22 | 03 | 2019
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3923
Просмотры материалов : 9405516

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Mail.Ru]
Сейчас на сайте:
  • 31 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Биполярный Транзисторы PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 07:50



  • Биполярный транзистор (BJT) был назван потому , что его работа включает в себя проведение двух носителей: электронов и дырок в том же кристалле. Первый биполярный транзистор был изобретен в Bell Labs Уильям Шокли, Уолтер Брэттеном, и Джон Бардин так поздно в 1947 году, что он не был опубликован до 1948 г. Таким образом, многие тексты не различаются по дате изобретения. Браттейн изготовил контактный транзистор точки германий, имея некоторое сходство с точки контакта диода. В течение месяца, Шокли был более практичный плоскостной транзистор, который мы опишем в следующих пунктах. Они были удостоены Нобелевской премии по физике в 1956 году для транзистора.

    Биполярный транзистор показано на рисунке ниже (а) представляет собой трехслойный полупроводниковый сэндвич NPN с эмиттером и коллектором на концах, и основание между ними. Это как если бы третий слой, были добавлены к диоду в два слоя. Если бы это было единственное требование, мы не имели бы не больше, чем пара спина к спине диодов. На самом деле, это гораздо проще построить пару спина к спине диодов. Ключ к изготовлению биполярного транзистора, чтобы сделать средний слой, основание, как можно тоньше без короткого замыкания внешние слои, эмиттером и коллектором. Мы не можем более подчеркнуть важность тонкой области базы.

    Устройство на рисунке ниже (а) имеет пару переходов, эмиттер база и база для мусора, и два региона истощения.




    (а) NPN перехода биполярного транзистора. (б) Применить обратное смещение к коллектору базового перехода.

    Принято обратное смещение по основанию коллекторного перехода биполярного плоскостного транзистора , как показано на (рис выше (б). Обратите внимание , что это увеличивает ширину области обеднения. Обратное напряжение смещения может быть несколько вольт до десятков вольт для большинства транзисторов. Там нет тока, за исключением тока утечки, в цепи коллектора.

    На рисунке ниже (а), источник напряжения был добавлен к эмиттеру базовой цепи. Обычно мы прямом направлении смещения эмиттер-база, преодоления потенциального барьера 0,6 V. Это похоже на то вперед смещающий распределительную диод. Этот источник напряжения должен превышать 0,6 В для большинства носителей (электронов для NPN) течь из эмиттера в базу становится неосновных носителей в P-типа полупроводника.

    Если базовая область были толстыми, как в паре спина к спине диодов, все ток, поступающий основание будет вытекать из базового свинца. В нашем NPN транзистора, например, электроны, выходящие из эмиттера на базу будет сочетать с отверстиями в основании, освобождая место для более отверстий, которые будут созданы на (+) батареи терминала на базе как выход электронов.

    Тем не менее, основание изготавливается тонкий. Несколько основных носителей в эмиттере, кололись в качестве неосновных носителей в базу, на самом деле рекомбинируют. Смотри рисунок ниже (б). Несколько электронов, инжектированных эмиттером в базу транзистора NPN попадают в отверстия. Кроме того, несколько электронов, входящих в базу будет проходить непосредственно через основание к положительному выводу батареи. Большая часть эмиттерного тока электронов диффундирует через тонкую базу в коллектор. Кроме того, модуляции небольшой базовый ток производит большее изменение тока коллектора. Если базовое напряжение падает ниже примерно 0,6 В для кремниевого транзистора, большой ток эмиттер-коллектор перестает течь.




    NPN узел биполярный транзистор с обратным смещением коллектор-база: (а) Добавление прямого смещения на база-эмиттер, результаты на стадии (б) небольшой ток базы и крупных эмиттера и коллектора токов.

    На рисунке ниже мы более внимательно взглянуть на существующий механизм усиления. У нас есть увеличенный вид плоскостного транзистора NPN с акцентом на тонкой базовой области. Хотя это не показано, мы предполагаем, что внешние источники напряжения 1) прямого смещения эмиттер-база перехода, 2) обратного смещения база-коллекторный переход. Электроны, большинство носителей, введите излучатель с (-) клеммы аккумулятора. Ток базы соответствует электронам, покидающих базовый терминал для (+) клемме аккумулятора. Это лишь небольшой ток по сравнению с током эмиттера.




    Планировка электронов , входящих базу: (а) , утраченных в результате рекомбинации с базовыми отверстиями. (б) вытекает из базового свинца. (с) Наиболее диффундируют из эмиттера через тонкие основания в база-коллектор обедненной области, и (г) быстро охвачена сильным истощением области электрического поля в коллектор.

    Основных носителей в пределах N-типа излучателя являются электроны, становятся неосновных носителей при входе в P-типа базы. Эти электроны сталкиваются четырех возможных судьбах, въезжающих в тонкий P-типа базы. Несколько на рисунке выше (а) попадают в отверстия в основании , что способствует основу ток к клемме аккумуляторной батареи (+). Не показано, отверстия в основании может диффундировать в эмиттер и объединяются с электронами, способствуя вывод базы тока. Мало кто в (б) поток на через основание к (+) клемме аккумулятора, как если бы база была резистор. Оба (а) и (б) внести свой вклад в очень небольшой базовой тока. Базовый ток обычно составляет 1% от эмиттера или коллектора тока для миниатюрных транзисторов сигнала. Большая часть эмиттера электронов диффундировать сквозь тонкую базу (с) в обедненной области база-коллектор. Обратите внимание на полярность обедненной области, окружающей электрон в (D). Сильное электрическое поле, подметает электрон быстро в коллектор. Сила поля пропорциональна напряжению коллектора батареи. Таким образом, 99% от тока эмиттера поступает в коллектор. Он управляется базового тока, который составляет 1% от тока эмиттера. Это потенциальный прирост тока 99, отношение I / I C B, также известный как бета, β.

    Это магия, диффузия 99% эмиттера носителей через базу, возможно, только если база очень тонкая. Что бы судьба носителей базы меньшинства в базе 100 раз толще? Можно было бы ожидать, что скорость рекомбинации электронов попадания в отверстия, чтобы быть намного выше. Может быть, 99%, а не на 1%, упадет в отверстия, никогда не попадая в коллектор. Второй момент состоит в том, что базовый ток может контролировать 99% от тока эмиттера, только если 99% от тока эмиттера диффундирует в коллектор. Если все это вытекает из базы, никакого контроля не возможно.

    Еще одна особенность учета для передачи 99% электронов от эмиттера к коллектору является то, что настоящие биполярных транзисторов использовать небольшую сильно легированного излучатель. Высокая концентрация эмиттера электронов заставляет много электронов диффундировать в базу. Более низкая концентрация легирующей примеси в базе означает меньшее количество отверстий диффундировать в эмиттер, что приведет к увеличению тока базы. Диффузия носителей от эмиттера к базе сильно выступает.

    Тонкое основание и сильно легированного излучатель поможет сохранить эффективность эмиттера высокой, 99%, например. Это соответствует 100% ток эмиттера расщепление между основанием 1% и коллектора 99%. Эффективность эмиттер известна как α = I C / I E.

    Биполярных транзисторов доступны в качестве ПНФ, а также устройств NPN. Приведем сравнение этих двух на рисунке ниже . Разница заключается в том полярность базового излучающего диода переходов, как и обозначено направление схематического символ эмиттера стрелки. Оно указывает в том же направлении, в качестве анода стрелкой для перехода диода, от электронного тока.

    См диодный переход, рис предыдущий . Точка стрелки и бар соответствуют P-типа и N-типа полупроводников, соответственно. Для NPN и PNP излучателей, стрелка указывает в сторону и к основанию соответственно. Там нет схематичное стрелка на коллекторе. Тем не менее, базовая-коллекторный переход такой же полярность, что и база-эмиттер по сравнению с диодом. Обратите внимание, мы говорим о диода, а не источник питания, полярность.




    Сравнить NPN транзистор на (а) с транзистором PNP в (б). Обратите внимание , направление эмиттера стрелки и полярности питания.

    Источники напряжения для PNP транзисторов поменялись местами по сравнению с транзисторами NPN , как показано на рисунке выше . База-эмиттер должен быть смещен в прямом направлении в обоих случаях. Основание на транзистор PNP смещен отрицательной (б) по сравнению с положительным (а) для NPN. В обоих случаях база-коллекторный переход смещен в обратном направлении. Мощность коллектора питания ПНП является отрицательным по сравнению с положительным для транзистора NPN.




    Биполярный плоскостной транзистор: (а) дискретные устройства сечение, (б) условное обозначение, (в) интегральной схемы поперечного сечения.

    Обратите внимание , что BJT на рисунке выше (а) , имеет сильное легирование в эмиттере, указываемое N + нотации. База имеет нормальный уровень С-легирующей добавки. База намного тоньше, чем не в масштабе сечения шоу. Коллектор слабо легированных , как указано N - обозначения. Коллектор должен быть слегка легированный таким образом, чтобы коллектор-база узел будет иметь высокое напряжение пробоя. Это приводит к высокой допустимое напряжение питания коллектора. Маломощных кремниевых транзисторов имеют напряжение пробоя 60-80 V. Хотя, он может работать до сотен вольт для высоких транзисторов напряжения. Коллектор также должна быть сильно легированных, чтобы минимизировать омических потерь, если транзистор должен обрабатывать большой ток. Эти противоречивые требования удовлетворяются за счет легирования коллектор в большей степени на участке металлического контакта. Коллектор у основания слегка легированный по сравнению с эмиттером. Сильное легирование в эмиттере дает эмиттер-база низкий приблизительный 7 V напряжение пробоя в миниатюрных транзисторов сигнала. Сильно легированного излучатель делает эмиттер-база имеют стабилитрон, как характеристики в обратном смещении.

    BJT умирают, обломок нарезанные кубиками полупроводниковой пластины, смонтирован коллектор до металлического корпуса для силовых транзисторов. То есть, металлический корпус электрически соединен с коллектором. Небольшой сигнал Матрица может быть воплощен в эпоксидную смолу. В силовых транзисторов, алюминиевые соединительные провода соединяются базой и эмиттером для упаковки ведет. Малый транзистор сигнала умирает может быть установлен непосредственно на подводящих проводов. Несколько транзисторы могут быть изготовлены на одном кристалле называется интегральной схемой. Даже коллектор может быть скреплены к поводке вместо дела. Интегральная схема может содержать внутреннюю проводку транзисторов и других интегрированных компонентов. Встроенный BJT показано на рисунке ( (с) выше ) гораздо тоньше , чем "не в масштабе" рисунка. P + область изолирует несколько транзисторов в одном кристалле. Алюминиевый слой металлизации (не показан), соединяет между собой несколько транзисторов и других компонентов. Область эмиттер сильно легированных, N + по сравнению с базой и коллектором для повышения эффективности эмиттера.

    Дискретные транзисторы PNP почти столь же высокого качества, как аналог NPN. Тем не менее, интегрированные ПНФ транзисторы не почти хороший как разнообразие на npn в одной интегральной схеме фильеры. Таким образом, интегральные схемы используют различные NPN как можно больше.

    • ОБЗОР:
    • Биполярные транзисторы проводить ток с помощью электронов и дырок в одном устройстве.
    • Работа биполярного транзистора в качестве усилителя тока требуется, чтобы коллектор-база узел будет смещен в обратном направлении и эмиттер-база будет смещен в прямом направлении.
    • Транзистор отличается от пары спина к спине диодов в том, что основание, центральный слой, очень тонкий. Это позволяет основные носители от эмиттера к диффундировать в качестве неосновных носителей через базу в обедненной области базового коллекторного перехода, где сильное электрическое поле, собирает их.
    • Эффективность Излучатель повышается за счет более тяжелого допингом по сравнению с коллектором. Эффективность Излучатель: α = I C / I E, 0,99 для малых сигнальных устройств
    • Текущий коэффициент усиления β = I C / I B, от 100 до 300 для маленьких транзисторов сигнала.
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья