1. ábra: Bipoláris csomópont tranzisztorok
Bipoláris csomópont tranzisztorokra (BJT) van szükség az elektronikában az amplifikációhoz és a váltáshoz.Gyakorlati felhasználásuk megértése érdekében segít megismerni a félvezetők néhány alapját, ideértve a p-típusú és az N-típusú anyagok közötti különbségeket és a PN csomópontok működését.A BJT -k az elektronok és lyukak mozgásának szabályozásával szabályozzák az áramot.
A BJT kulcsfontosságú a hatékony erősítők megtervezésében.Felerősítik a gyenge jeleket, és hasznossá teszik őket audioeszközökben, orvosi berendezésekben és telekommunikációban.Például egy audioerősítőben a BJT fokozhatja a hangjeleket egy mobil eszközről a hangszórók vezetésére, tiszta és hangos audio biztosítása érdekében.
Az alkalmazások váltásában a BJT -k kezelik a logikai műveleteket a digitális áramkörökben és vezérlik az energiaforgalom vezérlését az energiarendszerekben.A váltási művelet során a BJT gyorsan váltakozik a küszöb és a telítettség között, és elektronikus kapcsolóként működik az olyan eszközök, mint a számítógépek és az intelligens készülékek vezérlésére.
2. ábra: Bipoláris csomópont tranzisztorok (BJT) szerkezete
A bipoláris csomópont tranzisztor (BJT) alapvető alkotóeleme az elektronikában, három rétegből álló anyagból áll.Ezeket a rétegeket P-N-P vagy N-P-N-ként konfigurálják, mindegyik speciális doppingmintával.A külső rétegek az emitter és a kollektor, míg a központi réteg alapja.Mindegyik réteget fémes vezetékeken keresztül csatlakoztatják a külső áramkörökhöz, lehetővé téve a BJT különféle elektronikus rendszerekbe történő integrálását.
A BJT-k elsősorban az áramvezérelt eszközökként működnek, amelyek képesek az elektromos áramok vezérlésére és erősítésére.Működés közben az emitter a töltéshordozókat (elektronok NPN -ben, a PNP -ben lyukakat) vezeti be az alapba, ahol ezek a hordozók kisebbségben vannak.Az alapot szándékosan vékony és enyhén adalékolják, hogy ezeknek a hordozók többsége rekombináció nélkül átjuthat a kollektorhoz.A nagyobb és erősebben adalékolt gyűjtő rögzíti ezeket a hordozókat, hogy kezelje a nagyobb áramokat és feszültségeket.
A hatékony működéshez a BJT -k megfelelő torzítást igényelnek a terminálokra alkalmazott külső feszültségekkel.Az emitter-bázis csomópont előzetes elfogultságú, hogy megkönnyítse a hordozók áramlását, míg a kollektor-bázis csomópont fordított elfogultságú, hogy blokkolja a hordozó áramlását.Ez az elrendezés lehetővé teszi egy kis alapáram számára, hogy egy sokkal nagyobb gyűjtő-emitter áramot vezéreljen.Ezen áramok aránya, az úgynevezett aktuális nyereség, kulcsfontosságú a BJT alkalmazásokhoz.A BJT -k jelenlegi áramlási iránya a tranzisztor típusától függ.Az NPN tranzisztorokban az elektronok a kibocsátótól a kollektorig folynak, míg a PNP tranzisztorokban a lyukak az emitterből a kollektorba haladnak.A hagyományos áram áramlásának irányát a tranzisztor vázlatos szimbólumában az emitter lábán lévő nyíl jelzi: az NPN kifelé és befelé a PNP -hez.
3. ábra: A bipoláris csomópont tranzisztorok operatív régiói
A bipoláris csomópont tranzisztorok (BJT) három elsődleges régióban működnek: aktív, telítettség és küszöb.Az egyes régiókat az emitter-bázis és a kollektor-bázis csomópontok torzulási körülményei határozzák meg, amelyek közvetlenül befolyásolják a tranzisztor szerepét az áramkörökben.
Aktív régió: Az emitter-bázis csomópont előzetesen elfogult, és a kollektor-bázis csomópont fordított elfogult.Ez a konfiguráció lehetővé teszi a BJT -k számára, hogy lineáris erősítőként működjenek.Itt az alapáram kis változása sokkal nagyobb változást eredményez a kollektor áramában.Ez a tulajdonság szükséges a jel amplifikációjához, ahol a tranzisztor a bemeneti jelet szignifikánsan nagyobb kimenetre növeli anélkül, hogy teljes vezetőképességet érne el.
Telítettségi régió: Mind az emitter-bázis, mind a kollektor-bázis csomópontok előre elfogultak.Ez a tranzisztort egy teljesen "be" állapotba helyezi, hasonlóan a zárt kapcsolóhoz, ahol a kollektor áramát maximalizálják, megközelítve a telítettségi határértéket.Ez a régió a digitális elektronikát rendezi, ahol a tranzisztoroknak gyorsan be- és kikapcsolniuk kell, egyértelmű és különálló jeleket biztosítva a bináris logikai műveletekhez.
Kutattási régió: Mindkét csomópont fordított elfogult, a tranzisztor teljesen "kikapcsolva".Ebben az állapotban a kollektor áram nullára csökken, hasonlóan a nyitott kapcsolóhoz.Erre a feltételre van szükség az áramköri útvonalak ellenőrzéséhez a digitális alkalmazásokban, biztosítva, hogy a tranzisztor kikapcsolásakor ne áramlás ne legyen áram.
A bipoláris csomópont tranzisztorokat (BJT) két fő típusba sorolják a dopping elrendezése és az áramlási irányuk alapján: PNP és NPN.Mindegyik típusnak egyedi szerkezeti és működési jellemzői vannak, amelyek megfelelnek az adott alkalmazásoknak.
4. ábra: PNP bipoláris csomópont tranzisztor
A PNP tranzisztorokban a központi N-típusú réteg két p-típusú réteg között van beosztva, amelyek emitterként és gyűjtőként működnek.Ebben a konfigurációban a lyukak az elsődleges töltőhordozók.Amikor az emitter-bázis csomópont előre elfogult, a lyukak az emitterből az alapba áramolnak.Mivel az alap vékony és enyhén adalékolt, a legtöbb lyuk áthalad a kollektorhoz, amely fordított elfogultságú, megakadályozva az elektron áramlását az ellenkező irányba.Ez a beállítás lehetővé teszi a tényleges áram amplifikációt, ahol egy kis alapáram sokkal nagyobb áramot vezérel az emittertől a gyűjtőig.
5. ábra: NPN bipoláris csomópont tranzisztor
Az NPN tranzisztorok központi p-típusú réteggel rendelkeznek, amelyet N-típusú anyagok szegélyeznek.Itt az elektronok az elsődleges töltőhordozók.Az emitter-bázis csomópont előretörzelése lehetővé teszi az elektronok számára, hogy az emitterből az alapba áramolhassanak.Mint a PNP típusban, a fordított elfogult kollektor-bázis csomópont blokkolja a lyuk áramlását a kollektorból az alapig, lehetővé téve egy nagyobb elektron áramlást a kibocsátóból a kollektorba.Az NPN tranzisztorok különösen hatékonyak azokban az alkalmazásokban, amelyek nagy elektronmobilitást igényelnek, például nagysebességű kapcsolási és amplifikációs áramköröket.
Mind a PNP, mind az NPN tranzisztorokban az áram áramlásának iránya (a hagyományos áram, a pozitív és a negatív) és a töltőhordozók típusa kulcsfontosságúak annak megértéséhez, hogy a BJT -k hogyan irányulnak és erősítik az áramot.
A bipoláris csomópont tranzisztorok (BJT) három fő konfigurációban használhatók elektronikus áramkörökben: közös bázis, közös kibocsátó és közös gyűjtő.Minden konfigurációnak egyedi elektromos tulajdonságai vannak, amelyek megfelelnek a különböző alkalmazásoknak.
6. ábra: Közös alapkonfiguráció
A közös báziskonfigurációban az alapkerminál meg van osztva a bemeneti és a kimeneti áramkörök között, és az AC jelek alapjául szolgálnak.Ez a beállítás nagyfeszültségű, de minimális áramnövekedést biztosít, ideális ezáltal stabil feszültség -erősítést igénylő alkalmazásokhoz, mint például az RF erősítők.Itt az alapáram nem befolyásolja a kimenetet, biztosítva a következetes teljesítményt még a változó jelviszonyok esetén is.
7. ábra: Általános alapbemeneti jellemzők
Egy közös alap tranzisztor konfigurációjában a bemeneti jellemzők elemzése azt vizsgálja, hogy az emitter áram (IE) hogyan változik az alap-emitter feszültség (VBE) változásaitól, miközben a kollektor-bázis feszültség (VCB) állandó tartása.Általában a VBE-t az X tengelyen ábrázolják az IE ellen az Y tengelyen.A nulla voltos VCB -vel kezdve a VBE növekedése az IE megfelelő emelkedéséhez vezet, amely a bemeneti feszültség és az áram közötti kapcsolatot ábrázolja, amikor a kimeneti feszültség rögzítve van.Mivel a VCB magasabb stabil értékre emelkedik, mint például 8 volt, és a VBE nullától növekszik, a bemeneti jellemzők görbe alacsonyabb bekötési feszültség miatt eltolódnak.Ez az eltolódás a kimerülési régió szűkítéséből származik az emitter-bázis csomóponton, amelyet a magasabb VCB-szinten megnövekedett fordított torzítás vezet, ezáltal javítva a töltőhordozók injekcióját az emitterből az alapba.
8. ábra: Általános bázis kimeneti jellemzők
A kimeneti jellemzők feltárása magában foglalja annak tanulmányozását, hogy a kollektoráram (IC) hogyan változik a kollektor-bázis feszültség (VCB) változásaival, miközben az emitter áramát (IE) állandó tartja.Kezdetben az IE-t nulla MA-ra állítják, hogy elemezzék a tranzisztorot a küszöbön.Ebben az állapotban a VCB növekedése kevés hatással van az IC-re, jelezve, hogy a tranzisztor nem vezetőképes.
Ha az IE fokozatosan növekszik, például 1 mA -ra, és a VCB változik, a tranzisztor az aktív régiójában működik, ahol elsősorban erősítőként működik.A kimeneti jellemzőket olyan görbékön ábrázolják, amelyek viszonylag síkban maradnak, mivel a VCB egy rögzített IE -vel növekszik.
9. ábra: Általános emitter konfiguráció
A közönséges emitter konfigurációja a legnépszerűbb erős amplifikációs tulajdonságai miatt, amelyek mind jelentős áramot, mind feszültségnövekedést kínálnak.A bemenetet az alap és az emitter között alkalmazzák, és a kimenetet a Collector-emitter csomóponton veszik át.Ez a beállítás sokoldalúvá teszi, és alkalmas a fogyasztói elektronika audiojeleinek erősítésére, és a digitális áramkörök váltási elemeként szolgál.Hatékony amplifikációja és a terhelés vezetésének képessége széles körben használja a különféle alkalmazásokban.
10. ábra: Általános emitter bemeneti jellemzői
A közös emitter konfigurációjában a bemeneti áramkör viselkedésének megértése elengedhetetlen a tranzisztor működésének megragadásához.A folyamat az alap-emitter feszültséggel (VBE) nullával kezdődik, és fokozatosan növekszik, miközben a kollektor-emitter feszültségét (VCE) nullán tartja.Kezdetben az alapáram (IB) emelkedik, amely dióda-szerű előzetes torzítást mutat az alap-emitter csomópontnál.A grafikonok ezt szemléltetik az IB meredek növekedésével, amikor a VBE felmegy, kiemelve a csomópont feszültségérzékenységét.
Ha a VCE -t nagyobb értékre állítják, például 10 volt, a nulla VBE -től kezdve, a bemeneti jellemzők görbe észrevehetően eltolódnak.Ez az eltolódás azért történik, mert a kollektor-bázis csomópont fordított torzulása kiszélesíti a kimerülési régiót.Ennek eredményeként magasabb VBE -re van szükség ahhoz, hogy elérjék ugyanazt az IB -t, mint korábban.
11. ábra: Általános kibocsátási kimeneti jellemzők
A kimeneti jellemzők tanulmányozásához egy közös emitter beállításban állítson be egy rögzített bázisáramot (IB), például 20 μA, és változtassa meg a Collector-Birder feszültségét (VCE).Ez a módszer leképezi a tranzisztor viselkedését a küszöbtől a telítettségig, egyértelmű kapcsolatot mutatva a növekvő VCE és a kapott kollektoráram (IC) között.
A telítési régió különösen fontos, ha a tranzisztor hatékonyan folytatja.Itt mind az emitter-bázis, mind a kollektor-bázis csomópontok előre elfogultak, és az IC gyors növekedését okozják a VCE kis növekedésével.
12. ábra: Közös kollektor konfiguráció
A közös kollektor konfigurációja, más néven emitter követője, nagy bemeneti impedanciával és alacsony kimeneti impedanciával rendelkezik.A bemeneti jelet alkalmazzák az alapra, és a kimenetet az emitterből veszik, amely szorosan követi a bemeneti feszültséget.Ez a beállítás egység feszültségnövekedést biztosít, vagyis a kimeneti feszültség majdnem megegyezik a bemeneti feszültséggel.Elsősorban a feszültségpufferáláshoz használják, így hasznos lehet az alacsony impedanciak terhelésével rendelkező nagy impedanciavállalások összekapcsolásához, ami a jel integritásának javítását javítja jelentős erősítés nélkül.
13. ábra: Közös kollektor bemeneti jellemzői
A közönséges kollektor konfiguráció, az úgynevezett emitter követő, mivel a kimenet a bemenetet követi, egyedi bemeneti jellemzőkkel rendelkezik.Ezek tanulmányozásához változtatjuk az alapgyűjtő feszültségét (VBC), miközben a kimeneti feszültséget (VEC) rögzítve tartjuk, 3 voltos kezdve.Ahogy a VBC nullától növekszik, a bemeneti áram (IB) növekedni kezd, közvetlenül reagálva a VBC változásaira.Ezt a kapcsolatot grafikusan ábrázolják, hogy ábrázolják, hogyan reagál a tranzisztor a növekményes bemeneti változásokra.
Amikor a VEC magasabb szintre növekszik, megfigyeljük, hogy a bemeneti jellemzők hogyan változnak, kiemelve a tranzisztor adaptációját a nagyobb kimeneti feszültséghez.Ez az információ elengedhetetlen a közös kollektor konfiguráció nagy bemeneti ellenállásának megértéséhez, amely előnyös az impedancia-illesztési alkalmazásoknál, minimalizálva a jelveszteséget a szakaszok között.
14. ábra: Közös kollektor kimeneti jellemzői
A közös kollektor konfiguráció kimeneti tulajdonságainak vizsgálatához rögzítjük a bemeneti áramot, és változtatjuk a kimeneti feszültséget (VEC).Bemeneti áram nélkül a tranzisztor nem vezetőképes marad, a küszöbön.A bemeneti áram növekedésével a tranzisztor belép az aktív régiójába, feltérképezve az emitter áram (IE) és a VEC kapcsolatát.Ez a feltérképezés bemutatja ennek a konfigurációnak az alacsony kimeneti ellenállását, amely jótékony hatással van a feszültség pufferolási alkalmazásokra.
A BJT -k az elektronikában vannak kitüntetve kiváló erősítési képességeik miatt.Ezek az áramkörökben szükségesek, amelyek feszültség és áram jelentős növelést igényelnek.Ezek a tranzisztorok nagy feszültségnövekedést biztosítanak és hatékonyan működnek különböző módokban: aktív, fordított, telítettség és küszöb.Mindegyik módnak speciális előnyei vannak, így a BJT -k sokoldalúvá válnak a különböző elektronikus alkalmazásokhoz.Aktív módban a BJT a gyenge jeleket telítettség nélkül felerősítheti, ideális lineáris amplifikációs feladatokhoz.Ezenkívül jól kezelik a magas frekvenciájú jeleket, ami hasznos az RF (rádiófrekvencia) kommunikációs rendszerekben.Ezenkívül a BJT -k kapcsolókként működhetnek, így azok az elektronikus alkatrészek és rendszerek tartományához alkalmasak, az egyszerű jelkapcsolóktól a komplex logikai áramkörökig.
A BJT -knek azonban van némi hátránya.Ezek hajlamosak a termikus instabilitásra, vagyis a hőmérséklet -változások befolyásolhatják teljesítményüket, hatékonyságot vagy zajt okozva a kimenetben.Ez jelentős kérdés a precíziós alkalmazásokban.Ezen felül, a FETS -hez képest, a BJT -k lassabb váltási sebességgel bírnak és nagyobb energiát fogyasztanak, ami hátrányos a modern elektronikában, amely gyors váltást és energiahatékonyságot igényel.Ez a lassabb válasz és a magasabb energiafogyasztás korlátozza annak felhasználását bizonyos nagysebességű és energiaérzékeny alkalmazásokban, ahol a FETS gyorsabb és energiahatékonyabb teljesítményükkel megfelelőbb lehet.
A BJT -k számos elektronikus áramkörben kitartó szerepet játszanak, különösen az amplifikációban és a váltásban.Szükségük van azokra az áramkörökhöz, amelyek pontos ellenőrzést igényelnek az audio, áram és a feszültségerősítés felett.Az erősítő kialakításában az NPN tranzisztorok gyakran előnyben részesítik a PNP -típusokat, mivel az elektronok, amelyek az NPN tranzisztorokban töltőhordozók, gyorsabban és hatékonyabban mozognak, mint a lyukak, a PNP tranzisztorok töltőhordozói.Ez jobb amplifikációs teljesítményt eredményez.
A BJT -ket különféle alkalmazásokban használják, a kis audioeszközöktől a nagy ipari gépekig.Az audio amplifikációban az apró jeleket a mikrofonoktól a hangszórókhoz alkalmas szintekig erősítik.A digitális áramkörökben a váltási képességük gyorsan lehetővé teszi számukra, hogy bináris kapcsolókként működjenek, veszélyesek a számítógépek logikai műveleteire.
Ezenkívül az oszcillátorokban és a modulátorokban BJT -kre van szükség, és szükségük van a telekommunikáció jelzéséhez és módosításához.Gyors váltási képességük és képességük a változó teljesítményszintek kezelésére szolgál, és kulcsfontosságú összetevőket tesznek a frekvenciaalapú jelek előállításában.
A félvezető dopping technikák fejlődése kulcsfontosságú volt az új BJT-típusok, például a mikro-ötvözet, a mikro-ötvözet diffúz és az ötvözött tranzisztorok létrehozásához.Ezek az új variánsok jelentős javulást mutattak a sebesség és az energiahatékonyság területén, kielégítve a gyorsabb és megbízhatóbb elektronikus alkatrészek iránti növekvő keresletet.
A BJT fejlesztésének áttörése a diffúz tranzisztor és a sík tranzisztor bevezetése volt.Ezek az újítások a gyártási folyamatot hatékonyabbá tették, lehetővé téve a BJT -k kisebb és összetettebb áramkörökbe történő integrálását.Ez az előrelépés előkészítette az utat az integrált áramkörök tömegtermeléséhez, ami viszont a fogyasztói elektronika gyors fejlődését eredményezte.Manapság a BJT -k széles körben megtalálhatók, a számítástechnikától és a kommunikációtól az automatizálási és vezérlő rendszerekig.Ezekben a mezőkben való folyamatos jelenlétük kiemeli tartós jelentőségüket és alkalmazkodóképességüket a modern elektronikában.
A bipoláris csomópont tranzisztorok (BJT) szerves részét képezik a modern elektronikához, robusztus megoldásokat kínálva az amplifikációhoz és az alkalmazások spektrumán keresztül.A tervezés, a működés és a funkcionalitás árnyalatainak részletes vizsgálata révén a különböző régiókban-aktív, telítettség és küszöbérték-a BJT-k figyelemre méltó rugalmasságot és hatékonyságot mutatnak, amely dinamikus mind a jel integritásának, mind az energiagazdálkodásnak az elektronikus áramkörökben.
Bizonyos korlátozások, például a termikus instabilitás és a relatív hatékonyság ellenére a terepi effektus tranzisztorokhoz (FET-ek) összehasonlítva, a BJT-k tovább fejlődnek a félvezető technológia fejlődésével, biztosítva azok relevanciáját az elektronikus tervezés folyamatosan fejlődő helyzetében.A gyenge jelek erősítésében, az energia hatékony kezelésében és az államok közötti gyorsan váltásban tartós hasznosságuk alátámasztja a kötelező szerepüket mind az analóg, mind a digitális elektronikában, az alapvető audioeszközöktől a kifinomult számítási rendszerekig.A BJT -k folyamatos fejlesztése és finomítása, amelyet olyan innovációk jellemeznek, mint a sík és a diffúz tranzisztor, aláhúzzák a kortárs elektronikus alkatrészek és rendszerek előrehaladásához és megbízhatóságához való komoly hozzájárulásukat.
A bipoláris tranzisztor egy félvezető eszköz, amely három rétegből álló anyagból áll, két P-N csomópontot képezve.A három régiót emitternek, bázisnak és gyűjtőnek hívják.Az emitter erősen adalékolódik, hogy a töltőhordozókat (elektronokat vagy lyukakat) az alapba injektálják, amely nagyon vékony és enyhén adalékolt, hogy ezeknek a hordozóknak a kollektorhoz könnyű áthaladása, amely mérsékelten adalékolt és ezeknek a hordozóknak a gyűjtésére szolgál.
A bipoláris tranzisztorok három kulcsfontosságú tulajdonságot mutatnak:
Amplifikáció: A bemeneti jelet erősíthetik, nagyobb kimenetet biztosítva.
Kapcsolás: Kapcsolókként működhetnek, bekapcsolhatók (vezetés) vagy ki (nem vezető szerepet) a bemeneti jel alapján.
Jelenlegi vezérlés: A gyűjtő és az emitter közötti áramot az alapon átfolyó áram vezérli.
A bipoláris tranzisztor mögött meghúzódó végső koncepció az áram ellenőrzésére és amplifikálására való képessége.Árvezérelt eszközként működik, ahol az alapba belépő kis áram egy nagyobb áramot vezérel, amely a gyűjtőből a kibocsátóba áramlik.Ez hatékony eszközvé teszi a jelek erősítését a különféle elektronikus áramkörökben.
A bipoláris csomópont tranzisztor elsődleges célja az áramerősítőként való működése.A kis alapáramok kihasználásával a nagyobb gyűjtő-emitteráramok vezérlésére a BJT kulcsszerepet tölt be az erősítésben és az alkalmazásokban az elektronikus áramkörökben.
A bipoláris csomópont tranzisztor alapja komoly szerepet játszik a tranzisztor működésének szabályozásában.Ez a töltőhordozók kapujaként működik.Az alapra alkalmazott áram szabályozza az emitterről a kollektorra való átlépésre képes hordozók számát, ezáltal szabályozza a tranzisztoron keresztüli teljes áram áramlását.Ez a kis alapáram -manipuláció lehetővé teszi a tranzisztor számára, hogy elérje a jelerősítést, vagy elektronikus kapcsolóként működjön.
Kérjük, küldjön egy kérdést, azonnal válaszolunk.
2024/06/14 -en
2024/06/13 -en
1970/01/1 -en 2942
1970/01/1 -en 2501
1970/01/1 -en 2089
0400/11/9 -en 1895
1970/01/1 -en 1765
1970/01/1 -en 1714
1970/01/1 -en 1655
1970/01/1 -en 1555
1970/01/1 -en 1541
1970/01/1 -en 1512