Введение в биполярные переходные транзисторы (BJT)

Изобретение биполярного транзистора в 1948 году произвело революцию в электронике. Технические достижения, ранее требовавшие относительно больших, механически хрупких, энергоемких электронных ламп, внезапно стали возможны с помощью крошечных, механически прочных, энергоэффективных частичек кристаллического кремния. Эта революция сделала возможным разработку и производство легких и недорогих электронных устройств, которые мы сейчас принимаем как должное. Понимание того, как работают транзисторы, имеет первостепенное значение для всех, кто интересуется современной электроникой.

Назначение и применение биполярных переходных транзисторов

Мое намерение здесь состоит в том, чтобы сосредоточиться как можно более исключительно на практических функциях и применении биполярных транзисторов, а не на исследовании квантового мира теории полупроводников. На мой взгляд, обсуждение дырок и электронов лучше оставить в отдельной главе. Здесь я хочу изучить, как использовать эти компоненты, а не анализировать их интимные внутренние детали. Я не хочу преуменьшать важность понимания физики полупроводников, но иногда пристальное внимание к физике твердого тела отвлекает от понимания функций этих устройств на уровне компонентов. Однако, применяя этот подход, я предполагаю, что читатель обладает определенным минимальным знанием полупроводников:разница между полупроводниками, легированными «P» и «N», функциональные характеристики PN (диодного) перехода и значения терминов «Обратное смещение» и «прямое смещение». Если эти концепции вам непонятны, лучше всего обратиться к предыдущим главам этой книги, прежде чем переходить к этой.

Слои БЮТ

Биполярный транзистор состоит из трехслойного «сэндвича» из легированных (внешних) полупроводниковых материалов (a и c) либо P-N-P, либо N-P-N (b и c). Каждый слой, образующий транзистор, имеет определенное имя, и каждый слой снабжен проводным контактом для подключения к цепи. Условные обозначения показаны на рисунках (а) и (с).

BJT-транзистор:(а) схематический символ PNP, (b) расположение (c) схематическое обозначение NPN, (d) расположение.

Функциональное различие между транзистором PNP и транзистором NPN заключается в правильном смещении (полярности) переходов во время работы.

Биполярные транзисторы работают как регуляторы тока с регулируемым током. . Другими словами, транзисторы ограничивают количество проходящего тока в соответствии с меньшим управляющим током. Главный ток, который контролируется идет от коллектора к эмиттеру или от эмиттера к коллектору, в зависимости от типа транзистора (NPN или PNP соответственно). Небольшой ток, который контролирует основной ток идет от базы к эмиттеру или от эмиттера к базе, опять же, в зависимости от типа транзистора (NPN или PNP, соответственно). Согласно стандартам символики полупроводников, стрелка всегда указывает направление тока.

Направление малого управляющего тока и большого управляемого тока для (а) PNP и (б) NPN-транзистора.

Биполярные транзисторы содержат два типа полупроводникового материала

Биполярные транзисторы называются би . полярным, потому что основной ток через них проходит через два типы полупроводникового материала:P и N, поскольку основной ток идет от эмиттера к коллектору (или наоборот). Другими словами, этот основной ток через транзистор составляет два типа носителей заряда - электроны и дырки.

Как видите, управляющий текущий и управляемый токи всегда проходят через эмиттерный провод, и их токи текут в направлении стрелки транзистора. Это первое и главное правило при использовании транзисторов:все токи должны течь в правильном направлении, чтобы устройство могло работать как регулятор тока. Небольшой управляющий ток обычно называют просто базовым током . потому что это единственный ток, который проходит через базовый провод транзистора. И наоборот, большой контролируемый ток называется током коллектора . потому что это единственный ток, который проходит через коллекторный провод. Ток эмиттера - это сумма токов базы и коллектора в соответствии с Законом Кирхгофа о токах.

Отсутствие тока через базу транзистора отключает транзистор, как разомкнутый переключатель, и предотвращает прохождение тока через коллектор. Базовый ток включает транзистор, как замкнутый переключатель, и пропускает пропорциональную величину тока через коллектор. Ток коллектора в основном ограничивается базовым током, независимо от величины напряжения, доступного для его толкания. В следующем разделе более подробно рассматривается использование биполярных транзисторов в качестве переключающих элементов.

ОБЗОР:

• Биполярные транзисторы названы так потому, что контролируемый ток должен проходить через два Типы полупроводникового материала:P и N. Ток состоит из потока электронов и дырок в разных частях транзистора.
• Биполярные транзисторы состоят из полупроводниковой «сэндвич-структуры» типа P-N-P или N-P-N.
• Три вывода биполярного транзистора называются эмиттером . , База и Сборщик .
• Транзисторы работают как регуляторы тока, позволяя управлять небольшим током. больший ток. Величина допустимого тока между коллектором и эмиттером в первую очередь определяется величиной тока, проходящего между базой и эмиттером.
• Для того, чтобы транзистор мог правильно функционировать в качестве регулятора тока, управляющий (базовый) ток и контролируемый (коллекторный) токи должны идти в правильном направлении:аддитивно сцепляясь на эмиттере и идя в направлении эмиттера. символ стрелки.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочая таблица по теории биполярного переходного транзистора (BJT)