ترانزیستور ژونکشن دو قطبی

BJT تعریف

ترانزیستور اتصال دو قطبی (که به عنوان BJT یا ترانزیستور BJT نیز شناخته می‌شود) یک دستگاه نیمه‌رسانا با سه پایه است که از دو اتصال p-n تشکیل شده و قادر به تقویت یا بزرگنمایی سیگنال است. این دستگاه تحت کنترل جریان است. سه پایه BJT عبارتند از پایه، جامع‌کننده و فرستنده. BJT نوعی ترانزیستور است که هم الکترون‌ها و هم حفره‌ها را به عنوان حامل‌های بار استفاده می‌کند.

سیگنالی با دامنه کوچک که به پایه اعمال می‌شود در جامع‌کننده ترانزیستور در فرم تقویت شده در دسترس است. این تقویتی است که توسط BJT ارائه می‌شود. لازم به ذکر است که برای انجام فرآیند تقویت، منبع خارجی DC نیاز است.

دو نوع ترانزیستور اتصال دو قطبی وجود دارد – ترانزیستورهای NPN و PNP. نمودار این دو نوع ترانزیستور اتصال دو قطبی در زیر آمده است.

از نمودار بالا می‌توانیم ببینیم که هر BJT سه بخش به نام‌های فرستنده، پایه و جامع‌کننده دارد. JE و JC به ترتیب اتصال فرستنده و اتصال جامع‌کننده را نشان می‌دهند. حالا در ابتدا کافی است بدانیم که اتصال فرستنده-پایه به طور مثبت پیشرفت داده شده و اتصال‌های پایه-جامع‌کننده به طور منفی پیشرفت داده شده‌اند. موضوع بعدی انواع این ترانزیستورها را توصیف خواهد کرد.

ترانزیستور اتصال دو قطبی NPN

در یک ترانزیستور دو قطبی n-p-n (یا ترانزیستور npn) یک نیمه‌رسانا از نوع p بین دو نیمه‌رسانا از نوع n قرار دارد. در نمودار زیر یک ترانزیستور n-p-n نشان داده شده است. I E و IC به ترتیب جریان فرستنده و جامع‌کننده هستند و VEB و VCB به ترتیب ولتاژ فرستنده-پایه و جامع‌کننده-پایه هستند. بر اساس قرارداد، اگر جریان فرستنده، پایه و جامع‌کننده IE، IB و IC به ترانزیستور وارد شود، علامت جریان مثبت در نظر گرفته می‌شود و اگر جریان از ترانزیستور خارج شود، علامت منفی در نظر گرفته می‌شود. می‌توانیم جریان‌ها و ولتاژهای مختلف داخل ترانزیستور n-p-n را جدول‌بندی کنیم.

ترانزیستور اتصال دو قطبی PNP

به طور مشابه برای ترانزیستور اتصال دو قطبی p-n-p (یا ترانزیستور pnp)، یک نیمه‌رسانا از نوع n بین دو نیمه‌رسانا از نوع p قرار دارد. نمودار یک ترانزیستور p-n-p در زیر نشان داده شده است.

برای ترانزیستورهای p-n-p، جریان از طریق پایه فرستنده وارد ترانزیستور می‌شود. مانند هر ترانزیستور اتصال دو قطبی، اتصال فرستنده-پایه به طور مثبت پیشرفت داده شده و اتصال جامع‌کننده-پایه به طور منفی پیشرفت داده شده است. می‌توانیم جریان‌های فرستنده، پایه و جامع‌کننده، همچنین ولتاژهای فرستنده-پایه، جامع‌کننده-پایه و جامع‌کننده-فرستنده را برای ترانزیستورهای p-n-p نیز جدول‌بندی کنیم.

اصول عملکرد BJT

نمودار یک ترانزیستور n-p-n را در منطقه فعال (به تغییرات ترانزیستور مراجعه کنید) نشان می‌دهد که اتصال BE به طور مثبت پیشرفت داده شده در حالی که اتصال CB به طور منفی پیشرفت داده شده است. عرض ناحیه دپلتیون اتصال BE نسبت به اتصال CB کوچکتر است.

پیشرفت مثبت در اتصال BE پتانسیل مانع را کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد الکترون‌ها از فرستنده به پایه جریان یابند. چون پایه نازک و کم‌رقیق است، تعداد کمی حفره دارد. حدود ۲٪ از الکترون‌های فرستنده با حفره‌های پایه ترکیب می‌شوند و از طریق پایه خارج می‌شوند.

این جریان پایه را تشکیل می‌دهد که به دلیل ترکیب الکترون‌ها و حفره‌ها (توجه داشته باشید که جهت جریان متعارفی برعکس جهت جریان الکترون‌ها است) جریان می‌یابد. تعداد زیادی از الکترون‌ها از اتصال جامع‌کننده که به طور منفی پیشرفت داده شده عبور می‌کنند تا جریان جامع‌کننده را تشکیل دهند. بنابراین، طبق KCL،

جریان پایه نسبت به جریان فرستنده و جامع‌کننده بسیار کوچک است.

در اینجا، بیشتر حامل‌های بار الکترون‌ها هستند. عملکرد ترانزیستور p-n-p مشابه t