ทรานซิสเตอร์จังหวะคู่

นิยาม BJT

ทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ (หรือเรียกว่า BJT หรือ BJT Transistor) เป็นอุปกรณ์กึ่งตัวนำที่มีสามขาประกอบด้วยสองจุดเชื่อม p-n ซึ่งสามารถขยายหรือเพิ่มสัญญาณได้ เป็นอุปกรณ์ควบคุมโดยกระแสไฟฟ้า สามขาของ BJT คือฐาน เก็บ และปล่อย BJT เป็นประเภทของทรานซิสเตอร์ที่ใช้อิเล็กตรอนและหลุมเป็นพาหะประจุ

สัญญาณที่มีขนาดเล็กถ้านำไปใช้ที่ฐานจะมีรูปแบบที่ขยายที่ขาเก็บของทรานซิสเตอร์ นี่คือการขยายที่ให้โดย BJT โปรดทราบว่ามันต้องการแหล่งพลังงานกระแสตรงภายนอกในการดำเนินการขยายสัญญาณ

มีสองประเภทของทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ – ทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP แผนภาพของสองประเภทของทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์แสดงด้านล่าง

จากแผนภาพด้านบน เราสามารถเห็นว่า BJT ทุกตัวมีสามส่วนคือปล่อย ฐาน และเก็บ JE และ JC แทนจุดเชื่อมของปล่อยและจุดเชื่อมของเก็บตามลำดับ ในตอนนี้เพียงพอสำหรับเราที่จะทราบว่าจุดเชื่อมฐานปล่อยถูกขั้วตรงและจุดเชื่อมฐานเก็บถูกขั้วลบ หัวข้อต่อไปจะอธิบายสองประเภทของทรานซิสเตอร์เหล่านี้

ทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ NPN

ในทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ n-p-n (หรือ npn ทรานซิสเตอร์) มีกึ่งตัวนำชนิด p อยู่ระหว่างกึ่งตัวนำชนิด n สองตัว แผนภาพด้านล่างแสดงทรานซิสเตอร์ n-p-n ขณะนี้ IE, IC คือกระแสปล่อยและกระแสเก็บตามลำดับ และ VEB และ VCB คือแรงดันปล่อย-ฐานและแรงดันเก็บ-ฐานตามลำดับ ตามธรรมเนียมหากกระแส IE, IB และ IC เข้าสู่ทรานซิสเตอร์ ความหมายของกระแสจะถูกกำหนดเป็นบวก และถ้ากระแสออกจากทรานซิสเตอร์ ความหมายจะถูกกำหนดเป็นลบ เราสามารถสร้างตารางกระแสและแรงดันภายในทรานซิสเตอร์ n-p-n ได้

ทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ PNP

เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ p-n-p (หรือ pnp ทรานซิสเตอร์) กึ่งตัวนำชนิด n ถูกวางไว้ระหว่างกึ่งตัวนำชนิด p สองตัว แผนภาพของทรานซิสเตอร์ p-n-p แสดงด้านล่าง

สำหรับทรานซิสเตอร์ p-n-p กระแสเข้าสู่ทรานซิสเตอร์ผ่านขาปล่อย เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ใด ๆ จุดเชื่อมฐานปล่อยถูกขั้วตรงและจุดเชื่อมฐานเก็บถูกขั้วลบ เราสามารถสร้างตารางกระแสฐาน ปล่อย และเก็บ รวมถึงแรงดันฐานปล่อย ฐานเก็บ และเก็บปล่อยสำหรับทรานซิสเตอร์ p-n-p ได้เช่นกัน

หลักการทำงานของ BJT

แผนภาพแสดงทรานซิสเตอร์ n-p-n ที่ถูกขั้วในเขตทำงาน (ดูการขั้วทรานซิสเตอร์) จุดเชื่อม BE ถูกขั้วตรงในขณะที่จุดเชื่อม CB ถูกขั้วลบ ความกว้างของเขตขาดแคลนของจุดเชื่อม BE น้อยกว่าเขตขาดแคลนของจุดเชื่อม CB

การขั้วตรงที่จุดเชื่อม BE ลดศักย์กำแพง ทำให้อิเล็กตรอนไหลจากปล่อยไปยังฐาน เนื่องจากฐานบางและมีการเจือจางน้อย มีหลุมน้อย อิเล็กตรอนประมาณ 2% จากปล่อยรวมกับหลุมในฐานและไหลออกผ่านขาฐาน

นี่คือกระแสฐาน ซึ่งเกิดจากการรวมของอิเล็กตรอนและหลุม (โปรดทราบว่าทิศทางของกระแสตามธรรมเนียมตรงข้ามกับทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน) อิเล็กตรอนจำนวนมากที่เหลือจะข้ามจุดเชื่อมเก็บที่ถูกขั้วลบเพื่อเป็นกระแสเก็บ ดังนั้นตาม KCL

กระแสฐานน้อยมากเมื่อเทียบกับกระแสปล่อยและกระแสเก็บ

ที่นี่ พาหะประจุส่วนใหญ่คืออิเล็กตรอน การทำงานของทรานซิสเตอร์ p-n-p เหมือนกับ n-p-n แตกต่างเพียงแค่ว่าพาหะประจุส่วนใหญ่คือหลุมแทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน เพียงแค่ส่วนน้อยของกระแสไหลเพราะพาหะประจุส่วนใหญ่ ส่วนใหญ่ของกระแสไหลเพราะพาหะประจุน้อยใน BJT ดังนั้นจึงเรียกว่าอุปกรณ์พาหะประจุน้อย

วงจรเทียบเท่าของ BJT

จุดเชื่อม p-n แสดงโดยไดโอด เมื่อทรานซิสเตอร์มีสองจุดเชื่อม p-n จึงเทียบเท่ากับไดโอดสองตัวเชื่อมต่อกันกลับหัว นี่เรียกว่าวงจรเทียบเท่าไดโอดสองตัวของ BJT

คุณสมบัติของทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์

สามส่วนของ BJT คือเก็บ ปล่อย และฐาน ก่อนที่จะรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์จังหวะไบโพลาร์ เราต้องรู้เกี่ยวกับโหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ประเภทนี้ โหมดมีดังนี้

• โหมดฐานร่วม (CB)

• โหมดปล่อยร่วม (CE)

• โหมดเก็บร่วม (CC)

ทั้งสามประเภทของโหมดแสดงด้านล่าง

เมื่อมาถึงคุณสมบัติของ BJT มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันสำหรับโหมดการทำงานที่แตกต่างกัน คุณสมบัติไม่ใช่อะไรนอกจากรูปแบบกราฟของความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันต่าง ๆ ของทรานซิสเตอร์ คุณสมบัติสำหรับทรานซิสเตอร์ p-n-p ให้สำหรับโหมดและพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน

คุณสมบัติฐานร่วม

คุณสมบัติขาเข้า

สำหรับทรานซิสเตอร์ p-n-p กระแสขาเข้าคือกระแสปล่อย (IE) และแรงดันขาเข้าคือแรงดันเก็บฐาน (VCB)

เนื่องจากจุดเชื่อมฐานปล่อยถูกขั้วตรง ดังนั้นกราฟของ IE Vs VEB คล้ายกับคุณสมบัติขั้วตรงของไดโอด p-n IE เพิ่มขึ้นสำหรับ VEB คงที่เมื่อ VCB เพิ่มขึ้น

คุณสมบัติขาออก

คุณสมบัติขาออกแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันขาออกและกระแสขาออก IC คือกระแสขาออกและแรงดันเก็บฐาน และกระแสปล่อย IE คือกระแสขาเข้าและเป็นพารามิเตอร์ แผนภาพด้านล่างแสดงคุณสมบัติขาออกสำหรับทรานซิสเตอร์ p-n-p ในโหมด CB

เนื่องจากสำหรับทรานซิสเตอร์ p-n-p I E และ VEB เป็นบวกและ IC, IB, VCB เป็นลบ กราฟมีสามเขต คือเขตทำงาน เขตอิ่มตัว และเขตตัด เขตทำงานคือเขตที่ทรานซิสเตอร์ทำงานปกติ

ที่นี่จุดเชื่อมปล่อยถูกขั้วลบ ขณะนี้เขตอิ่มตัวคือเขตที่ทั้งจุดเชื่อมปล่อย-เก็บถูกขั้วตรง และสุดท้ายเขตตัดคือเขตที่ทั้งจุดเชื่อมปล่อยและเก็บถูกขั้วลบ

คุณสมบัติปล่อยร่วม

คุณสมบัติขาเข้า

IB (กระแสฐาน) คือกระแสขาเข้า VBE (แรงดันฐาน-ปล่อย) คือแรงดันขาเข้าสำหรับโหมด CE (ปล่อยร่วม) ดังนั้นคุณสมบัติขาเข้าสำหรับโหมด CE จะเป็นความสัมพันธ์ระหว่าง IB และ VBE โดยมี VCE เป็นพารามิเตอร์ คุณสมบัติแสดงด้านล่าง

คุณสมบัติขาเข้า CE ทั่วไปคล้ายกับไดโอด p-n ที่ถูกขั้วตรง แต่เมื่อ V CB เพิ่มขึ้น ความกว้างฐานจะลดลง

คุณสมบัติขาออก

คุณสมบัติขาออกสำหรับโหมด CE คือกราฟระหว่างกระแสเก็บ (IC) และแรงดันเก็บ-ปล่อย (VCE) เมื่อกระแสฐาน IB เป็นพารามิเตอร์ คุณสมบัติแสดงในแผนภาพด้านล่าง

เช่นเดียวกับคุณสมบัติขาออกของทรานซิสเตอร์ฐานร่วม โหมด CE ก็มีสามเขตคือ (i) เขตทำงาน (ii) เขตตัด (iii) เขตอิ่มตัว เขตทำงานมีจุดเชื่อมเก็บถูกขั้วลบและจุดเชื่อมปล่อยถูกขั้วตรง

สำหรับเขตตัด จุดเชื่อมปล่อยถูกขั้วลบเล็กน้อยและกระแสเก็บไม่ถูกตัดออกทั้งหมด และสุดท้ายสำหรับเขตอิ่มตัว ทั้งจุดเชื่อมเก็บและปล่อยถูกขั้วตรง