Bipolyar tranzistorning chiqish xarakteristikasi
Bipolyar ulanish tranzistori (
BJT ) zaryad tashuvchisi sifatida ham elektron, ham elektron teshiklardan foydalanadigan tranzistor turidir. Bundan farqli oʻlaroq, bir qutbli tranzistor, masalan, dala effektli tranzistor, faqat bitta turdagi zaryad tashuvchidan foydalanadi. Bipolyar tranzistor oʻzining terminallaridan biriga AOK qilingan kichik oqimni terminallar orasidagi kattaroq oqimni boshqarishga imkon beradi, bu esa qurilmani kuchaytirish yoki almashtirishga qodir.
BJTlar ikkita yarimoʻtkazgich turi, n-tipi va p-tipi oʻrtasida ikkita p-n oʻtish joyidan foydalanadi, ular bitta kristalli materialdagi hududlardir. Bogʻlanishlar bir necha xil usullar bilan amalga oshirilishi mumkin, masalan, yarimoʻtkazgich materialining oʻsishi bilan uning dopingini oʻzgartirish, qotishma birikmalarini hosil qilish uchun metall granulalarni joylashtirish yoki n-tipli va p-tipli doping moddalarini diffuziya qilish kabi usullar bilan. kristall. Ulanish tranzistorlarining yuqori prognozliligi va ishlashi asl kontaktli tranzistorni tezda almashtirdi. Tarqalgan tranzistorlar boshqa komponentlar bilan bir qatorda analog va raqamli funktsiyalar uchun integral mikrosxemalarning elementlari hisoblanadi. Yuzlab bipolyar oʻtish tranzistorlari juda kam xarajat bilan bitta sxemada amalga oshirilishi mumkin.
Bipolyar tranzistorli integral mikrosxemalar asosiy kompyuterlar va mini-kompyuterlar avlodining asosiy faol qurilmalari edi, ammo koʻpchilik kompyuter tizimlari endi dala effektli tranzistorlarga tayangan CMOS integral mikrosxemalaridan foydalanadi. Bipolyar tranzistorlar hali ham BiCMOS yordamida signallarni kuchaytirish, kommutatsiya qilish va aralash signalli integral mikrosxemalar uchun ishlatiladi. Yuqori kuchlanishli kalitlarga, radiochastota kuchaytirgichlariga yoki yuqori oqimlarni almashtirish uchun maxsus turlar qoʻllaniladi.
Joriy yoʻnalish konventsiyalari
Anʼanaga koʻra, diagrammalarda oqim yoʻnalishi musbat zaryad harakat qiladigan yoʻnalish sifatida koʻrsatilgan. Bu anʼanaviy tok deb ataladi. Ammo, metall oʻtkazgichlardagi oqim odatda elektronlar oqimi tufaylidir. Elektronlar manfiy zaryadga ega boʻlganligi sababli ular anʼanaviy oqimga teskari yoʻnalishda harakat qiladilar. Boshqa tomondan, bipolyar tranzistor ichida oqimlar ham musbat zaryadlangan teshiklardan, ham manfiy zaryadlangan elektronlardan iborat boʻlishi mumkin. Ushbu maqolada joriy oʻqlar anʼanaviy yoʻnalishda koʻrsatilgan, ammo teshiklar va elektronlar harakati uchun teglar tranzistor ichidagi haqiqiy yoʻnalishini koʻrsatadi.
Oʻq yoʻnalishi
Bipolyar tranzistorlar belgisidagi oʻq baza va emittter oʻrtasidagi p-n birikmasini va anʼanaviy oqim harakatlanadigan yoʻnalishni koʻrsatadi.
Funksiyasi
BJTlar uchta asosiy terminal hududining doping turlariga asoslangan holda PNP va NPN turlari sifatida mavjud. NPN tranzistori yupqa p-doplangan hududga ega boʻlgan ikkita yarimoʻtkazgichli birikmani va PNP tranzistori nozik n-doplangan hududni taqsimlovchi ikkita yarimoʻtkazgichli birikmani oʻz ichiga oladi. N tipidagi vositalar mobil elektronlarni taʼminlaydigan aralashmalar (masalan, fosfor yoki mishyak), p-tipli esa elektronlarni osongina qabul qiladigan teshiklarni taʼminlaydigan aralashmalar (masalan, bor) bilan qoʻshilgan.
BJTdagi zaryad oqimi zaryad tashuvchilarning (elektronlar va teshiklar) har xil zaryad tashuvchisi kontsentratsiyasining ikkita mintaqasi orasidagi tutashuv boʻylab tarqalishi bilan bogʻliq. BJT ning hududlari emitent, tayanch va kollektor deb ataladi. Diskret tranzistorda ushbu hududlarga ulanish uchun uchta sim mavjud. Odatda, emitent hududi boshqa ikki qatlamga nisbatan ogʻir dopinglangan va kollektor bazaga qaraganda engilroq (odatda oʻn barobar engilroq) qoʻllaniladi. Dizayni boʻyicha, BJT kollektor oqimining koʻp qismi kollektor tomon tarqaladigan ozchilik tashuvchilari (NPNʼlardagi elektronlar, PNP’lardagi teshiklar) boʻlgan bazaga kuchli qoʻshilgan emitentdan AOK qilingan zaryad tashuvchilar oqimi bilan bogʻliq, shuning uchun BJTlar tasniflanadi. ozchiliklarni tashuvchi qurilmalar sifatida.
Odatdagi ishda baza-emitent aloqasi oldinga egilgan, yaʼni ulanishning p-qoʻshma tomoni n-qoʻshma tomonga qaraganda ijobiyroq potentsialda, baza-kollektor birikmasi esa teskari yoʻnalishda . Baza-emitter birikmasiga oldinga egilish qoʻllanilganda, termal hosil boʻlgan tashuvchilar va emitentni yoʻqotish mintaqasining qaytaruvchi elektr maydoni oʻrtasidagi muvozanat buziladi. Bu termal hayajonlangan tashuvchilarni (NPNlardagi elektronlar, PNPlardagi teshiklar) emitentdan bazaviy hududga kiritish imkonini beradi. Ushbu tashuvchilar emitent yaqinidagi yuqori konsentratsiyali hududdan kollektor yaqinidagi past konsentratsiyali hududga qarab baza orqali diffuziya oqimi hosil qiladi.
Kollektor-tayanch birikmasiga yetib borgunga qadar rekombinatsiya qilinadigan tashuvchilarning ulushini minimallashtirish uchun tranzistorning tayanch hududi etarlicha yupqa boʻlishi kerak, shunda tashuvchilar yarimoʻtkazgichning ozchilik tashuvchisi ishlash muddatidan ancha qisqa vaqt ichida tarqala oladi. Yengil qoʻshilgan bazaga ega boʻlish rekombinatsiya tezligining past boʻlishini taʼminlaydi. Xususan, taglikning qalinligi tashuvchilarning diffuziya uzunligidan ancha kam boʻlishi kerak. Kollektor-bazaning ulanishi teskari yoʻnalishga ega va shuning uchun kollektordan bazaga arzimas tashuvchi inʼektsiya sodir boʻladi, lekin emitentdan bazaga AOK qilingan va kollektor-bazaning tugashi hududiga etib borish uchun tarqaladigan tashuvchilar kollektor-bazaning tugashi zonasiga supurib tashlanadi. tükenme hududida elektr maydoni tomonidan kollektor. Yupqa umumiy asos va assimetrik kollektor-emitter dopingi bipolyar tranzistorni ketma-ket ulangan ikkita alohida dioddan ajratib turadigan narsadir.
Kuchlanish, tok va zaryadni boshqarish
Kollektor-emitter oqimini tayanch-emitter oqimi (joriy nazorat) yoki tayanch-emitter kuchlanishi (kuchlanishni boshqarish) tomonidan boshqariladi deb koʻrish mumkin. Ushbu qarashlar p-n oʻtish (diod) ning odatiy eksponensial oqim-kuchlanish egri chizigʻi boʻlgan tayanch-emitter birikmasining oqim-kuchlanish munosabati bilan bogʻliq.
Kollektor oqimining tushuntirishi bazaviy mintaqadagi ozchilik tashuvchilarning kontsentratsion gradientidir. Past darajadagi inʼektsiya tufayli (bunda oddiy koʻpchilik tashuvchilarga qaraganda kamroq ortiqcha tashuvchilar mavjud) ambipolyar tashish tezligi (ortiqcha koʻpchilik va ozchilik tashuvchilar bir xil tezlikda oqadi) amalda ortiqcha ozchilik tashuvchilar tomonidan belgilanadi.
Gummel-Pun modeli kabi tranzistor taʼsirining batafsil tranzistor modellari tranzistor harakatini aniqroq tushuntirish uchun ushbu zaryadning taqsimlanishini aniq koʻrsatadi. Zaryadni nazorat qilish koʻrinishi fototranzistorlarni osongina boshqaradi, bu erda bazaviy mintaqadagi ozchilik tashuvchilari fotonlarning yutilishi natijasida hosil boʻladi va oʻchirish dinamikasi yoki tiklanish vaqtini boshqaradi, bu bazaviy mintaqadagi zaryadga bogʻliq. Biroq, asosiy zaryad terminallarda koʻrinadigan signal emasligi sababli, oqim va kuchlanishni boshqarish koʻrinishlari odatda sxemani loyihalash va tahlil qilishda qoʻllaniladi.
Analog sxemani loyihalashda tokni boshqarish koʻrinishi baʼzan ishlatiladi, chunki u taxminan chiziqli. Yaʼni, kollektor oqimi taxminan
β
F
{\displaystyle \beta _{\text{F}}}
asosiy tokning marta. Baʼzi asosiy kontaktlarning zanglashiga olib, bazaviy-emitter kuchlanishi taxminan oʻzgarmas va kollektor oqimi asosiy oqimdan β marta koʻp boʻlgan deb hisoblab loyihalash mumkin. Biroq, BJT ishlab chiqarish sxemalarini toʻgʻri va ishonchli tarzda loyihalash uchun kuchlanishni boshqarish (masalan, Ebers-Moll) modeli talab qilinadi. Voltajni boshqarish modeli eksponensial funktsiyani hisobga olishni talab qiladi, lekin u Ebers-Moll modelida boʻlgani kabi tranzistor oʻtkazuvchanlik sifatida modellashtirilishi mumkin boʻlgan chiziqlilashtirilganda, differensial kuchaytirgichlar kabi sxemalar uchun dizayn yana koʻp boʻladi. chiziqli muammo, shuning uchun kuchlanishni nazorat qilish koʻrinishi koʻpincha afzallik beriladi. Eksponensial I-V egri ish uchun kalit boʻlgan translinear sxemalar uchun tranzistorlar odatda kuchlanish bilan boshqariladigan oqim manbalari sifatida modellashtiriladi, ularning oʻtkazuvchanligi kollektor oqimiga mutanosibdir. Umuman olganda, tranzistor darajasidagi sxemani tahlil qilish SPICE yoki shunga oʻxshash analog-sxema simulyatori yordamida amalga oshiriladi, shuning uchun matematik modelning murakkabligi odatda dizaynerni tashvishga solmaydi, lekin xarakteristikaning soddalashtirilgan koʻrinishi mantiqiy jarayondan soʻng dizaynlarni yaratishga imkon beradi.
Manbalar
uz.wikipedia.org