Yarı iletken cihazların (SS) kullanımı radyo elektroniğinde yaygındır. Bu nedenle, çeşitli cihazların boyutları azalmıştır. Bipolar transistör, bazı özellikleri nedeniyle geniş bir uygulama aldı, işlevselliği basit bir alan etkili transistörünkinden daha geniştir. Neden gerekli olduğunu ve hangi koşullarda kullanıldığını anlamak için çalışma prensibini, bağlantı yöntemlerini ve sınıflandırmasını dikkate almak gerekir.
İçerik
Cihaz ve çalışma prensibi
Bir transistör, biri kontrol olan 3 elektrottan oluşan elektronik bir yarı iletkendir. Bipolar tip bir transistör, 2 tip yük taşıyıcı (negatif ve pozitif) varlığında polar olandan farklıdır.
Negatif yükler, kristal kafesin dış kabuğundan salınan elektronlardır. Serbest bırakılan elektronun yerine pozitif türde bir yük veya delikler oluşur.
Bipolar transistörün (BT) cihazı, çok yönlülüğüne rağmen oldukça basittir. İletken tipte 3 katmandan oluşur: emitör (E), taban (B) ve toplayıcı (K).
Bir emitör (Latince "serbest bırakmaktan"), ana işlevi tabana yük enjekte etmek olan bir tür yarı iletken bağlantıdır. Toplayıcı (Latince "toplayıcı" dan) yayıcının ücretlerini almak için kullanılır. Taban, kontrol elektrodudur.
Yayıcı ve toplayıcı katmanlar hemen hemen aynıdır, ancak PCB'nin özelliklerini iyileştirmek için safsızlıkların eklenme derecesi farklıdır. Safsızlıkların eklenmesine doping denir. Kolektör katmanı (CL) için, kollektör voltajını (Uk) artırmak için doping zayıf bir şekilde ifade edilir. Yayıcı yarı iletken katman, tersine izin verilen kırılmayı U arttırmak ve taşıyıcıların taban katmanına enjeksiyonunu iyileştirmek için (akım transfer katsayısı artar - Kt) yoğun bir şekilde katkılanır. Taban katmanı, daha fazla direnç (R) sağlamak için hafifçe katkılıdır.
Taban ve emitör arasındaki geçiş, alan olarak K-B'den daha küçüktür. Alanların farklılığından dolayı Kt'nin iyileşmesi gerçekleşir. PCB'nin çalışması sırasında, dağıtılan ve kristalin daha iyi soğutulmasını sağlayan ısı Q miktarının ana kısmını serbest bırakmak için K-B geçişi bir ters öngerilim ile açılır.
BT'nin hızı, taban katmanının (BS) kalınlığına bağlıdır. Bu bağımlılık ters orantılı olarak değişen bir değerdir. Daha az kalınlıkla - daha fazla hız. Bu bağımlılık, yük taşıyıcılarının uçuş süresi ile ilgilidir.Ancak aynı zamanda Uk azalır.
Yayıcı ile K arasında, akım K (Ik) olarak adlandırılan güçlü bir akım akar. Kontrol için kullanılan E ve B - akımı B (Ib) arasında küçük bir akım akar. Ib değiştiğinde, Ik değişir.
Transistörün iki p-n bağlantısı vardır: E-B ve K-B. Mod aktif olduğunda, E-B ileri tip bir önyargı ile bağlanır ve CB bir geri önyargı ile bağlanır. E-B geçişi açık durumda olduğundan, negatif yükler (elektronlar) B'ye akar. Bundan sonra kısmen deliklerle yeniden birleşirler. Bununla birlikte, B'nin düşük meşruiyeti ve kalınlığı nedeniyle elektronların çoğu K-B'ye ulaşır.
BS'de elektronlar küçük yük taşıyıcılarıdır ve elektromanyetik alan, K-B geçişinin üstesinden gelmelerine yardımcı olur. Ib'deki bir artışla, E-B açıklığı genişleyecek ve E ile K arasında daha fazla elektron koşacaktır. Bu durumda, Ik, Ib'den büyük olduğundan, düşük genlikli sinyalin önemli bir amplifikasyonu meydana gelecektir.
Bipolar tip bir transistörün çalışmasının fiziksel anlamını daha kolay anlamak için güzel bir örnekle ilişkilendirmek gerekir. Su pompalamak için kullanılan pompanın bir güç kaynağı olduğu, su musluğunun bir transistör olduğu, suyun Ik olduğu, musluk kolunun dönüş derecesinin Ib olduğu varsayılmalıdır. Basıncı artırmak için, bir kontrol eylemi gerçekleştirmek için musluğu hafifçe çevirmeniz gerekir. Örneğe dayanarak, yazılımın basit bir çalışma prensibini sonuçlandırabiliriz.
Bununla birlikte, K-B geçişinde U'da önemli bir artışla, çığ yükü çoğalmasıyla sonuçlanan darbe iyonizasyonu meydana gelebilir.Tünel etkisi ile birleştirildiğinde, bu işlem elektriksel ve zamanla artan bir termal bozulma verir, bu da PP'yi devre dışı bırakır. Bazen, kollektör çıkışı boyunca akımdaki önemli bir artışın bir sonucu olarak elektriksel bozulma olmadan termal bozulma meydana gelir.
Ek olarak, U, K-B ve E-B olarak değiştiğinde, bu katmanların kalınlığı değişir, eğer B ince ise, K-B ve E-B geçişlerinin bağlı olduğu bir kapatma etkisi meydana gelir (buna bir delinme B olarak da adlandırılır). Bu fenomenin bir sonucu olarak, PP işlevlerini yerine getirmeyi bırakır.
Çalışma modları
Bipolar tip transistör 4 modda çalışabilir:
- Aktif.
- Kesintiler (RO).
- Doygunluk (PH).
- Bariyer (RB).
BT'nin aktif modu normal (NAR) ve terstir (IAR).
Normal aktif mod
Bu modda U, doğrudan olan ve E-B gerilimi (Ue-b) olarak adlandırılan E-B bağlantısında akar. Mod optimal kabul edilir ve çoğu şemada kullanılır. Geçiş E, toplayıcıya doğru hareket eden taban bölgesine yükler enjekte eder. İkincisi, ücretleri hızlandırarak bir destek etkisi yaratır.
Ters aktif mod
Bu modda K-B geçişi açıktır. BT ters yönde çalışır, yani delik yük taşıyıcıları B'den geçerek K'den enjekte edilir.E geçişi ile toplanırlar.PP'nin amplifikasyon özellikleri zayıftır ve BT'ler bu modda nadiren kullanılır.
doygunluk modu
PH'da her iki geçiş de açıktır. E-B ve K-B, ileri yönde dış kaynaklara bağlandığında, BT fırlatma aracında çalışacaktır. E ve K bağlantılarının difüzyon elektromanyetik alanı, dış kaynaklar tarafından oluşturulan elektrik alanı tarafından zayıflatılır.Bunun bir sonucu olarak, ana yük taşıyıcılarının bariyer kabiliyetinde bir azalma ve yayılma kabiliyetinde bir sınırlama olacaktır. E ve K'den B'ye deliklerin enjeksiyonu başlayacaktır.Bu mod esas olarak analog teknolojide kullanılır, ancak bazı durumlarda istisnalar olabilir.
kesme modu
Bu modda BT tamamen kapanır ve akım iletemez. Bununla birlikte, BT'de küçük değerlere sahip termal akımlar oluşturan önemsiz yük taşıyıcı akışları vardır. Bu mod, aşırı yüklenmelere ve kısa devrelere karşı çeşitli koruma türlerinde kullanılır.
bariyer rejimi
BT tabanı, bir direnç aracılığıyla K'ya bağlanır. K veya E devresine BT üzerinden akım değerini (I) ayarlayan bir direnç dahildir. BR genellikle devrelerde kullanılır, çünkü BT'nin herhangi bir frekansta ve daha geniş bir sıcaklık aralığında çalışmasına izin verir.
Anahtarlama şemaları
BT'lerin doğru kullanımı ve bağlantısı için sınıflandırmalarını ve türlerini bilmeniz gerekir. Bipolar transistörlerin sınıflandırılması:
- Üretim malzemesi: germanyum, silikon ve arsenidogallium.
- Üretim özellikleri.
- Dağıtılan güç: düşük güç (0,25 W'a kadar), orta (0,25-1,6 W), güçlü (1,6 W'ın üzerinde).
- Sınırlayıcı frekans: düşük frekans (2,7 MHz'e kadar), orta frekans (2,7-32 MHz), yüksek frekans (32-310 MHz), mikrodalga (310 MHz'den fazla).
- İşlevsel amaç.
BT'nin işlevsel amacı aşağıdaki türlere ayrılmıştır:
- Normalleştirilmiş ve normalleştirilmemiş gürültü figürü (NiNNKSh) ile düşük frekanslı olanların yükseltilmesi.
- NiNNKSh ile yüksek frekansın yükseltilmesi.
- NiNNKSh ile mikrodalgayı güçlendirme.
- Güçlü yüksek voltajı yükseltmek.
- Yüksek ve ultra yüksek frekanslı jeneratör.
- Düşük güçlü ve yüksek güçlü yüksek voltajlı anahtarlama cihazları.
- Yüksek U değerleri için güçlü darbeli.
Ek olarak, bu tür bipolar transistörler vardır:
- P-n-p.
- N-p-n.
Bipolar transistörü açmak için her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan 3 devre vardır:
- Genel B.
- Genel E.
- Genel K.
Ortak bir taban (OB) ile açma
Devre, yüksek frekanslarda uygulanarak, frekans yanıtının optimal kullanımına izin verilir. Şemaya göre bir BT'yi OE ve ardından OB ile bağlarken, çalışma sıklığı artacaktır. Bu bağlantı şeması, anten tipi amplifikatörlerde kullanılır. Yüksek frekanslarda gürültü seviyesi azalır.
Avantajlar:
- Optimum sıcaklıklar ve geniş frekans aralığı (f).
- Yüksek değer İngiltere.
Kusurlar:
- Düşük kazanırım.
- Düşük giriş R.
Ortak Verici Anahtarlama (CE)
Bu şemaya göre bağlandığında, U ve I'de amplifikasyon gerçekleşir. Devreye tek bir kaynaktan güç verilebilir. Genellikle güç amplifikatörlerinde (P) kullanılır.
Avantajlar:
- I, U, P için yüksek kazançlar.
- Bir güç kaynağı.
- Çıkış değişkeni U, girişe göre ters çevrilir.
Önemli dezavantajları vardır: en düşük sıcaklık kararlılığı ve frekans özellikleri, OB ile bağlandığından daha kötüdür.
Ortak bir kollektör ile açma (OK)
U girişi tamamen girişe geri aktarılır ve Ki bir OE ile bağlandığında benzerdir, ancak U'da düşüktür.
Bu tür anahtarlama, transistörlerde yapılan kaskadları veya yüksek çıkışlı R'ye (kondenser tipi mikrofon veya alıcı) sahip bir giriş sinyali kaynağıyla eşleştirmek için kullanılır. Avantajlar şunları içerir: girişin büyük bir değeri ve küçük bir çıkış R.Dezavantajı düşük U kazancıdır.
Bipolar transistörlerin temel özellikleri
BT'nin ana özellikleri:
- Ben kazanırım.
- Giriş ve çıkış R.
- Ters Ik-e.
- Açılma zamanı.
- İletim frekansı Ib.
- Ters Ik.
- Maksimum I değeri.
Uygulamalar
Bipolar transistörlerin kullanımı, insan faaliyetinin tüm alanlarında yaygındır. Cihazın ana uygulaması, amplifikasyon, elektrik sinyallerinin üretilmesi için cihazlarda alındı ve ayrıca anahtarlamalı bir eleman olarak hizmet etti. Bilgisayar teknolojisinde U ve I değerlerini ayarlama yeteneğine sahip sıradan ve anahtarlamalı güç kaynaklarında çeşitli güç amplifikatörlerinde kullanılırlar.
Ek olarak, genellikle aşırı yüklere, U dalgalanmalarına ve kısa devrelere karşı çeşitli tüketici koruması oluşturmak için kullanılırlar. Madencilik ve metalurji endüstrilerinde yaygın olarak kullanılırlar.
Benzer makaleler:
