Dobbeltbasert transistor

BJT Definisjon

En Bipolar Junction Transistor (også kjent som BJT eller BJT-transistor) er et trefaset halvlederdevice som består av to p-n-grenser som kan forsterke eller forstørre et signal. Det er et strømstyrt device. De tre fasene til BJT er base, kollektor og emitter. En BJT er en type transistor som bruker både elektroner og hull som ladningsbærere.

Et signal med liten amplitud, hvis det settes på base, er tilgjengelig i forstyrket form ved kollektoren til transistoren. Dette er forsterkningen som BJT gir. Merk at det krever en ekstern DC-strømforsyning for å utføre forsterkningsprosessen.

Det finnes to typer bipolar junction transistorer – NPN-transistorer og PNP-transistorer. Et diagram over disse to typene bipolar junction transistorer er gitt nedenfor.

Fra figuren over kan vi se at hver BJT har tre deler kalt emitter, base og kollektor. JE og JC representerer henholdsvis grensen mellom emitter og grensen mellom kollektor. For øyeblikket er det tilstrekkelig for oss å vite at emitter-base-grensen er forhenviet, mens kollektor-base-grenser er bakoverhenviede. Det neste emnet vil beskrive de to typene av disse transistorene.

NPN Bipolar Junction Transistor

I en n-p-n bipolar transistor (eller npn-transistor) ligger et p-type halvleder mellom to n-type halvledere. I figuren under vises en n-p-n-transistor. Her er IE, IC emitterstrøm og kollektorstrøm henholdsvis, og VEB og VCB er emitter-base-spennings- og kollektor-base-spenningshenholdsvis. Ifølge konvensjonen, hvis strømmen for emitter, base og kollektor IE, IB og IC går inn i transistoren, tas tegnet på strømmen som positivt, og hvis strømmen går ut fra transistoren, tas tegnet som negativt. Vi kan tabulere de ulike strømmer og spenninger inne i n-p-n-transistoren.

PNP Bipolar Junction Transistor

Tilsvarende for p-n-p bipolar junction transistor (eller pnp-transistor), er et n-type halvleder satt mellom to p-type halvledere. Diagrammet over en p-n-p-transistor er vist nedenfor.

For p-n-p-transistorer, går strømmen inn i transistoren gjennom emitterterminalen. Som enhver bipolar junction transistor, er emitter-base-grensen forhenviet, mens kollektor-base-grensen er bakoverhenviet. Vi kan også tabulere emitter-, base- og kollektorstrøm, samt emitter-base-, kollektor-base- og kollektor-emitter-spenninger for p-n-p-transistorer.

Arbeidsprinsipp for BJT

Figuren viser en n-p-n-transistor forhenviet i aktiv region (se transistorforhenvieting), BE-grensen er forhenviet, mens CB-grensen er bakoverhenviet. Bredden på uttømmelsesregionen for BE-grensen er mindre sammenlignet med CB-grensen.

Forhenvietingen ved BE-grensen senker barrierepotensialet, noe som tillater elektroner å flyte fra emitteren til basen. Fordi basen er tynn og svakt dopet, har den få hull. Omkring 2% av elektronene fra emitteren kombinerer med hull i basen og flyter ut gjennom baseterminalen.

Dette utgjør basestrømmen, den flyter på grunn av rekomponering av elektroner og hull (Merk at retningen av konvensjonell strømflyt er motsatt av elektronenes flyt). De fleste elektronene vil krysse den bakoverhenviete kollektorgrensen for å danne kollektorstrømmen. Så ifølge KCL,

Basestrømmen er mye mindre sammenlignet med emitter- og kollektorstrøm.

Her er de fleste ladningsbærerne elektroner. Driften av en p-n-p-transistor er den samme som for en n-p-n, den eneste forskjellen er at de fleste ladningsbærerne er hull i stedet for elektroner. Bare en liten del av strømmen flyter på grunn av flertallsladningsbærere, og de fleste strømmer flyter på grunn av minoritetsladningsbærere i en BJT. Derfor kalles de for minoritetsladningsenheter.

Ekvivalentkrets for BJT

En p-n-grense representeres av en diode. Da en transistor har to p-n-grenser, er den ekvivalent med to dioder koblet mot hverandre. Dette kalles to-diode-analogien for BJT.

Egenskaper for Bipolar Junction Transistors

De tre delene av en BJT er kollektor, emitter og base. Før vi lærer om egenskapene til bipolar junction transistoren, må vi vite om driftsmodusene for denne typen transistorer. Modusene er

• Common Base (CB) modus

• Common Emitter (CE) modus

• Common Collector (CC) modus

Alle tre typer moduser er vist nedenfor.

Nå kommer vi til egenskapene til BJT, det er ulike egenskaper for ulike driftsmoduser. Egenskaper er ingenting annet enn grafiske former for forholdene mellom ulike strøm- og spenningsvariabler i transistoren. Egenskapene for p-n-p-transistorer er gitt for ulike moduser og ulike parametre.

Common Base-egenskaper

Inngangsegenskaper

For p-n-p-transistor, er inngangsstrømmen emitterstrømmen (IE) og inngangsspennings er kollektor-base-spennings (VCB).

Da emitter-base-grensen er forhenviet, er grafen over IE vs VEB lik forhenviet karakteristikk for en p-n-diode. IE øker for fast VEB når VCB øker.

Utgangsegenskaper

Utgangsegenskapene viser forholdet mellom utgangsspennings og utgangsstrøm. IC er utgangsstrømmen, og kollektor-base-spennings, mens emitterstrømmen IE er inngangsstrømmen og fungerer som parameter. Figuren nedenfor viser utgangsegenskapene for en p-n-p-transistor i CB-modus.

Som vi vet, er I E og VEB positive, mens IC, IB, VCB er negative for p-n-p-transistorer. Det er tre områder i kurven, aktivt område, saturasjonsområde og skjæringsovergangsområde. Aktivt område er det området hvor transistoren opererer normalt.

Her er emittergrensen bakoverhenviet. Nå er saturasjonsområdet det området der begge emitter-kollektorgrenser er forhenviet. Og til slutt er skjæringsovergangsområdet det området der begge emitter- og kollektorgrenser er bakoverhenviet.

Common Emitter-egenskaper

Inngangsegenskaper

IB (basestrøm) er inngangsstrømmen, VBE (base-emitter-spennings) er inngangsspennings for CE (common emitter) modus. Så, inngangsegenskapene for CE-modus vil være forholdet mellom IB og VBE med VCE som parameter. Egenskapene er vist nedenfor.

Typiske CE-inngangsegenskaper er lignende forhenviet karakteristikk for en p-n-diode. Men som V CB øker, minker basisbredden.

Utgangsegenskaper

Utgangsegenskaper for CE-modus er kurven eller grafen mellom kollektorstrøm (IC) og kollektor-emitter-spennings (VCE) når basestrømmen IB er parameter. Egenskapene er vist nedenfor i figuren.

Som utgangsegenskapene for common base-transistor, har CE-modus også tre områder, nemlig (i) aktivt område, (ii) skjæringsovergangsområde, (iii) saturasjonsområde. Aktivt område har kollektorområde bakoverhenviet, og emittergrensen forhenviet.

For skjæringsovergangsområdet, er emittergrensen litt bakoverhenviet, og kollektorstrømmen er ikke totalt skjært. Og til slutt, for saturasjonsområdet, er begge kollektor- og emittergrenser forhenviet.