Penggunaan perangkat semikonduktor (SS) tersebar luas di elektronik radio. Karena ini, dimensi berbagai perangkat telah berkurang. Transistor bipolar telah menerima aplikasi yang luas, karena beberapa fitur fungsinya lebih luas daripada transistor efek medan sederhana. Untuk memahami mengapa itu diperlukan dan dalam kondisi apa itu digunakan, perlu untuk mempertimbangkan prinsip operasi, metode koneksi, dan klasifikasinya.
Isi
Perangkat dan prinsip operasi
Transistor adalah semikonduktor elektronik yang terdiri dari 3 elektroda, salah satunya adalah elektroda kontrol. Transistor tipe bipolar berbeda dari transistor kutub dengan adanya 2 jenis pembawa muatan (negatif dan positif).
Muatan negatif adalah elektron yang dilepaskan dari kulit terluar kisi kristal. Jenis muatan positif, atau lubang, terbentuk menggantikan elektron yang dilepaskan.
Perangkat transistor bipolar (BT) cukup sederhana, meskipun serbaguna. Ini terdiri dari 3 lapisan tipe konduktif: emitor (E), basis (B) dan kolektor (K).
Emitor (dari bahasa Latin "melepaskan") adalah jenis sambungan semikonduktor yang fungsi utamanya adalah menginjeksikan muatan ke basis. Kolektor (dari bahasa Latin "kolektor") digunakan untuk menerima muatan emitor. Basis adalah elektroda kontrol.
Lapisan emitor dan kolektor hampir sama, tetapi berbeda dalam tingkat penambahan pengotor untuk meningkatkan karakteristik PCB. Penambahan pengotor disebut doping. Untuk lapisan kolektor (CL), doping dinyatakan lemah untuk meningkatkan tegangan kolektor (Uk). Lapisan semikonduktor emitor didoping berat untuk meningkatkan kerusakan terbalik yang diizinkan U dan meningkatkan injeksi pembawa ke lapisan dasar (koefisien transfer arus meningkat - Kt). Lapisan dasar didoping ringan untuk memberikan lebih banyak resistensi (R).
Transisi antara basis dan emitor lebih kecil di daerah dari K-B. Karena perbedaan wilayah, terjadi peningkatan Kt. Selama pengoperasian PCB, transisi K-B diaktifkan dengan bias terbalik untuk melepaskan fraksi utama dari jumlah panas Q, yang dihamburkan dan memberikan pendinginan kristal yang lebih baik.
Kecepatan BT tergantung pada ketebalan lapisan dasar (BS). Ketergantungan ini adalah nilai yang bervariasi dalam proporsi terbalik. Dengan lebih sedikit ketebalan - lebih banyak kecepatan. Ketergantungan ini terkait dengan waktu penerbangan pembawa muatan.Namun, pada saat yang sama, Inggris menurun.
Arus kuat mengalir antara emitor dan K, yang disebut arus K (Ik). Arus kecil mengalir antara E dan B - arus B (Ib), yang digunakan untuk kontrol. Ketika Ib berubah, Ik berubah.
Transistor memiliki dua p-n junction: E-B dan K-B. Saat mode aktif, E-B dihubungkan dengan bias tipe maju, dan CB dihubungkan dengan bias mundur. Karena transisi E-B dalam keadaan terbuka, muatan negatif (elektron) mengalir ke B. Setelah itu, sebagian bergabung kembali dengan lubang. Namun, sebagian besar elektron mencapai K-B karena legitimasi dan ketebalan B yang rendah.
Dalam BS, elektron adalah pembawa muatan kecil, dan medan elektromagnetik membantu mereka mengatasi transisi K-B. Dengan peningkatan Ib, pembukaan E-B akan meluas dan lebih banyak elektron akan berjalan antara E dan K. Dalam hal ini, amplifikasi signifikan dari sinyal amplitudo rendah akan terjadi, karena Ik lebih besar dari Ib.
Agar lebih mudah memahami arti fisik pengoperasian transistor tipe bipolar, perlu dikaitkan dengan contoh yang baik. Harus diasumsikan bahwa pompa untuk memompa air adalah sumber listrik, keran air adalah transistor, air adalah Ik, derajat putaran pegangan keran adalah Ib. Untuk meningkatkan tekanan, Anda perlu sedikit memutar keran - untuk melakukan tindakan kontrol. Berdasarkan contoh, kita dapat menyimpulkan prinsip sederhana pengoperasian perangkat lunak.
Namun, dengan peningkatan U yang signifikan pada transisi K-B, ionisasi tumbukan dapat terjadi, yang menghasilkan penggandaan muatan avalanche.Ketika dikombinasikan dengan efek terowongan, proses ini memberikan listrik, dan dengan peningkatan waktu, kerusakan termal, yang menonaktifkan PP. Terkadang kerusakan termal terjadi tanpa kerusakan listrik sebagai akibat dari peningkatan arus yang signifikan melalui keluaran kolektor.
Selain itu, ketika U berubah menjadi K-B dan E-B, ketebalan lapisan ini berubah, jika B tipis, maka terjadi efek penutupan (disebut juga tusukan B), di mana transisi K-B dan E-B terhubung. Akibat fenomena ini, PP berhenti menjalankan fungsinya.
Mode operasi
Transistor tipe bipolar dapat beroperasi dalam 4 mode:
- Aktif.
- Potongan (RO).
- Saturasi (PH).
- Penghalang (RB).
Modus aktif BT adalah normal (NAR) dan inverse (IAR).
Mode aktif normal
Dalam mode ini, U mengalir di persimpangan E-B, yang searah dan disebut tegangan E-B (Ue-b). Mode ini dianggap optimal dan digunakan di sebagian besar skema. Transisi E menyuntikkan muatan ke daerah basis, yang bergerak menuju kolektor. Yang terakhir mempercepat biaya, menciptakan efek dorongan.
Mode aktif terbalik
Dalam mode ini, transisi K-B terbuka. BT bekerja dalam arah yang berlawanan, yaitu pembawa muatan lubang disuntikkan dari K, melewati B. Mereka dikumpulkan oleh transisi E. Sifat amplifikasi PP lemah, dan BT jarang digunakan dalam mode ini.
Mode saturasi
Pada PH, kedua transisi terbuka. Ketika E-B dan K-B terhubung ke sumber eksternal ke arah depan, BT akan bekerja di kendaraan peluncuran. Medan elektromagnetik difusi dari sambungan E dan K diperlemah oleh medan listrik, yang diciptakan oleh sumber eksternal.Akibatnya akan terjadi penurunan kemampuan penghalang dan keterbatasan kemampuan difusi pembawa muatan utama. Injeksi lubang dari E dan K ke B. Mode ini digunakan terutama dalam teknologi analog, tetapi dalam beberapa kasus mungkin ada pengecualian.
Mode pemutusan
Dalam mode ini, BT menutup sepenuhnya dan tidak dapat menghantarkan arus. Namun, di BT ada aliran pembawa muatan kecil yang tidak signifikan, yang menciptakan arus termal dengan nilai kecil. Mode ini digunakan dalam berbagai jenis perlindungan terhadap beban lebih dan korsleting.
rezim penghalang
Basis BT dihubungkan melalui resistor ke K. Sebuah resistor termasuk dalam rangkaian K atau E, yang menetapkan nilai arus (I) melalui BT. BR sering digunakan di sirkuit, karena memungkinkan BT untuk beroperasi pada frekuensi apa pun dan pada rentang suhu yang lebih besar.
Skema peralihan
Untuk penggunaan dan koneksi BT yang benar, Anda perlu mengetahui klasifikasi dan jenisnya. Klasifikasi transistor bipolar:
- Bahan produksi: germanium, silikon dan arsenidogallium.
- Fitur manufaktur.
- Daya yang hilang: daya rendah (hingga 0,25 W), sedang (0,25-1,6 W), kuat (di atas 1,6 W).
- Membatasi frekuensi: frekuensi rendah (hingga 2,7 MHz), frekuensi menengah (2,7-32 MHz), frekuensi tinggi (32-310 MHz), microwave (lebih dari 310 MHz).
- Tujuan fungsional.
Tujuan fungsional BT dibagi menjadi beberapa jenis berikut:
- Memperkuat frekuensi rendah dengan noise figure yang dinormalisasi dan tidak dinormalisasi (NiNNKSh).
- Memperkuat frekuensi tinggi dengan NiNNKSh.
- Memperkuat gelombang mikro dengan NiNNKSh.
- Memperkuat tegangan tinggi yang kuat.
- Generator dengan frekuensi tinggi dan ultra tinggi.
- Perangkat switching tegangan tinggi daya rendah dan daya tinggi.
- Berdenyut kuat untuk nilai-U yang tinggi.
Selain itu, ada beberapa jenis transistor bipolar:
- P-n-p.
- N-p-n.
Ada 3 rangkaian untuk menyalakan transistor bipolar, yang masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri:
- Jenderal B
- Jenderal E
- Jenderal K
Menghidupkan dengan basis umum (OB)
Sirkuit diterapkan pada frekuensi tinggi, memungkinkan penggunaan respons frekuensi secara optimal. Saat menghubungkan satu BT sesuai dengan skema dengan OE, dan kemudian dengan OB, frekuensi operasinya akan meningkat. Skema koneksi ini digunakan dalam amplifier tipe antena. Tingkat kebisingan pada frekuensi tinggi berkurang.
Keuntungan:
- Suhu optimal dan rentang frekuensi yang lebar (f).
- Nilai tinggi Inggris.
Kekurangan:
- Rendah saya untung.
- masukan rendah R
Peralihan Emitter Bersama (CE)
Ketika dihubungkan menurut skema ini, amplifikasi terjadi di U dan I. Rangkaian dapat diberi daya dari satu sumber. Sering digunakan pada power amplifier (P).
Keuntungan:
- Keuntungan tinggi untuk I, U, P.
- Satu catu daya.
- Variabel keluaran U terbalik relatif terhadap masukan.
Ini memiliki kelemahan yang signifikan: stabilitas suhu terendah dan karakteristik frekuensi lebih buruk daripada ketika terhubung dengan OB.
Menghidupkan dengan kolektor umum (OK)
Input U sepenuhnya ditransfer kembali ke input, dan Ki serupa ketika dihubungkan dengan OE, tetapi U rendah.
Jenis switching ini digunakan untuk mencocokkan kaskade yang dibuat pada transistor, atau dengan sumber sinyal input yang memiliki output tinggi R (mikrofon atau pickup tipe kondensor). Keuntungannya antara lain sebagai berikut: nilai input yang besar dan output R yang kecil.Kerugiannya adalah gain U yang rendah.
Karakteristik utama transistor bipolar
Karakteristik utama BT:
- saya mendapatkan.
- Masukan dan keluaran R
- Terbalik Ik-e.
- Waktu pengaktifan.
- Frekuensi transmisi Ib.
- Terbalik Ik.
- Nilai I maksimum.
Aplikasi
Penggunaan transistor bipolar tersebar luas di semua bidang aktivitas manusia. Aplikasi utama perangkat diterima dalam perangkat untuk amplifikasi, pembangkitan sinyal listrik, dan juga berfungsi sebagai elemen sakelar. Mereka digunakan di berbagai penguat daya, dalam catu daya biasa dan switching dengan kemampuan untuk menyesuaikan nilai U dan I, dalam teknologi komputer.
Selain itu, mereka sering digunakan untuk membangun berbagai perlindungan konsumen terhadap kelebihan beban, lonjakan U, dan korsleting. Mereka banyak digunakan di industri pertambangan dan metalurgi.
Artikel serupa:
