Transistor bipolar

Istilah «transistor bipolar» berkaitan dengan fakta bahawa dua jenis pembawa cas digunakan dalam transistor ini: elektron dan lubang. Untuk pembuatan transistor, bahan semikonduktor yang sama digunakan seperti untuk diod.

Transistor bipolar menggunakan struktur semikonduktor tiga lapisan yang diperbuat daripada semikonduktor kekonduksian elektrik yang berbeza dua persimpangan p — n dicipta dengan jenis kekonduksian elektrik berselang-seli (p — n — p atau n — p — n).

Transistor bipolar boleh dibongkar secara struktur (Rajah 1, a) (untuk digunakan, sebagai contoh, sebagai sebahagian daripada litar bersepadu) dan ditutup dalam kes biasa (Rajah 1, b). Tiga pin transistor bipolar dipanggil asas, pengumpul dan pemancar.

nasi. 1. Transistor bipolar: a) p-n-p-struktur tanpa pakej, b) n-p-n-struktur dalam pakej

Bergantung pada kesimpulan umum, anda boleh mendapatkan tiga skema sambungan untuk transistor bipolar: dengan pangkalan sepunya (OB), pengumpul sepunya (OK) dan pemancar sepunya (OE). Mari kita pertimbangkan pengendalian transistor dalam litar asas sepunya (Rajah 2).

nasi. 2. Skema transistor bipolar

Pemancar menyuntik (menyampaikan) ke dalam pangkalan pembawa asas, dalam contoh peranti semikonduktor jenis-n kami, ini akan menjadi elektron. Sumber dipilih supaya E2 >> E1. Resistor Re mengehadkan arus simpang p — n terbuka.

Pada E1 = 0, arus melalui nod pengumpul adalah kecil (disebabkan oleh pembawa minoriti), ia dipanggil arus pengumpul awal Ik0. Jika E1> 0, elektron mengatasi simpang p — n pemancar (E1 dihidupkan ke arah hadapan) dan memasuki kawasan teras.

Pangkalan dibuat dengan rintangan yang tinggi (kepekatan kekotoran rendah), jadi kepekatan lubang di pangkalan adalah rendah. Oleh itu, beberapa elektron yang memasuki tapak bergabung semula dengan lubangnya, membentuk arus asas Ib. Pada masa yang sama, medan yang lebih kuat bertindak dalam simpang p — n pengumpul di bahagian E2 berbanding di simpang pemancar, yang menarik elektron ke pengumpul. Oleh itu, kebanyakan elektron mencapai pengumpul.

Arus pemancar dan pengumpul adalah pekali pemindahan arus pemancar yang berkaitan

di Ukb = const.

Sentiasa ∆Ik < ∆Ie, dan a = 0.9 — 0.999 untuk transistor moden.

Dalam skema yang dipertimbangkan Ik = Ik0 + aIe »Ie. Oleh itu, litar transistor bipolar asas biasa mempunyai nisbah arus yang rendah. Oleh itu, ia jarang digunakan, terutamanya dalam peranti frekuensi tinggi, di mana dari segi keuntungan voltan ia lebih disukai daripada yang lain.

Litar pensuisan asas transistor bipolar ialah litar pemancar biasa (Rajah 3).

nasi. 3. Menghidupkan transistor bipolar mengikut skema dengan pemancar sepunya

Untuk dia Undang-undang pertama Kirchhoff kita boleh tulis Ib = Ie — Ik = (1 — a) Ie — Ik0.

Memandangkan 1 — a = 0.001 — 0.1, kita mempunyai Ib << Ie » Ik.

Cari nisbah arus pengumpul kepada arus asas:

Hubungan ini dipanggil pekali pemindahan arus asas... Pada a = 0.99, kita dapat b = 100. Jika sumber isyarat dimasukkan dalam litar asas, maka isyarat yang sama, tetapi dikuatkan oleh arus b kali, akan mengalir dalam litar pengumpul, membentuk voltan merentasi perintang Rk jauh lebih besar daripada voltan sumber isyarat...

Untuk menilai operasi transistor bipolar ke atas pelbagai arus berdenyut dan DC, kuasa dan voltan, dan untuk mengira litar pincang, mod menstabilkan, keluarga ciri volt-ampere (VAC) input dan output.

Satu keluarga ciri input I — V mewujudkan pergantungan arus masukan (asas atau pemancar) pada voltan masukan Ube pada Uk = const, rajah. 4, a. Ciri input I — V bagi transistor adalah serupa dengan ciri I — V bagi diod dalam sambungan terus.

Keluarga ciri keluaran I — V menetapkan pergantungan arus pengumpul pada voltan merentasinya pada tapak atau arus pemancar tertentu (bergantung pada litar dengan pemancar sepunya atau tapak sepunya), rajah. 4, b.

nasi. 4. Ciri-ciri voltan semasa transistor bipolar: a — input, b — output

Sebagai tambahan kepada persimpangan n-p elektrik, persimpangan penghalang logam-semikonduktor-logam Schottky digunakan secara meluas dalam litar berkelajuan tinggi. Dalam peralihan sedemikian, tiada masa diperuntukkan untuk pengumpulan dan penyerapan semula caj di pangkalan, dan operasi transistor hanya bergantung pada kadar pengecasan semula kapasitans penghalang.

nasi. 5. Transistor bipolar

Parameter transistor bipolar

Parameter utama digunakan untuk menilai mod operasi maksimum yang dibenarkan bagi transistor:

1) voltan pengumpul-pemancar maksimum yang dibenarkan (untuk transistor berbeza Uke maks = 10 — 2000 V),

2) pelesapan kuasa pengumpul maksimum yang dibenarkan Pk max — menurutnya, transistor dibahagikan kepada kuasa rendah (sehingga 0.3 W), kuasa sederhana (0.3 — 1.5 W) dan kuasa tinggi (lebih daripada 1, 5 W), transistor kuasa sederhana dan tinggi selalunya dilengkapi dengan heatsink khas - heatsink,

3) arus pengumpul maksimum yang dibenarkan Ik max — sehingga 100 A dan lebih,

4) mengehadkan frekuensi penghantaran semasa fgr (frekuensi di mana h21 menjadi sama dengan kesatuan), transistor bipolar dibahagikan mengikutnya:

• untuk frekuensi rendah - sehingga 3 MHz,

• frekuensi sederhana - dari 3 hingga 30 MHz,

• frekuensi tinggi - dari 30 hingga 300 MHz,

• frekuensi ultra tinggi — lebih daripada 300 MHz.

Doktor sains teknikal, profesor L.A. Potapov