Tranzystor bipolarny

Definicja BJT

Tranzystor Bipolarny z Połączeniem (znany również jako BJT lub tranzystor BJT) to trójterminalowe urządzenie półprzewodnikowe składające się z dwóch połączeń p-n, które są w stanie wzmacniać sygnał. Jest to urządzenie sterowane prądem. Trzy terminale BJT to baza, kolektor i emitter. BJT to rodzaj tranzystora, który używa zarówno elektronów, jak i dziur jako nośników ładunku.

Sygnał o małej amplitudzie, jeśli zostanie podany do bazy, jest dostępny w postaci wzmacnionej na kolektorze tranzystora. To jest wzmacnianie zapewniane przez BJT. Należy pamiętać, że wymaga ono zewnętrznego źródła zasilania DC, aby przeprowadzić proces wzmacniania.

Istnieją dwa typy tranzystorów bipolarnych z połączeniem – tranzystory NPN i PNP. Diagram tych dwóch typów tranzystorów bipolarnych przedstawiony jest poniżej.

Z powyższego rysunku możemy zobaczyć, że każdy BJT ma trzy części: emitter, baza i kolektor. JE i JC reprezentują odpowiednio połączenie emitera i połączenie kolektora. Na początku wystarczy nam wiedza, że połączenie emiter-baza jest przekierowane naprzód, a połączenia kolektor-baza są przekierowane wstecz. Kolejny temat opisze te dwa typy tranzystorów.

Tranzystor Bipolarny z Połączeniem NPN

W tranzystorze bipolarnym n-p-n (lub tranzystorze npn) jeden półprzewodnik typu p znajduje się między dwoma półprzewodnikami typu n. Na poniższym diagramie przedstawiony jest tranzystor n-p-n. Teraz IE, IC to prąd emitera i prąd kolektora odpowiednio, a VEB i VCB to napięcie emiter-baza i napięcie kolektor-baza odpowiednio. Zgodnie z konwencją, jeśli dla emitera, bazy i kolektora prądy IE, IB i IC wpadają do tranzystora, znak prądu jest uznawany za dodatni, a jeśli prąd wypływa z tranzystora, to znak jest uznawany za ujemny. Możemy zestawić różne prądy i napięcia wewnątrz tranzystora n-p-n.

Tranzystor Bipolarny z Połączeniem PNP

Podobnie dla tranzystora bipolarnego p-n-p (lub tranzystora pnp), półprzewodnik typu n znajduje się między dwoma półprzewodnikami typu p. Diagram tranzystora p-n-p przedstawiony jest poniżej.

Dla tranzystorów p-n-p, prąd wchodzi do tranzystora przez terminal emitera. Podobnie jak w przypadku każdego tranzystora bipolarnego, połączenie emiter-baza jest przekierowane naprzód, a połączenie kolektor-baza jest przekierowane wstecz. Możemy zestawić prąd emitera, bazy i kolektora, jak również napięcie emiter-baza, kolektor-baza i kolektor-emiter dla tranzystorów p-n-p.

Zasada Działania BJT

Rysunek pokazuje tranzystor n-p-n przekierowany w regionie aktywnym (zobacz przekierowanie tranzystora), połączenie BE jest przekierowane naprzód, podczas gdy połączenie CB jest przekierowane wstecz. Szerokość regionu depresji połączenia BE jest mniejsza w porównaniu do połączenia CB.

Przekierowanie naprzód w połączeniu BE obniża potencjał barierowy, umożliwiając przepływ elektronów od emitera do bazy. Ponieważ baza jest cienka i słabo domieszkowana, ma bardzo mało dziur. Około 2% elektronów z emitera rekombinuje z dziurami w bazie i wypływa przez terminal bazy.

To stanowi prąd bazy, który płynie z powodu rekombinacji elektronów i dziur (zauważ, że kierunek konwencjonalnego prądu jest przeciwny do kierunku przepływu elektronów). Pozostała duża liczba elektronów przekroczy odwrócone połączenie kolektora, tworząc prąd kolektora. Tak więc zgodnie z prawem Kirchhoffa,

Prąd bazy jest bardzo mały w porównaniu z prądem emitera i kolektora.

Tutaj większość nośników ładunku to elektrony. Działanie tranzystora p-n-p jest takie samo jak n-p-n, jedyna różnica polega na tym, że większością nośników ładunku są dziury, a nie elektrony. Tylko mała część prądu płynie z powodu większości nośników, a większość prądu płynie z powodu mniejszości nośników w BJT. Stąd nazywane są one urządzeniami mniejszości nośników.

Obwód Równoważny BJT

Połączenie p-n jest reprezentowane przez diodę. Ponieważ tranzystor ma dwa połączenia p-n, jest równoważny z dwiema diodami połączonymi tyłem do tyłu. To nazywane jest analogią dwóch diod BJT.

Charakterystyki Tranzystorów Bipolarnych z Połączeniem

Trzy części BJT to kolektor, emitter i baza. Przed poznan