассмотреть строение атома. Рассмотрение, конечно, будет максимально упрощенное, даже примитивное, но позволяющее вникнуть в суть процесса, не более, чем нужно для описания работы полупроводников.

   Планетарная модель атома

В 1913 году датский физик Нильс Бор предложил планетарную модель атома, смотрите рисунок выше. Согласно его теории атом состоит из ядра, которое, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов. Протоны являются носителями положительного электрического заряда, а нейтроны электрически нейтральны. Вокруг ядра по орбитам вращаются электроны, электрический заряд которых отрицательный. Количество протонов и электронов в атоме одинаково, и электрический заряд ядра уравновешивается общим зарядом электронов. В таком случае говорят, что атом находится в состоянии равновесия или электрически нейтрален, то есть не несет положительного или отрицательного заряда.

 

Если атом потеряет электрон, то его электрический заряд становится положительным, а сам атом в этом случае становится положительным ионом. Если атом присоединяет к себе чужой электрон, то его называют отрицательным ионом.

На рисунке ниже показан фрагмент периодической таблицы Менделеева. Обратим внимание на прямоугольник, в котором находится кремний (Si).

 

   Фрагмент периодической таблицы Менделеева

В правом нижнем углу находится столбик цифр. Они показывают, как распределены электроны по орбитам атома, — нижняя цифра самая ближняя к ядру орбита. Если внимательно приглядеться к рисунку планетарной модели атома, то с уверенностью можно сказать, что перед нами атом кремния с распределением электронов 2, 8, 4. Этот рисунок объемный, на нем почти видно, что орбиты электронов сферические, но для дальнейших рассуждений давайте считать, что они находятся в одной плоскости, и все электроны бегают по одной дорожке, как показано на рисунке ниже.

Латинскими буквами на рисунке отмечены оболочки. В зависимости от количества электронов в атоме их количество может быть разным, но не более семи: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 50, P = 72, Q = 98. На каждой орбите может находиться определенное количество электронов. Например, на последней Q целых 98, меньше можно, больше нельзя. Собственно на это распределение в плане нашего рассказа можно внимания не обращать: нас интересуют только электроны, расположенные на внешней орбите.

Конечно, на самом деле все электроны вращаются вовсе не в одной плоскости: даже 2 электрона, которые находятся на орбите с именем K, вращаются по сферическим орбитам, расположенным очень близко. А что уж говорить об орбитах с более высокими уровнями! Но для простоты рассуждений будем считать, что все происходит в одной плоскости.

   Кристаллическая решётка

В этом случае даже кристаллическую решетку можно представить в плоском виде, что облегчит понимание материала, хотя на самом деле все намного сложней. 

Электроны внешнего слоя называют валентными. Именно они и показаны на рисунке (остальные электроны для нашего рассказа значения не имеют). Именно они участвуют в соединении атомов в молекулы, и при создании разных веществ определяют их свойства.

Именно они могут отрываться от атома и свободно блуждать, а при наличии некоторых условий создавать электрический ток. Кроме того, именно во внешних оболочках происходят те процессы, в результате которых получился транзистор – полупроводниковый усилительный прибор.

Видео, что такое транзистор

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

ТРАНЗИСТОРЫ

   В этой статье мы разберем, чем же примечателен этот маленький кусочек кремния, называемый транзистором. Транзисторы, как известно, делятся на 2 вида полевые и биполярные. Изготавливаются они из полупроводниковых материалов, в частности германия и кремния. И полевые и биполярные транзисторы имеют по 3 вывода. На приведенном ниже рисунке мы можем видеть устройство советского биполярного низкочастотного транзистора типа МП39-МП42.  

Транзистор в разрезе

   На следующем рисунке изображены транзисторы, также выпущенные в советское время, слева небольшой мощности, в центре и справа рассчитанные на среднюю и большую мощность: 

Внешний вид советских транзисторов

   Рассмотрим схематическое изображение биполярного транзистора:

Структура биполярных транзисторов

   Транзисторы по своей структуре делятся на два типа, n-p-n и p-n-p. Как нам известно из предыдущей статьи, диод представляет собой полупроводниковый прибор с p-n переходом способным пропускать ток в прямом включении и не пропускающий в обратном. Транзистор же представляет собой, условно говоря, два диода соединенных либо катодами, либо анодами, что мы и можем видеть на рисунке ниже.

Транзистор как два диода

   Кстати, многие отечественные транзисторы в советское время выпускали с некоторым содержанием золота, так что эту деталь можно назвать драгоценной в прямом смысле слова! Подробнее о содержании драгметаллов смотрите тут.

Но для радиолюбителей ценность данного радиоэлемента заключается прежде всего в его функциях.

Золото в транзисторах СССР

   Приведу ещё несколько фотографий распространённых транзисторов:

Малой мощности

Средней мощности

Большой мощности

В металлическом корпусе

   На этих фото изображены выводные транзисторы, которые впаивают в отверстия в печатной плате. Но существуют транзисторы и для поверхностного или

SMD монтажа, в таком случае отверстия не сверлятся и детали припаиваются со стороны печати, один из таких транзисторов в корпусе sot-23 изображен на фотографии ниже, рядом на рисунке можно видеть его сравнительные размеры:

 

Фото SMD транзистор

   Какие существуют схемы включения биполярных транзисторов? Прежде всего это схема (к слову сказать самая распространенная) включения с общим эмиттером. Такое включение обеспечивает большое усиление по напряжению и току:

Схема с общим эмиттером

   Схема включения с общим коллектором, это дает нам усиление только по току:

Схема с общим коллектором

   И схема включения с общей базой, усиление только по напряжению:

Схема с общей базой

   Далее приведен практический пример схемы усилителя на одном транзисторе собранного по схеме с общим эмиттером. Наушники для этого усилителя нужно брать высокоомные Тон–2 с сопротивлением обмотки приблизительно 2 кОм. 

Пример усилителя по схеме с общим эмиттером

   Биполярные транзисторы могут использоваться в ключевом и усилительном режимах. Выше на схеме пример работы транзистора в усилительном режиме. На приведенном ниже рисунке изображена схема включения транзистора в ключевом режиме:

Схема транзистора в ключевом режиме

   Существуют транзисторы, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, называются они фототранзисторы. Они могут быть в исполнении как с выводом от базы, так и без него. Его схематическое изображение на рисунке:

Схематическое изображение фототранзисторов

   А так выглядит один из фототранзисторов:

Фототранзистор — фотография

Полевые транзисторы

   Как ясно из названия, такие транзисторы управляются не током, а полем. Электрическим полем. В следствии чего они имеют высокое входное сопротивление и не нагружают предидущий каскад. На этом рисунке изображено строение полевого транзистора:

Строение полевого транзистора

   Привожу первый вариант схематического обозначения полевого транзистора:

Схематическое изображение полевого транзистора

   На следующем рисунке изображено современное схематическое изображение (второй вариант) полевых транзисторов с изолированным затвором, слева с каналом n–типа и справа с каналом p-типа.  

Изображение на схемах полевых транзисторов с изолированным затвором

   Определяют какого типа канал следующим образом, если стрелка направлена в сторону канала, то такой транзистор с каналом n–типа, если же стрелка направлена в обратную, то p-типа. Транзисторы MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor) — это английское название полевых транзисторов МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Дальше на рисунке приведено обозначение и изображен внешний вид мощного полевого Mosfet транзистора:

Схематическое изображение мощного полевого транзистора

   Полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление. Они находят все большее применение в современной технике, особенно приёмо-передатчиках. Полевые транзисторы широко применяются и в аналоговых, и в цифровых схемах. Выпускаются современные полевые транзисторы, как и биполярные, в SMD исполнении:

Фото SMD полевой транзистор

   Устройства, созданные на основе КМОП транзисторов (полевых транзисторов) очень экономичны и имеют незначительное потребление питания. Привожу схемы включения полевых транзисторов:

С общим истоком

С общим стоком

С общим затвором 

   Применяются полевые транзисторы и в усилителях мощности звука, чаще всего в выходных каскадах.

Однопереходные транзисторы

   Существуют так называемые Однопереходные транзисторы, второе, менее распространённое название — Двухбазовый диод. Ниже приведены схематическое изображение и фото однопереходных транзисторов.

Схематическое изображение однопереходных транзисторов

   Применяются однопереходные транзисторы, в устройствах автоматики и импульсной технике. А также находят применение в измерительных устройствах. Автор статьи — AKV.

   Форум по радиоэлементам

устройство, классификация и работа простым языком

С каждым годом появляется все больше и больше электронных средств, а они часто ломаются. На ремонт уходит немало средств, порой, достигая до 50 процентов от стоимости аппарата. И что досадно, некоторые из этих поломок можно было устранить самому, имея начальные знания о том, как работает транзистор. Почему он? Именно транзисторы чаще всего выходят из строя.

Виды транзистора

Чтобы легче разобраться в работе транзистора, необходимо иметь представление о нем. Он является полупроводником, что указывает на его способность проводить ток в одном направлении и не пропускать в другом. Чтобы достичь таких характеристик используются разные способы изготовления. Все эти приборы по своему характеру работы делятся на две группы:

1. биполярные
2. полярные

Хотя и те и другие относятся к одному классу — транзисторы, происходящие в них процессы сильно отличаются.

Биполярный

Движение электронов по замкнутой цепи называется электрическим током. Грубо говоря, чем больше электронов, тем больше ток. Если атом отдает электроны, он становится положительно заряженным и, наоборот, притягивая лишние электроны, он становится отрицательно заряженным.

При добавлении в кремний и германий примесей они становятся необходимым материалом, из которых и изготавливаются биполярные транзисторы.

Биполярными называются электронные приборы, состоящие из двух, имеющие разные заряды слоев. Причем два крайних имеют одинаковый заряд. Тот слой, который имеет положительный заряд, называется «p», а отрицательный — «n». В связи с этим различают следующие типы:

Граница между этими слоями называется переход. Внутреннюю область, разделенную двумя переходами, называют базой. Две внешние области называют эмиттер и коллектор. Монокристалл изготовлен таким образом, что одна внешняя область передает в базу носители энергии и называется эмиттером. Другая внешняя область забирает эти носители и называется коллектором.

На электрической схеме биполярный транзистор обозначается в виде круга, внутри которого нарисована черточка, а к ней подходят три прямые. Одна подходит под углом в 90 градусов и обозначает базу, две другие под наклоном. Та из них что имеет стрелку обозначает эмиттер, другая — коллектор. Сам прибор, как правило, имеет три вывода, соответствующих этим областям.

Полевой

Другой вид называется полевой или униполярный. В отличие от биполярного p-n переход работает иначе. Его монокристалл имеет однородный состав. Канал, по которому движутся энергоносители, может быть дырочным или электронным. В дырочном носителем являются положительно заряженные неподвижные ионы, в электронном — отрицательно заряженные. Эти каналы также обозначаются буквами «p» и «n» соответственно.

Вокруг и почти по всей длине этого канала впрыскиваются, вживляются ионы противоположной полярности. Эта область называется затвором, она-то и регулирует проводимость канала. Тот край канала, через который заряженные частицы входят в кристалл, называется исток, а через который выходят — стоком.

Для улучшения электрических характеристик между металлическим каналом и затвором стали добавлять диэлектрик. Если классифицировать транзисторы по структуре, то можно выделить два семейства:

• МДП (к ним можно отнести и МОП — металл-оксид-проводник)
• JGBT

МДП расшифровывается как металл-диэлектрик-проводник. Это полевой. Новый JGBT транзистор сочетает в себе достоинства биполярного, но имеет изолированный затвор.

Принцип действия

Один из сложных радиоэлементов — транзистор. Принцип работы его сводится к следующему:

• регулировка
• усиление
• генерация

Биполярные обладают большей мощностью и могут работать с большими частотами. Однако, если нужен широкий спектр усиления, то без полевого не обойтись.

Работа полевого

Рассмотрим, как работает транзистор. Для начинающих радиолюбителей трудно разобраться во всех этих переходах. Чтобы показать принцип работы транзистора простым языком, обратим внимание на следующий пример.

Водопроводный кран вентильного типа способен очень плавно менять напор воды. Это достигается благодаря постепенному изменению пропускного отверстия. На этом же принципе основана работа и полевого транзистора.

Затвор окружает пропускной канал. При подаче на него запирающего напряжения, электрическое поле как бы сдавливает проход, тем самым уменьшая поток заряженных частиц. Как и при закрывании крана необходимо прилагать небольшое усилие, так и мощность затвора, по сравнению с основным каналом, очень мала. Сходство также и в том, что при небольших изменениях напряжения на затворе, сечение прохода также меняется незначительно.

Как работает биполярный

Работа биполярного прибора несколько отличается от работы полевого. В первую очередь отличается способ управления движением заряженных частиц. В полевом используется электрическое поле, в биполярном — ток между базой и эмиттером.

В зависимости от типа прибора стрелочка эмиттера на схеме будет либо направлена к базе, тогда это тип p-n-p, либо от базы, тогда это n-p-n. При подключении к этим зажимам одноименного напряжения («p» подключается к «+», а «n» подключается к «-«) в цепи эмиттер — база возникает ток. В базе появляется больше носителей заряда и их становится тем больше, чем больше ток в этой цепи.

К коллектору подводится обратное напряжение, т. е. к «p» подключается «-«, а к «n» — «+». Поскольку между эмиттером и коллектором возникает разность потенциалов, между этими выводами появляется ток. Он будет тем больше, чем больше носителей заряда имеется в базе.

Когда к эмиттеру и базе подключают источник питания противоположного знака, ток прекращается, транзистор закрывается. Что поможет лучше понять работу транзистора? Для чайников важно понять одну истину. Если открыт переход эмиттер — база (подается прямое напряжение), то открыт и сам прибор, в противном случае он закрыт.

Меры предосторожности

Полевые транзисторы очень чувствительны к повышенному напряжению. При работе с ними необходимо предотвратить возможность попадания на них статистического напряжения. Этого можно достичь надев заземленный браслет. При подборе аналога важно учитывать не только рабочее напряжение, но и допустимый ток. А если прибор работает в частотном режиме, то и его частоту.

Транзисторы. Классификация, характеристики, принцип действия и назначение.

Транзи́стор (англ. transistor), полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

Классификация:

1.По основному полупроводниковому материалу:

Помимо основного полупроводникового материала, применяемого обычно в виде монокристалла, транзистор содержит в своей конструкции легирующие добавки к основному материалу, металлические выводы, изолирующие элементы, части корпуса (пластиковые или керамические). Иногда употребляются комбинированные наименования, частично описывающие материалы конкретной разновидности (например, «кремний на сапфире» или «металл-окисел-полупроводник»). Однако основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.

Другие материалы для транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов — полупроводниковые полимеры.

2. По структуре:

2.1 Биполярные:

2.1.1 n-p-n структуры, «обратной проводимости».

2.1.2 p-n-p структуры, «прямой проводимости»

 

В биполярном транзисторе носители заряда движутся от эмиттера через тонкую базу к коллектору. База отделена от эмиттера и коллектора pn переходами. Ток протекает через транзистор лишь тогда, когда носители заряда инжектируются из эмиттера в базу через pn переход. В базе они являются неосновными носителями заряда и легко проникают через другой pn переход между базой и коллектором, ускоряясь при этом. В самой базе носители заряда движутся за счет диффузионного механизма, поэтому база должна быть достаточно тонкой. Управления током между эмиттером и коллектором осуществляется изменением напряжения между базой и эмиттером, от которой зависят условия инжекции носителей заряда в базу.

2.2 Полевые

2.2.1 с p-n переходом

2.2.2 с изолированным затвором

 

В полевом транзисторе ток протекает от истока до стока через канал под затвором. Канал существует в легированном полупроводнике в промежутке между затвором и нелегированной подложкой, в которой нет носителей заряда, и она не может проводить ток. Преимущественно под затвором существует область обеднения, в которой тоже нет носителей заряда благодаря образованию между легированным полупроводником и металлическим затвором контакта Шоттки. Таким образом ширина канала ограничена пространством между подложкой и областью обеднения. Приложенное к затвору напряжение увеличивает или уменьшает ширину области обеднения и, тем самым, ширину канала, контролируя ток.

2.3. Однопереходные

2.4. Криогенные транзисторы (на эффекте Джозефсона

2.5. Многоэмиттерные транзисторы

2.6. Баллистические транзисторы

2.7. Одномолекулярный транзистор

3. По мощности

По рассеиваемой в виде тепла мощности различают:

3.1маломощные транзисторы до 100 мВт

3.2транзисторы средней мощности от 0,1 до 1 Вт

3.3мощные транзисторы (больше 1 Вт).

4. По исполнению:

4.1 дискретные транзисторы:

4.1.1 корпусные:

4.1.1.1 Для свободного монтажа;

4.1.1.2 Для установки на радиатор;

4.1.1.3 Для автоматизированных систем пайки.

4.1.2 бескорпусные;

4.2 транзисторы в составе интегральных схем.

5. По материалу и конструкции корпуса:

5.1 металло-стеклянный

5.2 пластмассовый

5.3 керамический

6. Прочие типы

6.1 Одноэлектронные транзисторы содержат квантовую точку (т. н. «остров») между двумя туннельными переходами. Ток туннелирования управляется напряжением на затворе, связанном с ним ёмкостной связью.[5]

6.2 Биотранзистор

Характерестики:

Принцип действия:

В полевых и биполярных транзисторах управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.

Назначение:

Вне зависимости от типа транзистора, принцип применения его един:

Источник питания питает электрической энергией нагрузку, которой может быть громкоговоритель, реле, лампа накаливания, вход другого, более мощного транзистора, электронной лампы и т. п. Именно источник питания даёт нужную мощность для «раскачки» нагрузки.

Транзистор же используется для ограничения силы тока, поступающего в нагрузку, и включается в разрыв между источником питания и нагрузкой. То есть транзистор представляет собой некий вариант полупроводникового резистора, сопротивление которого можно очень быстро изменять.

Выходное сопротивление транзистора меняется в зависимости от напряжения на управляющем электроде. Важно то, что это напряжение, а также сила тока, потребляемая входной цепью транзистора, гораздо меньше напряжения и силы тока в выходной цепи. Таким образом, за счёт контролируемого управления источником питания достигается усиление сигнала.

Если мощности входного сигнала недостаточно для «раскачки» входной цепи применяемого транзистора, или конкретный транзистор не даёт нужного усиления, применяют каскадное включение транзисторов, когда более чувствительный и менее мощный транзистор управляет энергией источника питания на входе более мощного транзистора. Также подключение выхода одного транзистора ко входу другого может использоваться в генераторных схемах типа мультивибратора. В этом случае применяются одинаковые по мощности транзисторы.

 

Транзистор применяется в:

1.Усилительных схемах. Работает, как правило, в усилительном режиме. Существуют экспериментальные разработки полностью цифровых усилителей, на основе ЦАП, состоящих из мощных транзисторов.Транзисторы в таких усилителях работают в ключевом режиме.

2.Генераторах сигналов. В зависимости от типа генератора транзистор может использоваться либо в ключевом (генерация прямоугольных сигналов), либо в усилительном режиме (генерация сигналов произвольной формы).

3.Электронных ключах. Транзисторы работают в ключевом режиме. Ключевые схемы можно условно назвать усилителями (регенераторами) цифровых сигналов. Иногда электронные ключи применяют и для управления силой тока в аналоговой нагрузке. Это делается, когда нагрузка обладает достаточно большой инерционностью, а напряжение и сила тока в ней регулируются не амплитудой, а шириной импульсов. На подобном принципе основаны бытовые диммеры для ламп накаливания и нагревательных приборов, а также импульсные источники питания.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Транзистор [База знаний]

Транзистор. Определение, обозначение на схемах, принцип работы, основные характеристики

Теория

КОМПОНЕНТЫ

ARDUINO

ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Транзистор — один из самых распространенных полупроводниковых элементов самого широкого применения. Существуют различные виды транзисторов, но как правило данный электронный компонент имеет три вывода и, как и диод, основывается на явлении p-n перехода. Отсюда происходит его второе название – полупроводниковый триод.

Главным свойством транзистора является управление током, протекающим через него (ток эмиттер–коллектор у биполярных и ток исток–сток у полевых транзисторов), с помощью третьего вывода (база у биполярных и затвор у полевых транзисторов). Иными словами транзисторы зачастую используют как выключатель и/или регулятор силы тока и напряжения.

---

Биполярный транзистор

Транзисторы данного типа состоят из трех слоев полупроводников с чередующимся типом проводимости:

• Эмиттер (emitter)
• База (base) – на схемах изображается между К. и Э. под прямым углом к несущей черте
• Коллектор (collector) – на схемах обозначен стрелкой.

 

Таким образом, у биполярных транзисторов имеется два p-n перехода: эмиттер-база и база-коллектор. Наделение полупроводников определенным типом проводимости происходит с помощью легирования — добавления в них специальных примесей. Каждый слой легируется в разной степени.
Различают два типа биполярных транзиторов:

• p-n-p, где эмиттер – полупроводник p-типа, база – n-типа, коллектор – p-типа
• n-p-n, где эмиттер – полупроводник n-типа, база – p-типа, коллектор – n-типа.

 

Их схематичное устройство представлено представлено на иллюстрации ниже.

Также на иллюстрации обозначено направление движения тока в биполярных транзисторах обоих типов и типичное обозначение напряжений, имеющих место между его выводами.

 

В основе работы биполярных транзисторов лежит следующий процесс, который рассмотрим на примере транзистора со структурой npn в нормальном активном режиме. В этом режиме переход эметтер-база смещён в прямом направлении, иначе говоря, открыт, а переход база-коллектор смещён в обратном направлении или закрыт. При переходе носителей заряда (электронов) из эмиттера через открытый p-n переход эмиттер-база, часть их рекомбинирует с носителями заряда (дырками) в базе. Однако база делается очень тонкой и слабо легированной (по сравнению с эмиттером), из-за чего большая часть электронов, перешедших (инжектированных) в базу из эмиттера, так сказать, «не находит себе в базе места» и, как следствие, диффундирует в коллектор. Сильное электрическое поле обратносмещённого коллекторного перехода захватывает неосновные носители из базы и переносит их в коллекторный слой. Таким образом, ток коллектора практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы. В случае с биполярными транзисторами структуры pnp процесс будет тем же, изменится лишь полярность и направление токов.

 

---

Полевой транзистор (униполярный)

Принцип действия полевых транзисторов основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением.

 

Полевые транзисторы имеют следующие выводы:

• Исток (source) — область, из которой носители заряда уходят в канал
• Затвор (gate) – электрод, на который подается управляющее напряжение
• Сток (drain) – область, в которую носители заряда входят.

Транзисторы (полевые, биполярные) — обозначение, типы, применение

---

Электрика » Схемотехника » Схемы подключения » Транзисторы

---

Транзистор был изобретен в 50-х годах прошлого века, его появление произвело настоящий фурор — достаточно сказать, что его изобретатели получили Нобелевскую премию.

Здесь будут рассмотрены основные типы транзисторов, принцип их работы в объеме, соответствующем основам схемотехники, поскольку начинающим тонкости работы транзистора на электронно — молекулярном уровне, на мой взгляд, ни к чему.

Технология изготовления транзисторов определяет основные их типы:

• биполярные,
• полевые.

Кроме того, каждый из перечисленных типов можно классифицировать по типу проводимости, определяемой материалами, комбинациями (сочетаниями) полупроводников, используемых при их производстве.

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Принцип действия, условные обозначения биполярного транзистора.

1. Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника, называемых «база» (Б), «коллектор» (К), «эмиттер» (Э). Ток, протекающий через переход база — эмиттер (Iб) вызывает изменения сопротивления зоны эмиттер — коллектор, соответственно изменяется ток коллектора Iк, причем его значения больше нежели базового. Это основной принцип работы биполярного транзистора, его практические приложения рассмотрим позже.
2. Поскольку материал транзистора полупроводник, то ток может протекать только в одном направлении, определяемом типом перехода. Соответственно этим определяется полярность подключения (тип проводимости) транзистора (прямая — p-n-p, обратная — n-p-n. Вот, собственно, вся теория, которая Вам первоначально необходима.

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Полевой транзистор имеет несколько иную конструкцию. Замечу — это достаточно простой вариант, но для понимания принципа действия полевого транзистора вполне подходит.

Принцип действия, условные обозначения полевого транзистора.

1. Выводы здесь называются «затвор» (З), «сток» (С), «исток» (И). Сток — исток соединены между собой зоной полупроводника, называемой каналом. Сопротивление этого канала зависит от величины напряжения, приложенного к затвору, значит ток, протекающий от истока к стоку (Iс) зависит от напряжения между затвором и истоком.
2. В зависимости от проводимости кристалла различают полевые приборы с p каналом и n каналом.

ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ

Область применения транзисторов определяется не только их типом, но также характеристиками конкретного прибора, однако можно выделить два основных режима работы:

• динамический — при нем любое входного сигнала вызывает соответствующее изменение выходного. Иначе этот режим называют усилительным.
• ключевой — при этом режиме транзистор или полностью открыт или полностью закрыт. В идеале, переходные процессы между этими состояниями должны отсутствовать. Ключевой режим позволяет применять транзистор для управления значительными нагрузками при сравнительно слабых управляющих сигналах.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Каковы характеристики транзистора? (с рисунками)

Транзисторы — это компоненты электронных устройств, которые управляют и усиливают поток электричества в устройстве, и считаются одним из важнейших изобретений в развитии современной электроники. Важные характеристики транзистора, которые влияют на работу транзистора, включают усиление, структуру и полярность транзистора, а также материалы конструкции. Характеристики транзистора могут сильно различаться в зависимости от назначения транзистора.

Транзистор усиливает электрический ток. Транзисторы

полезны, потому что они могут использовать небольшое количество электричества в качестве сигнала для управления потоком гораздо большего количества. Способность транзистора делать это называется усилением транзистора, которое измеряется как отношение выходной мощности транзистора к входу, необходимому для получения этого выхода.Чем выше выход по сравнению с входом, тем выше усиление. Это соотношение можно измерить с точки зрения мощности, напряжения или тока электричества. Коэффициент усиления уменьшается с увеличением рабочей частоты.

Каждый полупроводниковый вывод в транзисторе может иметь положительную или отрицательную полярность, в зависимости от того, какими веществами был легирован основной полупроводниковый материал транзистора.

Характеристики транзистора зависят от его состава. Обычные материалы включают полупроводники кремний, германий и арсенид галлия (GaAs). Арсенид галлия часто используется для транзисторов, которые работают на высоких частотах, потому что его электронная подвижность, скорость, с которой электроны движутся через полупроводниковые транзисторы

— узнайте.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 73

Режимы работы

В отличие от резисторов, которые обеспечивают линейную зависимость между напряжением и током, транзисторы являются нелинейными устройствами. У них есть четыре различных режима работы, которые описывают протекающий через них ток. (Когда мы говорим о токе, протекающем через транзистор, мы обычно имеем в виду ток , протекающий от коллектора к эмиттеру NPN .)

Четыре режима работы транзистора:

• Насыщение — Транзистор действует как короткое замыкание . Ток свободно течет от коллектора к эмиттеру.
• Отсечка — Транзистор действует как разомкнутая цепь . Нет тока от коллектора к эмиттеру.
• Активный — Ток от коллектора к эмиттеру пропорционален току, протекающему в базу.
• Reverse-Active — Как и в активном режиме, ток пропорционален базовому току, но течет в обратном направлении.Ток течет от эмиттера к коллектору (не совсем то, для чего были предназначены транзисторы).

Чтобы определить, в каком режиме находится транзистор, нам нужно посмотреть на напряжения на каждом из трех контактов и на то, как они соотносятся друг с другом. Напряжения от базы к эмиттеру (V _BE ) и от базы к коллектору (V _BC ) устанавливают режим транзистора:

Упрощенный квадрантный график выше показывает, как положительное и отрицательное напряжение на этих клеммах влияет на режим.На самом деле все немного сложнее.

Давайте рассмотрим все четыре режима транзистора по отдельности; мы исследуем, как перевести устройство в этот режим и как он влияет на ток.

Примечание: Большая часть этой страницы посвящена NPN транзисторам . Чтобы понять, как работает транзистор PNP, просто поменяйте полярность или знаки> и <.

Режим насыщения

Насыщенность — это в режиме транзистора.Транзистор в режиме насыщения действует как короткое замыкание между коллектором и эмиттером.

В режиме насыщения оба «диода» в транзисторе смещены в прямом направлении. Это означает, что V _BE должен быть больше 0, и , поэтому V _BC должен быть. Другими словами, V _B должен быть выше, чем V _E и V _C .

Поскольку переход от базы к эмиттеру выглядит как диод, на самом деле V _BE должно быть больше порогового напряжения , чтобы войти в режим насыщения.Есть много сокращений для этого падения напряжения — V _th , V _γ и V _d — несколько — и фактическое значение варьируется между транзисторами (и даже больше в зависимости от температуры). Для многих транзисторов (при комнатной температуре) мы можем оценить это падение примерно в 0,6 В.

Еще один облом реальности: между эмиттером и коллектором не будет идеальной проводимости. Между этими узлами образуется небольшое падение напряжения. В технических характеристиках транзисторов это напряжение определяется как напряжение насыщения CE, В _{CE (насыщение)} — напряжение от коллектора к эмиттеру, необходимое для насыщения.Это значение обычно составляет 0,05-0,2 В. Это значение означает, что V _C должно быть немного больше, чем V _E (но оба все еще меньше, чем V _B ), чтобы транзистор перешел в режим насыщения.

Режим отсечки

Режим отсечки противоположен насыщению. Транзистор в режиме отсечки — выключен, — нет тока коллектора и, следовательно, нет тока эмиттера. Это почти похоже на обрыв цепи.

Чтобы перевести транзистор в режим отсечки, базовое напряжение должно быть меньше, чем напряжения эмиттера и коллектора.V _BC и V _BE должны быть отрицательными.

На самом деле, V _BE может быть где угодно между 0 В и _th (~ 0,6 В) для достижения режима отсечки.

Активный режим

Для работы в активном режиме значение V _BE транзистора должно быть больше нуля, а V _BC должно быть отрицательным. Таким образом, базовое напряжение должно быть меньше, чем на коллекторе, но больше, чем на эмиттере. Это также означает, что коллектор должен быть больше эмиттера.

В действительности нам нужно ненулевое прямое падение напряжения (сокращенно V _th , V _γ или V _d ) от базы к эмиттеру (V _BE ), чтобы «включить» транзистор. Обычно это напряжение обычно составляет около 0,6 В.

Усиление в активном режиме

Активный режим — это самый мощный режим транзистора, потому что он превращает устройство в усилитель . Ток, идущий на вывод базы, усиливает ток, идущий в коллектор и выходящий из эмиттера.

Наше сокращенное обозначение для коэффициента усиления (коэффициент усиления) транзистора — β (вы также можете увидеть его как β _F или h _FE ). β линейно связывает ток коллектора ( I _C ) с базовым током ( I _B ):

Фактическое значение β зависит от транзистора. Обычно это около 100 , но может варьироваться от 50 до 200 … даже 2000, в зависимости от того, какой транзистор вы используете и сколько тока проходит через него.Если, например, у вашего транзистора β = 100, это будет означать, что входной ток в 1 мА на базу может производить ток 100 мА через коллектор.

Модель активного режима. V _BE = V _th и I _C = βI _B .

А как насчет тока эмиттера, I _E ? В активном режиме токи коллектора и базы идут на прибора, а выходит I _E . Чтобы связать ток эмиттера с током коллектора, у нас есть другое постоянное значение: α .α — коэффициент усиления по току общей базы, он связывает эти токи как таковые:

α обычно очень близко к 1. Это означает, что I _C очень близко, но меньше I _E в активном режиме.

Вы можете использовать β для вычисления α или наоборот:

Если, например, β равно 100, это означает, что α равно 0,99. Так, если я _C , например, 100 мА, то я _E это 101 мА.

Реверс активен

Так же, как насыщение противоположно отсечке, обратный активный режим противоположен активному режиму.Транзистор в обратном активном режиме проводит, даже усиливает, но ток течет в противоположном направлении, от эмиттера к коллектору. Обратной стороной активного режима является то, что β (β _R в данном случае) на намного меньше на .

Чтобы перевести транзистор в обратный активный режим, напряжение эмиттера должно быть больше, чем на базе, которое должно быть больше, чем на коллекторе (V _BE <0 и V _BC > 0).

Обратный активный режим обычно не является состоянием, в котором вы хотите управлять транзистором.Приятно знать, что он есть, но он редко превращается в приложение.

Относительно PNP

После всего, о чем мы говорили на этой странице, мы все еще покрыли только половину спектра BJT. А как насчет транзисторов PNP? PNP работает очень похоже на NPN — у них те же четыре режима, но все изменилось. Чтобы узнать, в каком режиме находится PNP-транзистор, поменяйте местами все знаки <и>.

Например, чтобы перевести PNP в режим насыщения, V _C и V _E должны быть выше, чем V _B .Вы опускаете базу ниже, чтобы включить PNP, и поднимаете ее выше, чем коллектор и эмиттер, чтобы выключить его. И, чтобы перевести PNP в активный режим, напряжение V _E должно быть выше, чем напряжение V _B , которое должно быть выше, чем V _C .

Итого:

Соотношение напряжений	Режим NPN	Режим PNP
В E B C	Активный	Обратный
V E B > V C	Насыщенность	Отсечка
V E > V B C	Отсечка	Насыщенность
V E > V B > V C	Задний ход	Активный

Другой противоположной характеристикой NPN и PNP является направление тока.В активном режиме и режиме насыщения ток в PNP течет от эмиттера к коллектору . Это означает, что эмиттер обычно должен иметь более высокое напряжение, чем коллектор.

---

Если вы перегорели концептуальными вещами, перейдите к следующему разделу. Лучший способ узнать, как работает транзистор, — это изучить его в реальных схемах. Давайте посмотрим на некоторые приложения!

---

---

← Предыдущая страница
Расширение аналогии с водой

различных типов транзисторов и их работа

Поскольку наш мозг состоит из 100 миллиардов клеток, называемых нейронами, которые используются, чтобы думать и запоминать вещи.Как и в компьютере, есть миллиарды крошечных клеток мозга, называемых транзисторами , . Он состоит из экстракта химического элемента из песка, называемого кремнием. Транзисторы радикально меняют теорию электроники, поскольку она была разработана более полувека назад Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли.

Итак, мы расскажем, как они работают или что они есть на самом деле?

Что такое транзисторы?

Эти устройства изготовлены из полупроводникового материала, который обычно используется для усиления или переключения, его также можно использовать для управления потоком напряжения и тока.Он также используется для усиления входных сигналов в выходной сигнал экстента. Транзистор обычно представляет собой твердотельное электронное устройство, состоящее из полупроводниковых материалов. Электронная циркуляция тока может быть изменена добавлением электронов. Этот процесс приводит к изменениям напряжения, которые пропорционально влияют на многие изменения выходного тока, вызывая усиление. Не все, но большинство электронных устройств содержат один или несколько типов транзисторов. Некоторые из транзисторов размещаются индивидуально или обычно в интегральных схемах, которые различаются в зависимости от их состояния применения.

«Транзистор представляет собой компонент типа насекомого на трех лапах, который в некоторых устройствах размещается по отдельности, но в компьютерах он упакован внутри миллионами цифр в небольших микрочипах»

Из чего состоит транзистор?

Транзистор состоит из трех слоев полупроводника, способных удерживать ток. Электропроводящие материалы, такие как кремний и германий, обладают способностью переносить электричество между проводниками и изолятором, заключенным в пластиковые провода.Полупроводниковые материалы обрабатываются с помощью некоторой химической процедуры, называемой легированием полупроводника. Если кремний легирован мышьяком, фосфором и сурьмой, он получит некоторые дополнительные носители заряда, то есть электроны, известные как N-тип или отрицательный полупроводник , тогда как если кремний легирован другими примесями, такими как бор, галлий, алюминий, он получит меньше носителей заряда, то есть дырок, известных как P-типа или положительный полупроводник .

Как работает транзистор?

Рабочая концепция — это основная часть понимания того, как использовать транзистор или как он работает? В транзисторе есть три вывода:

• База: Дает базу для электродов транзистора.

• Излучатель : Излучаемые им носители заряда.

• Сборщик : Носители заряда, собранные этим.

Если транзистор имеет тип NPN , нам необходимо приложить напряжение 0,7 В для его запуска, и когда напряжение, приложенное к выводу базы, транзистор включается, что является условием прямого смещения , и ток начинает течь через коллектор до эмиттер (также называемый областью насыщения). Когда транзистор находится в состоянии с обратным смещением или вывод базы заземлен или на нем отсутствует напряжение, транзистор остается в состоянии ВЫКЛ и не позволяет току течь от коллектора к эмиттеру (также называемая областью отсечки).

Если транзистор относится к типу PNP , он обычно находится в состоянии ВКЛ. После заземления штыря базы транзистор будет находиться в состоянии с обратным смещением или, как говорят, включен. Поскольку питание подается на вывод базы, он перестает проводить ток от коллектора к эмиттеру, и транзистор, как утверждается, находится в выключенном состоянии или состоянии с прямым смещением .

Для защиты транзистора мы последовательно подключаем к нему сопротивление, для нахождения значения этого сопротивления используем следующую формулу:

R _B = V _BE / I _B

Различные типы транзисторов:

В основном мы можем разделить транзисторы на две категории: Bipolar Junction Transistor (BJT) и Field Effect Transistor (FET) .Далее мы можем разделить его, как показано ниже:

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Транзистор с биполярным переходом состоит из легированного полупроводника с тремя выводами: базой, эмиттером и коллектором. В этой процедуре участвуют как дырки, так и электроны. Большой ток, проходящий через коллектор к эмиттеру, переключается путем изменения небольшого тока от базы к выводам эмиттера. Они также называются устройствами с регулируемым током . NPN и PNP являются двумя основными частями BJT, как мы обсуждали ранее. Биполярный транзистор включается путем подачи входного сигнала на базу, потому что у него самый низкий импеданс для всех транзисторов. Коэффициент усиления также самый высокий для всех транзисторов.

Типы BJT следующие:

1. Транзистор NPN :

В средней области NPN-транзистора, т. Е. База p-типа, а две внешние области т. Е. Эмиттер и коллектор имеют n-тип.

В прямом активном режиме транзистор NPN смещен. При использовании источника постоянного тока Vbb переход база-эмиттер будет смещен в прямом направлении. Следовательно, на этом переходе область истощения будет уменьшена. Переход коллектор-база имеет обратное смещение, область истощения перехода коллектор-база будет увеличена. Основными носителями заряда для эмиттера n-типа являются электроны. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, поэтому электроны движутся к области базы.Следовательно, это вызывает ток эмиттера Ie . Базовая область тонкая и слабо легирована дырками, образуется электронно-дырочная комбинация, и некоторые электроны остаются в базовой области. Это вызывает очень небольшой базовый ток Ib . Коллекторный переход базы смещен в обратном направлении к дыркам в базовой области и электронам в области коллектора, но он смещен вперед к электронам в базовой области. Оставшиеся электроны базовой области, притянутые клеммой коллектора, вызывают ток коллектора Ic. Узнайте больше о транзисторе NPN здесь.

2. Транзистор PNP :

В средней области PNP-транзистора, т.е. база n-типа, а две внешние области, то есть коллектор и эмиттер, относятся к p-типу.

Как мы обсуждали выше, в транзисторе NPN он также работает в активном режиме. Большинство носителей заряда — это дырки для эмиттера p-типа.Для этих отверстий переход базового эмиттера будет смещен вперед и перемещается к базовой области. Это вызывает ток эмиттера Ie . Базовая область тонкая и слабо легирована электронами, образуется электронно-дырочная комбинация, и некоторые дырки остаются в базовой области. Это вызывает очень небольшой базовый ток Ib . Коллекторный переход базового коллектора смещен в обратном направлении к отверстиям в области основания и отверстиям в области коллектора, но он смещен вперед к отверстиям в области основания. Оставшиеся отверстия базовой области, притянутые клеммой коллектора, вызывают ток коллектора Ic.Узнайте больше о транзисторе PNP здесь.

Каковы конфигурации транзисторов?

Как правило, существует три типа конфигураций, и их описания в отношении усиления следующие:

Конфигурация с общей базой (CB) : Нет усиления по току, но есть усиление по напряжению.

Конфигурация общего коллектора (CC) : Он имеет усиление по току, но без усиления по напряжению.

Конфигурация с общим эмиттером (CE) : Он имеет усиление по току и по напряжению.

Общая база транзистора (CB) Конфигурация:

В этой схеме база размещена как общая для входа и выхода. У него низкий входной импеданс (50-500 Ом). Он имеет высокое выходное сопротивление (1-10 МОм). Напряжение измеряется относительно клемм базы. Таким образом, входное напряжение и ток будут Vbe & Ie, а выходное напряжение и ток будут Vcb & Ic.

• Коэффициент усиления по току будет меньше единицы, т. Е. alpha (dc) = Ic / Ie
• Повышение напряжения будет высоким.
• Прирост мощности будет средним.

Конфигурация транзистора с общим эмиттером (CE):

В этой схеме эмиттер размещен как общий для входа и выхода. Входной сигнал подается между базой и эмиттером, а выходной сигнал — между коллектором и эмиттером. Vbb и Vcc — напряжения. Он имеет высокое входное сопротивление, то есть (500-5000 Ом). У него низкий выходной импеданс, то есть (50-500 кОм).

• Коэффициент усиления по току будет высоким (98), т.е. beta (dc) = Ic / Ie
• Увеличение мощности до 37 дБ.
• Выходной сигнал будет сдвинут по фазе на 180 градусов.

Общий коллектор транзистора Конфигурация:

В этой схеме коллектор размещен общим для входа и выхода. Это также известно как эмиттер-повторитель. Он имеет высокое входное сопротивление (150-600 кОм) и низкий выходной импеданс (100-1000 Ом).

• Текущее усиление будет высоким (99).
• Коэффициент усиления по напряжению будет меньше единицы.
• Прирост мощности будет средним.

Полевой транзистор (FET):

Полевой транзистор содержит три области, такие как исток, затвор и сток. Их называют устройствами, управляемыми напряжением, , поскольку они контролируют уровень напряжения. Для управления электрическим поведением может быть выбрано внешнее электрическое поле, поэтому оно называется полевыми транзисторами .В этом случае ток течет из-за основных носителей заряда, то есть электронов, поэтому он также известен как однополярный транзистор . Он имеет в основном высокий входной импеданс в мегаомах с низкой частотной проводимостью между стоком и истоком, управляемой электрическим полем. Полевые транзисторы высокоэффективны, надежны и менее затратны.

Полевые транзисторы

бывают двух типов, а именно: полевые транзисторы (JFET), и Металлооксидные полевые транзисторы (MOSFET). Ток проходит между двумя каналами, обозначенными как n-канал и p-канал .

Соединительный полевой транзистор (JFET)

Переходный полевой транзистор не имеет PN перехода, но вместо полупроводниковых материалов с высоким удельным сопротивлением они образуют кремниевые каналы n и p типа для потока основных носителей заряда с двумя выводами, либо стоком, либо выводом истока. В n-канале поток тока отрицательный, тогда как в p-канале поток тока положительный.

Работа JFET :

В JFET есть два типа каналов, которые называются: n-канальный JFET и p-канальный JFET

.

N-канальный JFET:

Здесь мы должны обсудить принцип работы n-канального JFET для двух следующих условий:

Во-первых, когда Vgs = 0,

Подайте небольшое положительное напряжение на клемму стока, где Vds положительно.Благодаря приложенному напряжению Vds , электроны текут от истока к стоку, вызывая ток стока Id . Канал между стоком и истоком действует как сопротивление. Пусть n-канал однороден. Различные уровни напряжения устанавливаются током стока Id и перемещаются от истока к стоку. Напряжения самые высокие на выводе стока и самые низкие на выводе истока. Дренаж имеет обратное смещение, поэтому слой истощения здесь шире.

Vds увеличивается, Vgs = 0 V

Слой истощения увеличивается, ширина канала уменьшается.Vds увеличивается на уровне, где соприкасаются две области истощения, это состояние, известное как процесс отсечки – отсечки, вызывает напряжение отсечки Vp.

Здесь Id pinched –off падает до 0 MA, а Id достигает уровня насыщения. Id с Vgs = 0 , известный как ток насыщения сток-исток (Idss). Vds увеличился до Vp , где Id тока остается прежним, а JFET действует как источник постоянного тока.

Во-вторых, когда Vgs не равно 0,

Применить отрицательный Vgs и Vds варьируетсяШирина области истощения увеличивается, канал становится узким, а сопротивление увеличивается. Протекает меньший ток стока и достигает уровня насыщения. Из-за отрицательного Vgs уровень насыщения уменьшается, Id уменьшается. Напряжение отсечки непрерывно падает. Поэтому его называют устройством, управляемым напряжением.

Характеристики JFET:

Характеристики различных регионов показаны ниже:

Омическая область : Vgs = 0, обедненный слой небольшой.

Область отсечки : Также известна как область отсечки, поскольку сопротивление канала является максимальным.

Насыщенность или активная область : Управляется напряжением затвора-истока, где напряжение стока-истока меньше.

Область пробоя : высокое напряжение между стоком и истоком вызывает пробой в резистивном канале.

P-канал JFET:

p-канальный JFET работает так же, как n-канальный JFET, но возникли некоторые исключения: i.Т. е. из-за дыр ток в канале положительный, и необходимо изменить полярность напряжения смещения.

Ток утечки в активной области:

Id = Idss [1-Vgs / Vp]

Сопротивление дренажного канала источника: Rds = дельта Vds / дельта Id

Металлооксидный полевой транзистор (MOSFET):

Металлооксидный полевой транзистор также известен как полевой транзистор, управляемый напряжением.Здесь затворные электроны оксида металла электрически изолированы от n-канала и p-канала тонким слоем диоксида кремния, называемым стеклом.

Ток между стоком и истоком прямо пропорционален входному напряжению .

Это устройство с тремя выводами: затвор, сток и исток. Существует два типа полевых МОП-транзисторов по функционированию каналов, т. Е. P-канальный MOSFET и n-канальный MOSFET.

Есть две формы металлооксидных полевых транзисторов i.е. Тип истощения и тип улучшения.

Тип истощения: Требуется Vgs, т. Е. Напряжение затвор-исток для выключения, а режим истощения равен нормально замкнутому переключателю.

Vgs = 0, если Vgs положительно, электронов больше, а если Vgs отрицательно, электронов меньше.

Тип расширения : Требуется Vgs, т. Е. Напряжение затвора-истока для включения, а режим улучшения равен нормально разомкнутому переключателю.

Здесь дополнительная клемма — это подложка , используемая для заземления.

Напряжение истока затвора (Vgs) больше порогового напряжения (Vth)

Режимы смещения для транзисторов:

Смещение может быть выполнено двумя способами, то есть смещением в прямом направлении и смещением в обратном направлении , тогда как в зависимости от смещения существует четыре различных схемы смещения, а именно:

Смещение фиксированного основания и смещение фиксированного сопротивления :

На рисунке резистор базы Rb подключен между базой и Vcc.Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении из-за падения напряжения Rb, которое приводит к потоку Ib через него. Здесь Ib получено из:

Ib = (Vcc-Vbe) / Rb 

Это приводит к коэффициенту стабильности (бета +1), который приводит к низкой термической стабильности. Здесь выражения напряжений и токов, т. Е.

Vb = Vbe = Vcc-IbRb
Vc = Vcc-IcRc = Vcc-Vce

Ic = бета Ib
Ie = Ic 

Смещение обратной связи коллектора:

На этом рисунке резистор базы Rb подключен через коллектор и вывод базы транзистора.Следовательно, базовое напряжение Vb и напряжение коллектора Vc подобны друг другу на этот

Vb = Vc-IbRb

Куда,
Vb = Vcc- (Ib + Ic) Rc 

По этим уравнениям Ic уменьшает Vc , что уменьшает Ib , автоматически уменьшая Ic .

Здесь коэффициент (бета +1) будет меньше единицы, а Ib приведет к уменьшению усиления усилителя.

Итак, напряжения и токи можно представить как —

Vb = Vbe
Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ib 

Смещение двойной обратной связи:

На этом рисунке это модифицированная форма схемы базирования обратной связи коллектора.Поскольку в нем есть дополнительный контур R1, повышающий стабильность. Следовательно, увеличение сопротивления базы приводит к вариациям бета-коэффициента, то есть усиления.

Сейчас,

I1 = 0,1 Ic
Vc = Vcc- (Ic + I (Rb) Rc
Vb = Vbe = I1R1 = Vc- (I1 + Ib) Rb

Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ic 

Фиксированное смещение с эмиттерным резистором:

На этом рисунке это то же самое, что и схема фиксированного смещения, но к ней подключен дополнительный эмиттерный резистор Re. Ic увеличивается из-за температуры, Ie также увеличивается, что снова увеличивает падение напряжения на Re.Это приводит к снижению Vc, уменьшает Ib, что возвращает iC к его нормальному значению. Прирост напряжения уменьшается из-за присутствия Re.

Сейчас,

Ve = Ie Re
Vc = Vcc - Ic Rc
Vb = Vbe + Ve
Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ic 

Смещение эмиттера:

На этом рисунке два напряжения питания Vcc и Vee равны, но имеют противоположную полярность. Здесь Vee смещен в прямом направлении к переходу база-эмиттер с помощью Re, а Vcc смещен в обратном направлении к переходу коллектор-база.

Сейчас,

Ve = -Vee + Ie Re
Vc = Vcc- Ic Rc
Vb = Vbe + Ve
Ic = бета Ib

Т.е. почти равно Ib

Где, Re >> Rb / beta

Vee >> Vbe 

Что дает стабильную рабочую точку.

Смещение обратной связи эмиттера:

На этом рисунке для большей стабильности используется как коллектор, так и обратная связь эмиттера. Из-за протекания эмиттерного тока Ie на эмиттерном резисторе Re происходит падение напряжения, поэтому базовый переход эмиттера будет иметь прямое смещение.Здесь температура увеличивается, Ic увеличивается, т. Е. Тоже увеличивается. Это приводит к падению напряжения на Re, напряжение коллектора Vc уменьшается, и Ib также уменьшается. Это приводит к уменьшению усиления на выходе. Выражения могут быть представлены как:

Irb = 0,1 Ic = Ib + I1
Ve = IeRe = 0,1 В постоянного тока
Vc = Vcc- (Ic + Irb) Rc
Vb = Vbe + Ve = I  1  R1 = Vc- (I  1  + Ib0Rb)
Ic = бета Ib

Т.е. практически равно I  c  

Смещение делителя напряжения:

На этом рисунке для смещения транзистора используются резисторы R1 и R2 в форме делителя напряжения.Напряжение, формируемое на R2, будет базовым, поскольку оно смещает в прямом направлении переход база-эмиттер. Здесь I2 = 10Ib.

Это сделано для того, чтобы не учитывать ток делителя напряжения и изменить значение бета.

Ib = Vcc R2 / R1 + R2

Ve = Ie Re

Vb = I2 R2 = Vbe + Ve 

Ic сопротивляется изменениям как бета, так и Vbe, что приводит к коэффициенту стабильности 1. В этом случае Ic увеличивается при повышении температуры, т.е. увеличивается при увеличении напряжения эмиттера Ve, что уменьшает базу напряжение Vbe. Это приводит к уменьшению базового тока ib и ic до его фактических значений.

Применение транзисторов

• Транзисторы для большинства деталей используются в электронике, такой как усилители напряжения и мощности.
• Используется в качестве переключателей во многих цепях.
• Используется при создании цифровых логических схем, т. Е. И, НЕ и т. Д.
• Транзисторы вставлены во все, то есть в плиты к компьютерам.
• Используется в микропроцессоре как микросхема, внутри которой интегрированы миллиарды транзисторов.
• Раньше они использовались в радиоприемниках, телефонном оборудовании, слуховых головках и т. Д.
• Также они применялись ранее в электронных лампах больших размеров.
• Они также используются в микрофонах для преобразования звуковых сигналов в электрические.

Работа транзисторов в качестве усилителя и переключателя

Первый транзистор с биполярным переходом был изобретен в 1947 году в лабораториях Bell. «Две полярности» сокращенно обозначают как биполярный, отсюда и название Биполярный переходной транзистор . BJT — трехконтактное устройство с коллектором (C), базой (B) и эмиттером (E). Для идентификации выводов транзистора требуется схема выводов конкретной части BJT. Он будет доступен в таблице данных. Существует два типа BJT — NPN и PNP транзисторов. В этом уроке мы поговорим о транзисторах PNP. Давайте рассмотрим два примера PNP-транзисторов — 2N3906 и PN2907A, показанные на изображениях выше.

В зависимости от процесса изготовления конфигурация выводов может измениться, и эти детали доступны в соответствующем техническом описании транзистора.В основном все транзисторы PNP имеют указанную выше конфигурацию контактов. По мере увеличения номинальной мощности транзистора необходимо прикрепить к корпусу транзистора необходимый радиатор. Несмещенный транзистор или транзистор без напряжения, приложенного к клеммам, аналогичен двум диодам, соединенным друг с другом, как показано на рисунке ниже. Наиболее важным применением транзистора PNP является переключение на стороне высокого напряжения и комбинированный усилитель класса B.

Диод D1 имеет свойство обратной проводимости, основанное на прямой проводимости диода D2.Когда через диод D2 протекает ток от эмиттера к базе, диод D1 определяет ток, и пропорциональный ток может течь в обратном направлении от вывода эмиттера к выводу коллектора при условии, что на выводе коллектора приложен потенциал земли. Постоянная пропорциональности — это усиление (β).

Работа транзисторов PNP:

Как обсуждалось выше, транзистор представляет собой устройство с управляемым током, которое имеет два обедненных слоя с определенным барьерным потенциалом, необходимым для диффузии обедненного слоя.Потенциал барьера для кремниевого транзистора составляет 0,7 В при 25 ° C и 0,3 В при 25 ° C для германиевого транзистора. Наиболее распространенным типом транзисторов является кремний, потому что это самый распространенный элемент на Земле после кислорода.

Внутреннее управление:

Конструкция pnp-транзистора заключается в том, что области коллектора и эмиттера легированы материалом p-типа, а базовая область легирована небольшим слоем материала n-типа. Область эмиттера сильно легирована по сравнению с областью коллектора.Эти три области образуют два стыка. Это переход коллектор-база (CB) и переход база-эмиттер.

Когда отрицательный потенциал VBE применяется к переходу база-эмиттер, уменьшающийся с 0 В, электроны и дырки начинают накапливаться в области истощения. Когда потенциал падает ниже 0,7 В, достигается барьерное напряжение и происходит диффузия. Следовательно, электроны текут к положительному выводу, а ток базы (IB) противоположен потоку электронов.Кроме того, ток от эмиттера к коллектору начинает течь, если на выводе коллектора подано напряжение VCE. Транзистор PNP может действовать как переключатель и усилитель.

Зона действия в зависимости от режима работы:

1. Активная область, IC = β × IB– Работа усилителя

2. Область насыщения, IC = ток насыщения — переключение (полностью включено)

3. Область отключения, IC = 0 — переключение (полностью выключено)

Транзистор как переключатель:

PNP-транзистор используется для работы в качестве переключателя на стороне высокого напряжения.Чтобы объяснить с помощью модели PSPICE, был выбран транзистор PN2907A . Первое, что нужно иметь в виду — использовать в базе резистор, ограничивающий ток. Более высокие базовые токи повредят BJT. Из таблицы данных максимальный непрерывный ток коллектора составляет -600 мА, а соответствующее усиление (hFE или β) указано в таблице данных в качестве условий тестирования. Также доступны соответствующие напряжения насыщения и базовые токи.

Этапы выбора компонентов:

1.Найдите ток коллектора — это ток, потребляемый вашей нагрузкой. В этом случае это будет 200 мА (параллельные светодиоды или нагрузки) и резистор = 60 Ом.

2. Для приведения транзистора в состояние насыщения должен быть отведен достаточный базовый ток, чтобы транзистор был полностью открыт. Расчет тока базы и соответствующего резистора, который будет использоваться.

Биполярный переходной транзистор

	PNP
	НПН

Условные обозначения для BJT типа
PNP и NPN
.

Биполярный (переходной) транзистор ( BJT ) представляет собой трехконтактное электронное устройство, изготовленное из легированного полупроводникового материала и может использоваться в приложениях для усиления или переключения. Биполярные транзисторы названы так потому, что в их работе участвуют как электроны, так и дырки. Поток заряда в BJT происходит из-за двунаправленной диффузии носителей заряда через соединение между двумя областями с разной концентрацией заряда. Этот режим работы контрастирует с униполярными транзисторами , такими как полевые транзисторы, в которых только один тип носителя участвует в потоке заряда из-за дрейфа.По своей конструкции большая часть тока коллектора БЮТ обусловлена ​​потоком зарядов, вводимых из эмиттера с высокой концентрацией в базу, где они являются неосновными носителями, которые диффундируют к коллектору, и поэтому БЮТ классифицируются как устройства с неосновными носителями.

Введение

NPN BJT с прямым смещением E – B переходом и обратным смещением B – C переходом

NPN-транзистор можно рассматривать как два диода с общим анодом. При обычной работе переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор — в обратном.В NPN-транзисторе, например, когда к переходу база-эмиттер прикладывается положительное напряжение, равновесие между термически генерируемыми носителями и отталкивающим электрическим полем обедненной области становится несбалансированным, позволяя термически возбужденным электронам инжектироваться в базовую область. Эти электроны блуждают (или «диффундируют») через базу из области высокой концентрации около эмиттера в сторону области низкой концентрации около коллектора. Электроны в базе называются неосновными носителями , потому что база легирована p-типом, что делает дырки основными носителями в базе.

Чтобы минимизировать процент носителей, которые рекомбинируют перед тем, как достичь перехода коллектор – база, базовая область транзистора должна быть достаточно тонкой, чтобы носители могли диффундировать по ней за гораздо меньшее время, чем время жизни неосновных носителей полупроводника. В частности, толщина основания должна быть намного меньше диффузионной длины электронов. Переход коллектор-база имеет обратное смещение, и поэтому инжекция электронов от коллектора к базе происходит незначительно, но электроны, которые диффундируют через базу к коллектору, уносятся в коллектор электрическим полем в обедненной области коллектора — базовый переход.Тонкая общая база и асимметричное легирование коллектор-эмиттер — это то, что отличает биполярный транзистор от двух отдельных и противоположно смещенных диодов, соединенных последовательно.

Контроль напряжения, тока и заряда

Ток коллектор-эмиттер можно рассматривать как управляемый током база-эмиттер (контроль тока) или напряжением база-эмиттер (контроль напряжения). Эти представления связаны между собой соотношением тока и напряжения в переходе база – эмиттер, которое представляет собой обычную экспоненциальную кривую вольт-амперной характеристики p-n перехода (диода). ^[1]

Физическое объяснение коллекторного тока — это количество заряда неосновных носителей заряда в базовой области. ^{[1] [2] [3]} Детальные модели действия транзистора, такие как модель Гаммеля – Пуна, явно объясняют распределение этого заряда, чтобы более точно объяснить поведение транзистора. ^[4] Представление управления зарядом легко обрабатывает фототранзисторы, где неосновные носители в базовой области создаются за счет поглощения фотонов, и управляет динамикой выключения или времени восстановления, которое зависит от заряда в базовой области. рекомбинирование.Однако, поскольку базовый заряд не является сигналом, видимым на выводах, при проектировании и анализе схем обычно используются режимы управления током и напряжением.

При проектировании аналоговых схем иногда используется представление управления током, поскольку оно приблизительно линейно. То есть ток коллектора примерно в _F раз больше тока базы. Некоторые базовые схемы могут быть спроектированы, исходя из предположения, что напряжение эмиттер-база примерно постоянное, а ток коллектора в бета умножает на ток базы.Однако для точного и надежного проектирования производственных цепей BJT требуется модель регулирования напряжения (например, Ebers – Moll). ^[1] Модель управления напряжением требует учета экспоненциальной функции, но когда она линеаризуется так, что транзистор может быть смоделирован как крутизна, как в модели Эберса-Молла, конструкция для таких схем, как дифференциальная Усилители снова становятся в основном линейной проблемой, поэтому часто предпочтение отдается управлению напряжением. Для транслинейных схем, в которых экспоненциальная кривая ВАХ является ключевой для работы, транзисторы обычно моделируются как управляемые по напряжению с крутизной, пропорциональной току коллектора.Как правило, проектирование схемы на уровне транзистора выполняется с использованием SPICE или аналогичного имитатора аналоговой схемы, поэтому сложность модели обычно не имеет большого значения для разработчика.

Задержка включения, выключения и сохранения

Биполярный транзистор демонстрирует некоторые характеристики задержки при включении и выключении. Большинство транзисторов, и особенно силовые транзисторы, демонстрируют длительное базовое время хранения, что ограничивает максимальную частоту работы в коммутационных приложениях. Одним из способов сокращения времени хранения является использование зажима Бейкера.

Транзисторы «альфа» и «бета»

Доля электронов, способных пересечь базу и достигнуть коллектора, является мерой эффективности BJT. Сильное легирование эмиттерной области и легкое легирование базовой области вызывает инжекцию гораздо большего количества электронов из эмиттера в базу, чем дырок, инжектируемых из базы в эмиттер. Коэффициент усиления по току с общим эмиттером представлен β _F или h _FE ; это приблизительно отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы в прямой активной области.Обычно оно больше 100 для малосигнальных транзисторов, но может быть меньше в транзисторах, предназначенных для мощных приложений. Другим важным параметром является коэффициент усиления по току общей базы , α _F . Коэффициент усиления по току с общей базой приблизительно равен коэффициенту усиления по току от эмиттера к коллектору в прямой активной области. Это отношение обычно имеет значение, близкое к единице; от 0,98 до 0,998. Альфа и бета более точно связаны следующими идентичностями (транзистор NPN):

Структура

Упрощенное сечение планарного NPN биполярного транзистора

BJT состоит из трех областей полупроводников с различным легированием: области эмиттера , области базы и области коллектора .Эти области относятся, соответственно, к типу p , типу n и типу p в PNP и типу n , типу p и типу n в транзисторе NPN. Каждая полупроводниковая область подключена к клемме, обозначенной соответствующим образом: эмиттер (E), база (B) и коллектор (C).

База физически расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена ​​из слаболегированного материала с высоким сопротивлением.Коллектор окружает эмиттерную область, что делает практически невозможным для электронов, инжектированных в базовую область, ускользнуть от сбора, что делает результирующее значение α очень близким к единице и, таким образом, дает транзистору большое β. Поперечное сечение BJT показывает, что переход коллектор-база имеет гораздо большую площадь, чем переход эмиттер-база.

Биполярный переходной транзистор, в отличие от других транзисторов, обычно не является симметричным устройством. Это означает, что перестановка коллектора и эмиттера заставляет транзистор выйти из прямого активного режима и начать работать в обратном режиме.Поскольку внутренняя структура транзистора обычно оптимизирована для работы в прямом режиме, перестановка коллектора и эмиттера делает значения α и β в обратном режиме намного меньше, чем в прямом режиме; часто α обратной моды ниже 0,5. Отсутствие симметрии в первую очередь связано с коэффициентами легирования эмиттера и коллектора. Эмиттер сильно легирован, а коллектор — слегка легирован, что позволяет приложить большое обратное напряжение смещения до того, как произойдет пробой перехода коллектор-база.Коллектор-база при нормальной работе имеет обратное смещение. Причина, по которой эмиттер сильно легирован, состоит в том, чтобы увеличить эффективность инжекции эмиттера: соотношение носителей, инжектированных эмиттером, к носителям, инжектированным базой. Для высокого коэффициента усиления по току большая часть носителей, вводимых в переход эмиттер-база, должна исходить от эмиттера.

Матрица высокочастотного NPN-транзистора KSY34, база и эмиттер соединены связанными проводами

Низкопроизводительные «боковые» биполярные транзисторы, которые иногда используются в процессах CMOS, иногда проектируются симметрично, то есть без разницы между прямым и обратным режимом работы.

Небольшие изменения напряжения, приложенного к клеммам база-эмиттер, приводят к значительному изменению тока, протекающего между эмиттером и коллектором . Этот эффект можно использовать для усиления входного напряжения или тока. BJT можно рассматривать как источники тока с управлением по напряжению, но их проще охарактеризовать как источники тока с управлением по току или усилители тока из-за низкого импеданса в базе.

Ранние транзисторы были сделаны из германия, но большинство современных BJT сделаны из кремния.Значительное меньшинство теперь также производится из арсенида галлия, особенно для приложений с очень высокой скоростью (см. HBT ниже).

Символ NPN BJT. Обозначение: « n или p ointing i n ».

НПН

NPN — это один из двух типов биполярных транзисторов, состоящий из слоя полупроводника с примесью фосфора («база») между двумя слоями с примесью азота. Небольшой ток, поступающий в базу, усиливается, чтобы получить большой ток коллектора и эмиттера.То есть, NPN-транзистор находится в состоянии «включено», когда его база поднята на выше относительно эмиттера.

Большая часть тока NPN переносится электронами, движущимися от эмиттера к коллектору в качестве неосновных носителей в базовой области P-типа. Большинство используемых сегодня биполярных транзисторов являются NPN, потому что подвижность электронов выше подвижности дырок в полупроводниках, что обеспечивает большие токи и более быструю работу.

Мнемоническое устройство для запоминания символа для NPN-транзистора — это , не указывающее на , исходя из стрелок в символе и букв в названии.То есть, NPN-транзистор — это BJT-транзистор, который «не указывает внутрь». ^[5]

Символ PNP BJT. Обозначение « p oints i n p roudly».

PNP

Другой тип BJT — это PNP, состоящий из слоя полупроводника, легированного N, между двумя слоями материала, легированного P. Небольшой ток, выходящий из базы, усиливается на выходе коллектора. То есть PNP-транзистор включен, когда его база подтянута к низкому уровню относительно эмиттера.

Стрелки в символах транзисторов NPN и PNP находятся на ножках эмиттера и указывают направление обычного тока, когда устройство находится в прямом активном режиме.

Мнемоническое устройство для запоминания символа для транзистора PNP — это , указывающий (гордо) на , исходя из стрелок в символе и букв в названии. То есть транзистор PNP — это транзистор BJT, который «указывает внутрь». ^[6]

Гетеропереход биполярный транзистор

Полосы в биполярном транзисторе NPN с градиентным гетеропереходом.Барьеры, указывающие, что электроны могут двигаться от эмиттера к базе, а дырки инжектировать обратно от базы к эмиттеру; Кроме того, изменение ширины запрещенной зоны в основании способствует переносу электронов в базовую область; Светлые цвета указывают на истощенные регионы

Биполярный транзистор с гетеропереходом (HBT) является усовершенствованием BJT, который может обрабатывать сигналы очень высоких частот до нескольких сотен ГГц. Это распространено в современных сверхбыстрых цепях, в основном в радиочастотных системах. ^{[7] [8]} Транзисторы с гетеропереходом имеют разные полупроводники в качестве элементов транзистора.Обычно эмиттер состоит из материала с большей шириной запрещенной зоны, чем база. На рисунке показано, что эта разница в ширине запрещенной зоны позволяет сделать большой барьер для дырок, инжектируемый назад в основание, обозначенный на рисунке как Δφ _p , в то время как барьер для ввода электронов в базу Δφ _n выполнен низкий. Это барьерное устройство помогает уменьшить инжекцию неосновных носителей заряда из базы, когда переход эмиттер-база находится под прямым смещением, и, таким образом, снижает базовый ток и увеличивает эффективность инжекции эмиттера.

Улучшенное введение носителей в основание позволяет основанию иметь более высокий уровень легирования, что приводит к более низкому сопротивлению доступу к основному электроду. В более традиционном BJT, также называемом BJT с гомопереходом, эффективность инжекции носителей из эмиттера в базу в первую очередь определяется соотношением легирования между эмиттером и базой, что означает, что база должна быть слегка легирована для получения высокой эффективности инжекции. , что делает его сопротивление относительно высоким. Кроме того, более высокое легирование базы может улучшить показатели качества, такие как раннее напряжение, за счет уменьшения сужения базы.

Сортировка состава в базе, например, путем постепенного увеличения количества германия в SiGe-транзисторе, вызывает градиент запрещенной зоны в нейтральной базе, обозначенный на рисунке как Δφ _G , обеспечивая «встроенный «поле, которое способствует переносу электронов через базу. Этот дрейфовый компонент транспорта помогает нормальному диффузионному переносу, увеличивая частотную характеристику транзистора за счет сокращения времени прохождения через базу.

Два обычно используемых HBT — это кремний-германий и арсенид алюминия-галлия, хотя для структуры HBT может использоваться широкий спектр полупроводников.Структуры HBT обычно выращиваются методами эпитаксии, такими как MOCVD и MBE.

Регионы присутствия

Прикладываемое напряжение	Соединение B-E Смещение (NPN)	Соединение B-C Смещение (NPN)	Режим (NPN)
E	Нападающий	Реверс	Форвард активен
E C	Нападающий	Нападающий	Насыщенность
E> B	Реверс	Реверс	Отрезка
E> B> C	Реверс	Нападающий	Обратно-активный
Прикладываемое напряжение	Соединение B-E Смещение (PNP)	Соединение B-C Смещение (PNP)	Режим (PNP)
E	Реверс	Нападающий	Обратно-активный
E C	Реверс	Реверс	Отрезка
E> B	Нападающий	Нападающий	Насыщенность
E> B> C	Нападающий	Реверс	Форвард активен

Биполярные транзисторы имеют пять различных областей работы, определяемых смещениями BJT-перехода.

Режимы работы можно описать в терминах приложенных напряжений (это описание относится к транзисторам NPN; полярности обратные для транзисторов PNP):

• Активный в прямом направлении: база выше эмиттера, коллектор выше базы (в этом режиме ток коллектора пропорционален току базы β _F ).
• Насыщенность: база выше эмиттера, но коллектор не выше базы.
• Cut-Off: база ниже эмиттера, но коллектор выше базы.Это означает, что транзистор не пропускает обычный ток через коллектор к эмиттеру.
• Обратно-активный: база ниже эмиттера, коллектор ниже базы: обратный условный ток проходит через транзистор.

Что касается смещения перехода: («переход база-коллектор с обратным смещением» означает Vbc <0 для NPN, напротив - для PNP)

• Активный в прямом направлении (или просто активный ): переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении.Большинство биполярных транзисторов спроектированы так, чтобы обеспечить максимальное усиление по току с общим эмиттером, β _F , в прямом активном режиме. В этом случае ток коллектор-эмиттер приблизительно пропорционален току базы, но во много раз больше при небольших изменениях тока базы.
• Обратно-активный (или инверсно-активный или инвертированный ): реверсируя условия смещения прямой активной области, биполярный транзистор переходит в обратно-активный режим.В этом режиме области эмиттера и коллектора меняются ролями. Поскольку большинство BJT предназначены для максимального увеличения тока в прямом активном режиме, β _F в инвертированном режиме в несколько (2–3 для обычного германиевого транзистора) раз меньше. Этот транзисторный режим используется редко, обычно рассматривается только для условий отказоустойчивости и некоторых типов биполярной логики. Напряжение пробоя обратного смещения к базе может быть на порядок ниже в этой области.
• Насыщение : с обоими переходами, смещенными в прямом направлении, BJT находится в режиме насыщения и способствует высокоточной проводимости от эмиттера к коллектору (или в другом направлении в случае NPN, когда отрицательно заряженные носители текут от эмиттера к коллектору) .Этот режим соответствует логическому «включению» или замкнутому переключателю.
• Отсечка : В отсечке присутствуют условия смещения, противоположные насыщению (оба перехода смещены в обратном направлении). Ток очень мал, что соответствует логическому «выключению» или разомкнутому переключателю.
• Район схода лавины

Хотя эти области хорошо определены для достаточно большого приложенного напряжения, они частично перекрываются при малых (менее нескольких сотен милливольт) смещениях.Например, в типичной конфигурации с заземленным эмиттером NPN BJT, используемого в качестве понижающего переключателя в цифровой логике, состояние «выключено» никогда не включает в себя переход с обратным смещением, поскольку базовое напряжение никогда не опускается ниже земли; тем не менее прямое смещение достаточно близко к нулю, поэтому ток практически не протекает, поэтому этот конец прямой активной области можно рассматривать как область отсечки.

Активные NPN-транзисторы в схемах

Устройство и применение NPN-транзистора. Стрелка по схеме.

На противоположной диаграмме схематически изображен NPN-транзистор, подключенный к двум источникам напряжения. Чтобы транзистор проводил значительный ток (порядка 1 мА) от C до E, значение В _BE должно быть выше минимального значения, которое иногда называют напряжением включения . Напряжение включения обычно составляет около 600 мВ для кремниевых BJT при комнатной температуре, но может отличаться в зависимости от типа транзистора и его смещения. Это приложенное напряжение заставляет нижний P-N переход «включаться», обеспечивая поток электронов от эмиттера к базе.В активном режиме электрическое поле, существующее между базой и коллектором (вызванное V _CE ), заставит большинство этих электронов пересечь верхний P-N переход в коллектор, чтобы сформировать ток коллектора I _C . Остальные электроны рекомбинируют с дырками, основными носителями в базе, создавая ток через соединение с базой, чтобы сформировать ток базы, I _B . Как показано на диаграмме, ток эмиттера, I _E , представляет собой полный ток транзистора, который является суммой токов на других клеммах (т.е.е., I _E = I _B + I _C ).

На схеме стрелки, обозначающие ток, указывают на направление обычного тока — поток электронов идет в направлении, противоположном стрелкам, потому что электроны несут отрицательный электрический заряд. В активном режиме отношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления постоянного тока . Это усиление обычно составляет 100 или более, но надежные схемы не зависят от точного значения (например, см. Операционный усилитель).Значение этого усиления для сигналов постоянного тока обозначается как h _FE , а значение этого усиления для сигналов переменного тока обозначается как h _fe . Однако, когда нет конкретного интересующего диапазона частот, используется символ β ^{[ необходима ссылка ]} .

Следует также отметить, что ток эмиттера экспоненциально связан с В, _BE . При комнатной температуре увеличение В _BE примерно на 60 мВ увеличивает ток эмиттера в 10 раз.Поскольку ток базы приблизительно пропорционален токам коллектора и эмиттера, они меняются одинаково.

Активные PNP-транзисторы в схемах

Устройство и использование PNP-транзистора.

На схеме напротив схематично показан PNP-транзистор, подключенный к двум источникам напряжения. Чтобы транзистор проводил значительный ток (порядка 1 мА) от E до C, значение В _EB должно быть выше минимального значения, которое иногда называют напряжением включения .Напряжение включения обычно составляет около 600 мВ для кремниевых BJT при комнатной температуре, но может отличаться в зависимости от типа транзистора и его смещения. Это приложенное напряжение заставляет верхний P-N переход «включаться», позволяя перетекать дырки из эмиттера в основание. В активном режиме электрическое поле, существующее между эмиттером и коллектором (вызванное V _CE ), заставляет большинство этих отверстий пересекать нижний PN переход в коллектор, чтобы сформировать ток коллектора I _C .Остальные дырки рекомбинируют с электронами, основными носителями в базе, создавая ток через соединение с базой, чтобы сформировать ток базы, I _B . Как показано на диаграмме, ток эмиттера, I _E , представляет собой полный ток транзистора, который является суммой токов других клемм (т. Е. I _E = I _B + Я _С ).

На схеме стрелки, представляющие ток, указывают направление обычного тока — поток отверстий совпадает с направлением стрелок, поскольку отверстия несут положительный электрический заряд.В активном режиме отношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления постоянного тока . Это усиление обычно составляет 100 или более, но надежные схемы не зависят от точного значения. Значение этого усиления для сигналов постоянного тока обозначается как h _FE , а значение этого усиления для сигналов переменного тока обозначается как h _fe . Однако, когда нет конкретного интересующего диапазона частот, используется символ β ^{[ необходима ссылка ]} .

Следует также отметить, что ток эмиттера связан с В, _EB экспоненциально. При комнатной температуре увеличение В _EB примерно на 60 мВ увеличивает ток эмиттера в 10 раз. Поскольку ток базы приблизительно пропорционален токам коллектора и эмиттера, они меняются одинаково.

История

Биполярный точечный транзистор был изобретен в декабре 1947 года в Bell Telephone Laboratories Джоном Бардином и Уолтером Браттейном под руководством Уильяма Шокли.Версия с переходным соединением, известная как биполярный переходный транзистор, изобретенная Шокли в 1948 году, три десятилетия использовалась как предпочтительное устройство при проектировании дискретных и интегральных схем. В настоящее время использование BJT снизилось в пользу технологии CMOS при разработке цифровых интегральных схем. Однако случайные низкоэффективные BJT, присущие КМОП-микросхемам, часто используются в качестве эталона напряжения запрещенной зоны, кремниевого датчика температуры запрещенной зоны и для обработки электростатического разряда.

Германиевые транзисторы

Германиевый транзистор был более распространен в 1950-х и 1960-х годах, и хотя он показывает более низкое «отсечное» напряжение, обычно около 0.2 В, что делает его более подходящим для некоторых приложений, а также имеет большую тенденцию к тепловому разгоне.

Ранние технологии изготовления

Разработаны различные методы изготовления транзисторов с биполярным переходом. ^[9]

• Транзистор с точечным контактом — первый тип, демонстрирующий действие транзистора, ограниченное коммерческое использование из-за высокой стоимости и шума.
• Grown junction transistor — первый тип биполярного переходного транзистора. ^[10] Изобретено Уильямом Шокли в Bell Labs.Изобретен 23 июня 1948 г. ^[11] Патент подан 26 июня 1948 г.
• Переходный транзистор из сплава — бусины из сплава эмиттера и коллектора, сплавленные с базой. Разработан в General Electric и RCA ^[12] в 1951 году.
  • Транзистор из микролегированного сплава — быстродействующий переходный транзистор из сплава. Разработано в Philco. ^[13]
  • Микролегированный диффузионный транзистор — быстродействующий переходный транзистор из сплава. Разработано в Philco.
  • Пост-сплавный диффузионный транзистор — быстродействующий сплавный транзистор.Разработано в Philips.
• Тетрод транзистор — быстродействующий вариант транзистора с увеличенным соединением ^[14] или сплавного транзистора ^[15] с двумя подключениями к базе.
• Транзистор с поверхностным барьером — быстродействующий металлический транзистор с барьерным переходом. Разработано в Philco ^[16] в 1953 году. ^[17]
• Дрейф-полевой транзистор — быстродействующий биполярный транзистор. Изобретен Гербертом Кремером ^{[18] [19]} в Центральном бюро телекоммуникационных технологий Немецкой почтовой службы в 1953 году.
• Диффузионный транзистор — биполярный переходной транзистор современного типа. Прототипы ^[20] разработаны в Bell Labs в 1954 году.
  • Транзистор с диффузной базой — первая реализация диффузионного транзистора.
  Транзистор
  • Mesa — разработан в Texas Instruments в 1957 году.
  • Планарный транзистор — транзистор с биполярным переходом, который сделал возможным массовое производство монолитных интегральных схем. Разработано доктором Джин Хорни ^[21] в Fairchild в 1959 году.
• Эпитаксиальный транзистор — транзистор с биполярным переходом, изготовленный методом осаждения из паровой фазы.См. Эпитаксия. Позволяет очень точно контролировать уровни и градиенты допинга.

Теория и моделирование

В приведенном ниже обсуждении основное внимание уделяется биполярному транзистору NPN. В NPN-транзисторе в так называемом активном режиме напряжение база-эмиттер В _BE и напряжение коллектор-база В _CB положительные, прямое смещение перехода эмиттер-база и обратное смещение коллектора. -базовый переход. В активном режиме работы электроны инжектируются из области эмиттера n-типа с прямым смещением в базу p-типа, где они диффундируют к коллектору n-типа с обратным смещением и уносятся электрическим полем в коллектор-база с обратным смещением. соединение.Рисунок, описывающий прямое и обратное смещение, см. В конце статьи о полупроводниковых диодах.

Модели с большим сигналом

В 1954 году Джуэлл Джеймс Эберс и Джон Л. Молл представили свою математическую модель транзисторных токов:

Модель Ebers – Moll

Модель Эберса – Молла для NPN-транзистора. ^[22] * I _B , I _C , I _E : токи базы, коллектора и эмиттера * I _CD , I _ED : коллектор и токи эмиттерных диодов * α _F , α _R : усиление прямого и обратного тока общей базы

Модель Эберса – Молла для PNP-транзистора.

Приближенная модель Эберса – Молла для NPN-транзистора в прямом активном режиме. Коллекторный диод имеет обратное смещение, поэтому I _CD практически равен нулю. Большая часть тока эмиттерного диода ( α _F составляет почти 1) отводится от коллектора, обеспечивая усиление тока базы.

Постоянный ток эмиттера и коллектора в активном режиме хорошо моделируется приближением к модели Эберса – Молла:

I _C = α _F I _E

Базовый внутренний ток в основном обусловлен диффузией (см. Закон Фика) и

где

• V _T — тепловое напряжение k T / q (приблизительно 26 мВ при 300 K ≈ комнатной температуре).
• I _E — ток эмиттера
• I _C — ток коллектора
• α _F — коэффициент усиления прямого тока короткого замыкания с общей базой (от 0,98 до 0,998)
• I _ES — ток обратного насыщения диода база-эмиттер (порядка от 10 ⁻¹⁵ до 10 ⁻¹² ампер)
• В _BE — напряжение база-эмиттер
• D _n — константа диффузии электронов в базе p-типа
• W — ширина основания

Параметры α и прямого β соответствуют описанным ранее.Иногда в модель включается обратный β.

Неприближенные уравнения Эберса – Молла, используемые для описания трех токов в любой рабочей области, приведены ниже. Эти уравнения основаны на транспортной модели биполярного переходного транзистора. ^[23]

где

• i _C — ток коллектора
• i _B — базовый ток
• i _E — ток эмиттера
• β _F — коэффициент усиления прямого тока общего эмиттера (от 20 до 500)
• β _R — коэффициент усиления по току обратного общего эмиттера (от 0 до 20)
• I _S — обратный ток насыщения (порядка от 10 ⁻¹⁵ до 10 ⁻¹² ампер)
• V _T — тепловое напряжение (приблизительно 26 мВ при 300 K ≈ комнатной температуре).
• В _BE — напряжение база-эмиттер
• В _BC — напряжение база – коллектор

Базовая модуляция

Верх: ширина основания NPN для низкого обратного смещения коллектор-основание; Внизу: меньшая ширина основания NPN для большого обратного смещения коллектор-основание. Хэшированные регионы — это истощенные регионы.

Основная статья: Ранний эффект

Поскольку приложенное напряжение коллектор – база ( В _CB = В _CE — В _BE ) изменяется, область истощения коллектор – база изменяется по размеру.Например, увеличение напряжения коллектор – база вызывает большее обратное смещение в переходе коллектор – база, увеличивая ширину обедненной области коллектор – база и уменьшая ширину базы. Это изменение ширины основания часто называют «ранним эффектом» в честь его первооткрывателя Джеймса М. Раннего.

Уменьшение ширины основания имеет два последствия:

• Существует меньшая вероятность рекомбинации в «меньшей» базовой области.
• Градиент заряда увеличивается на базе, и, следовательно, ток неосновных носителей, инжектируемый через эмиттерный переход, увеличивается.

Оба фактора увеличивают коллекторный или «выходной» ток транзистора в ответ на увеличение напряжения коллектор – база.

В прямой активной области эффект Early изменяет ток коллектора ( i _C ) и усиление прямого тока общего эмиттера (β _F ), как указано:

где:

• В _CE — напряжение коллектор-эмиттер
• В _A — это начальное напряжение (от 15 до 150 В)
• β _{F 0} — прямое усиление тока с общим эмиттером при В _CB = 0 В
• r _o — выходное сопротивление
• I _C — ток коллектора

ВАХ

При выводе идеальных вольт-амперных характеристик BJT ^[24]

используются следующие допущения.

• Низкий уровень впрыска
• Равномерное легирование в каждой области с резкими переходами
• Одномерный ток
• Пренебрежимо малая рекомбинация-генерация в областях пространственного заряда
• Незначительные электрические поля вне областей пространственного заряда.

Важно охарактеризовать неосновные диффузионные токи, индуцированные инжекцией носителей.

Что касается диода с pn-переходом, ключевым соотношением является уравнение диффузии.

Решение этого уравнения приведено ниже, и два граничных условия используются для решения и нахождения C ₁ и C ₂ .

Следующие уравнения применяются к области эмиттера и коллектора соответственно, а начало координат 0, 0 ‘и 0’ ‘применяется к базе, коллектору и эмиттеру.

Граничное условие излучателя ниже:

Значения констант A ₁ и B ₁ равны нулю из-за следующих состояний эмиттерной и коллекторной областей как и.

Поскольку A ₁ = B ₁ = 0, значения Δ n _E (0 ») и Δ n _c (0 ‘) равны A ₂ и B ₂ соответственно.

Выражения I _{E n} и I _{C n} могут быть оценены.

Поскольку происходит незначительная рекомбинация, вторая производная от Δ p _B ( x ) равна нулю. Следовательно, существует линейная зависимость между избыточной плотностью дырок и x .

Ниже приведены граничные условия Δ p _B .

Заменить в указанную выше линейную зависимость.

.

С этим результатом выведите значение I _{E p} .

Используйте выражения I _{E p} , I _{E n} , Δ p _B (0) и Δ p _B ( W ) разработать выражение тока эмиттера.

Аналогичным образом выводится выражение для тока коллектора.

Выражение базового тока найдено с предыдущими результатами.

Пробойник

Когда напряжение база-коллектор достигает определенного (специфичного для устройства) значения, граница обедненной области база-коллектор встречается с границей обедненной области база-эмиттер.В этом состоянии транзистор фактически не имеет базы. Таким образом, в этом состоянии устройство теряет всякий выигрыш.

Модель Гаммеля – Пуна с контролем заряда

Модель Гаммеля – Пуна ^[25] — это детальная модель динамики BJT с контролируемым зарядом, которая была принята и разработана другими разработчиками для более подробного объяснения динамики транзисторов, чем это обычно делается в моделях на основе терминалов [2]. Эта модель также включает в себя зависимость значений β транзистора от уровней постоянного тока в транзисторе, которые считаются независимыми от тока в модели Эберса – Молла. ^[26]

Модели слабого сигнала

гибрид-пи модель

Основная статья: модель гибридного пи

Модель h-параметра

Обобщенная модель h-параметра NPN BJT.
Замените x на e , b или c для топологий CE, CB и CC соответственно.

Другая модель, обычно используемая для анализа схем BJT, — это модель «h-параметра», тесно связанная с гибридной моделью pi и двухпортовой моделью y-параметра, но с использованием входного тока и выходного напряжения в качестве независимых переменных, а не входных и выходное напряжение.Эта двухпортовая сеть особенно подходит для BJT, поскольку она легко поддается анализу поведения схемы и может использоваться для разработки дальнейших точных моделей. Как показано, термин «x» в модели представляет другой вывод BJT в зависимости от используемой топологии. В режиме с общим эмиттером различные символы принимают определенные значения, как:

• x = ‘e’, ​​потому что это топология с общим эмиттером
• Терминал 1 = База
• Клемма 2 = Коллектор
• Клемма 3 = излучатель
• i _i = Базовый ток ( i _b )
• i _o = Ток коллектора ( i _c )
• В _дюйм = напряжение база-эмиттер ( В _BE )
• В _o = напряжение коллектор-эмиттер ( В _CE )

, а h-параметры задаются как:

• h _ix = h _ie — Входное сопротивление транзистора (соответствует сопротивлению базы r _pi ).
• h _rx = h _re — Представляет зависимость кривой транзистора I _B — V _BE от значения V _CE . Обычно он очень мал, и им часто пренебрегают (предполагается, что он равен нулю).
• h _fx = h _fe — Коэффициент усиления транзистора по току. Этот параметр часто указывается как h _FE или коэффициент усиления постоянного тока ( β _DC ) в таблицах данных.
• h _ox = 1/ h _oe — Выходное сопротивление транзистора. Параметр h _oe обычно соответствует выходному сопротивлению биполярного транзистора и должен быть инвертирован, чтобы преобразовать его в импеданс.

Как показано, h-параметры имеют нижние индексы и, следовательно, обозначают условия переменного тока или анализ. Для условий постоянного тока они указываются в верхнем регистре. Для топологии CE обычно используется приближенная модель h-параметра, которая дополнительно упрощает анализ схемы.Для этого игнорируются параметры h _oe и h _re (то есть они устанавливаются на бесконечность и ноль соответственно). Следует также отметить, что показанная модель h-параметра подходит для низкочастотного анализа слабого сигнала. Для высокочастотного анализа необходимо добавить межэлектродные емкости, которые важны на высоких частотах.

Этимология h _FE

«h» означает, что он является h-параметром, набором параметров, названных по их происхождению в модели эквивалентной схемы h ybrid.«F» от f или усиление тока , также называемое усилением тока. «E» относится к транзистору, работающему в конфигурации common e mitter (CE). Заглавные буквы в нижнем индексе указывают на то, что h _FE относится к цепи постоянного тока.

Приложения

BJT остается устройством, которое выделяется в некоторых приложениях, таких как разработка дискретных схем, благодаря очень широкому выбору доступных типов BJT, а также из-за его высокой крутизны и выходного сопротивления по сравнению с MOSFET.BJT также является выбором для требовательных аналоговых схем, особенно для высокочастотных приложений, таких как радиочастотные цепи для беспроводных систем. Биполярные транзисторы можно комбинировать с полевыми МОП-транзисторами в интегральной схеме, используя процесс изготовления полупроводниковых пластин BiCMOS для создания схем, в которых используются преимущества обоих типов транзисторов.

Датчики температуры

Основная статья: Кремниевый датчик температуры запрещенной зоны

Из-за известной зависимости напряжения перехода база-эмиттер от температуры и тока в прямом направлении, BJT может использоваться для измерения температуры путем вычитания двух напряжений при двух различных токах смещения в известном соотношении [3].

Преобразователи логарифмические

Поскольку напряжение база-эмиттер изменяется как логарифм токов база-эмиттер и коллектор-эмиттер, BJT также может использоваться для вычисления логарифмов и антилогарифмов. Диод также может выполнять эти нелинейные функции, но транзистор обеспечивает большую гибкость схемы.

Уязвимости

Воздействие ионизирующего излучения на транзистор вызывает радиационное повреждение. Излучение вызывает накопление «дефектов» в основной области, которые действуют как центры рекомбинации.Результирующее сокращение срока службы неосновных носителей вызывает постепенную потерю усиления транзистора.

Power BJT подвержены режиму отказа, называемому вторичным пробоем, при котором чрезмерный ток и нормальные дефекты кремниевого кристалла приводят к тому, что части кремния внутри устройства становятся непропорционально более горячими, чем другие. Легированный кремний имеет отрицательный температурный коэффициент, что означает, что он проводит больше тока при более высоких температурах. Таким образом, самая горячая часть кристалла проводит наибольший ток, вызывая увеличение его проводимости, что затем заставляет его снова становиться все более горячим, пока устройство не выйдет из строя внутренне. General Electric (1962). Transistor Manual (6-е изд.). п. 12. «Если при анализе транзистора использовать принцип нейтральности пространственного заряда, становится очевидным, что ток коллектора регулируется с помощью положительного заряда (концентрации дырок) в области базы. Паоло Антоньетти и Джузеппе Массобрио (1993). A.S. Седра и К. Смит (2004). Микроэлектронные схемы (5-е изд.). Нью-Йорк: Оксфорд. п. 509. ISBN 0-19-514251-9.

Внешние ссылки

BE Урок 4: Транзисторы Что такое полупроводниковые транзисторы? В чем основная разница между биполярным транзистором и однопереходным транзистором? Как.

Презентация на тему: «BE Урок 4: Транзисторы. Что такое полупроводниковые транзисторы? В чем основное различие между биполярным транзистором и однопереходным транзистором? Каким образом.»- стенограмма презентации:

1 BE Урок 4: Транзисторы Что такое полупроводниковые транзисторы? В чем основная разница между биполярным транзистором и однопереходным транзистором? Как мы можем использовать эти транзисторы. © 2012 C. Rightmyer, под лицензией MIT OSI License, 20 июля 2012 г.

2 Что такое транзисторы? Производитель: Electronics, Oreilly Publishing, Charles Platt, 2009 г.

3 Легирование полупроводников на основе кремния Атом кремния с 4 электронами во внешней оболочке Атомы кремния разделяют внешние электроны Отверстие Дополнительный электрон Кристалл кремния с атомом бора Кристалл кремния с атомом фосфора Адаптировано из Getting Started in Electronics, Master Publishing, Inc., Форрест М. Мимс III, 2010 г.

4 Как работает транзистор типа NPN. Практическая электроника для изобретателей, МакГроу Хилл, Пол Шерц, 2007.

5 Условные обозначения и примерная математика для биполярных транзисторов NPN PNP

6 BE ckt 4-1.Иллюстрирует усиление тока с помощью биполярного транзистора NPN (2N3904). +  Вольт LED 100 4.7K  LED 2N3904 B C E По материалам Electronic Kourseware Interactive, Discover Electronics, A8, www.eki.com

7 BE ckt 4-1. Схема подключения. + 9,0 В 100 4,7K LED 2N 3904 (лицевая сторона направлена ​​к нижней части макета) LED c e b

8 BE ckt 4-2.Измерение усиления тока Адаптировано из Electronic Kourseware Interactive (www.eki.com), 2002 LED 100 Ом 100 кОм 9 В + ma c e b NPN 3904 100 Ом

9 BE ckt 4-2. Схема подключения. + 9,0 В 100 NPN 3904 (лицевой стороной вниз на макетной плате) LED c e b 100k pot ma

11 BE ckt 4-3. Схема мигающего светодиода с использованием программируемого однопереходного транзистора (PUT) 2N6017 BE ckt 4-3 Адаптировано из Make: Electronics, Oreilly Publishing, Charles Platt, 2009 82k 10 uf 10k 20k R1 R2R3 C1 LED 9V DC

12 BE ckt 4-3.

No related posts.