Транзисторы BJT:введение в конструкцию легкого электронного оборудования

Изучение истории электроники покажет, что изобретение транзисторов имело решающее значение для человечества. Транзисторы доступны для замены громоздких, энергоемких и малоэффективных электронных ламп.

В настоящее время мы используем транзисторы либо для усиления, либо для переключения в электронных схемах.

Прочтите эту статью, чтобы узнать больше о транзисторах с биполярным переходом, их конфигурациях и применении.

Что такое биполярный транзистор?

Рис. 1. Мощный NPN-транзистор

Транзистор с биполярным переходом (BJT) представляет собой управляемый током полупроводниковый прибор, который состоит из двух переходов n-p.

Он имеет три терминала; база, эмиттер и коллектор. В зависимости от схемы n-p в БЯТ в качестве первичных носителей заряда используются либо дырки, либо электроны.

Подача сигнала на базовый вывод усиливается на коллекторном выводе транзистора. Однако для усиления сигнала требуется некоторая мощность постоянного тока.

Конфигурация транзисторов BJT

Рис. 2. Электронные компоненты на печатной плате

BJT — это трехконтактное переключающее или усилительное устройство, имеющее решающее значение в электронных схемах. В зависимости от основного носителя заряда можно разработать две конфигурации транзистора с биполярным переходом.

Следовательно, в биполярных транзисторах у нас есть два входа, но невозможно иметь два выхода, так как это трехвыводное устройство.

Один из выводов является общим и для входа, и для выхода для преодоления лишнего выхода.

Следующие три являются возможными конфигурациями BJT.

Транзисторы BJT: Конфигурация общего эмиттера

Здесь мы применяем входной сигнал между переходом база-эмиттер и выходом перехода коллектор-эмиттер. Поэтому эмиттер инвертирует входной сигнал.

Транзисторы BJT: Общая конфигурация коллектора

Эта конфигурация применяет вход между соединением база-коллектор, в то время как выход берется из угла коллектор-эмиттер.

Общая базовая конфигурация

Конфигурация с общей базой использует клемму базы как для входных, так и для выходных сигналов. Стандартная базовая конфигурация имеет только усиление по напряжению, но не ток.

Характеристики BJT

Рис. 3. Принципиальная схема с транзисторами

Три конфигурации BJT дают разные схемы с разными характеристиками. К наиболее важным характеристикам относятся входное и выходное сопротивление, усиление по току и напряжению.

Характеристики	Общая база	Общий эмиттер	Общий коллектор
Усиление мощности	Низкий	Очень высокий	Средний
Текущий прирост	Низкий	Средний	Высокий
Усиление напряжения	Высокий	Средний	Низкий
Фазовый угол	0°	180°	0°
Выходное сопротивление	Очень высокий	Высокий	Низкий
Входное сопротивление	Низкий	Средний	Высокий

Стандартная конфигурация эмиттера является наиболее распространенной конфигурацией BJT. Таким образом, хорошие коэффициенты усиления по мощности, напряжению и току улучшают усиление цепи.

Типы биполярных транзисторов

Рис. 4. Технический специалист проверяет электронную плату

Биполярные транзисторы классифицируются по ведущим носителям заряда в их структуре. В результате мы имеем 

• PNP BJT-транзисторы с отверстиями в качестве основных носителей заряда
• NPN BJT — транзисторы, использующие электроны в качестве основных носителей заряда.

Транзисторы NPN более популярны, чем PNP, поскольку они обеспечивают лучшее усиление. Транзисторы NPN имеют в своей структуре больше электронов, а электроны обладают большей подвижностью, чем дырки.

Транзисторы BJT:транзисторы с биполярным переходом PNP

Транзистор PNP представляет собой транзистор с биполярным переходом, который включает легирование материала N-типа между двумя полупроводниковыми материалами P-типа. Эмиттер питает носители положительного заряда в PNP-транзисторах, которые проходят через базу на коллектор.

Таким образом, база контролирует количество носителей заряда, проходящих от эмиттера к коллектору.

Транзисторы с биполярным переходом NPN

Транзистор NPN представляет собой транзистор с биполярным переходом, который включает в себя легирование полупроводникового материала P-типа между двумя материалами N-типа. При этом большинство носителей заряда представляют собой свободные электроны.

Носители отрицательного заряда перемещаются из валентной зоны в зону проводимости, когда они достаточно возбуждены. Следовательно, через область полупроводника N-типа будет протекать некоторый ток.

Рабочая зона транзистора BJT

Рис. 5. Электронная плата

Транзисторы технически действуют как переключатели или устройства усиления в электронных схемах. Транзисторы с биполярным переходом представляют собой активные устройства с тремя выводами, которые могут либо проводить, либо нет, в зависимости от смещения затвора.

Поэтому давайте посмотрим на рабочие зоны BJT

Активная область

Здесь транзистор работает как усилитель.

Ic =𝞫.Ib

𝞫 представляет собой отношение токов коллектора и базы и обеспечивает коэффициент усиления по току для транзистора с общим эмиттером.

Область насыщенности

Транзистор полностью открыт, а его переходы база-коллектор и база-эмиттер находятся в режиме прямого смещения.

Ic =I (насыщенность)

Область отсечки

Здесь транзистор полностью закрыт, а его базовое напряжение меньше, чем напряжение коллектора и эмиттера.

Iс=0

BJT-транзисторы:применение BJT

• Во-первых, биполярные транзисторы работают как демодуляторы или детекторы.
• Во-вторых, используются в схемах усилителей в качестве усилителей или используются в качестве модуляторов.
• Кроме того, они работают с генераторами и мультивибраторами.
• Кроме того, они являются критически важными схемами клиппинга для формирования волны.
• Кроме того, биполярные транзисторы также играют важную роль в схемах с временной задержкой.
• Наконец, биполярные транзисторы работают в электронных схемах переключения.

Заключение

Биполярные транзисторы являются важными электронными компонентами, которые требуют глубокого понимания схемы. В результате вы, возможно, видели их, но не понимали, как они работают.

Мы надеемся, что эта статья прояснила некоторые тайны, связанные с BJT, и открыла вам двери для продолжения вашего проекта.

Для получения дополнительной информации, разъяснений или помощи по электронике обратитесь к нашим специалистам.