ทรานซิสเตอร์สองขั้วคืออะไรและมีวงจรสวิตชิ่งอะไรบ้าง

การใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (SS) เป็นที่แพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วิทยุ ด้วยเหตุนี้ขนาดของอุปกรณ์ต่างๆจึงลดลง ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวาง เนื่องจากคุณลักษณะบางอย่างของทรานซิสเตอร์มีฟังก์ชันการทำงานที่กว้างกว่าทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ทั่วไป เพื่อให้เข้าใจว่าเหตุใดจึงมีความจำเป็นและภายใต้เงื่อนไขใดจึงจำเป็นต้องพิจารณาหลักการทำงาน วิธีการเชื่อมต่อ และการจัดหมวดหมู่

อุปกรณ์และหลักการทำงาน

ทรานซิสเตอร์คือสารกึ่งตัวนำอิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยอิเล็กโทรด 3 ขั้ว ซึ่งหนึ่งในนั้นคือขั้วควบคุม ทรานซิสเตอร์ชนิดไบโพลาร์แตกต่างจากขั้วเมื่อมีตัวพาประจุ 2 แบบ (เชิงลบและบวก)

ประจุลบคืออิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากเปลือกนอกของโครงผลึก ประจุหรือรูชนิดบวกเกิดขึ้นแทนที่อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมา

อุปกรณ์ของทรานซิสเตอร์สองขั้ว (BT) ค่อนข้างง่าย แม้จะมีความสามารถรอบด้าน ประกอบด้วยประเภทสื่อกระแสไฟฟ้า 3 ชั้น ได้แก่ อิมิตเตอร์ (E) เบส (B) และคอลเลคเตอร์ (K)

อีซีแอล (จากภาษาละติน "ปล่อย") เป็นประเภทของชุมทางเซมิคอนดักเตอร์ที่มีหน้าที่หลักคืออัดประจุเข้าไปในฐาน ตัวสะสม (จากภาษาละติน "collector") ใช้เพื่อรับค่าใช้จ่ายของผู้ปล่อย ฐานเป็นอิเล็กโทรดควบคุม

เลเยอร์อีซีแอลและตัวสะสมเกือบจะเหมือนกัน แต่ระดับของการเพิ่มสิ่งเจือปนต่างกันเพื่อปรับปรุงลักษณะของ PCB การเติมสิ่งเจือปนเรียกว่ายาสลบ สำหรับชั้นตัวสะสม (CL) ยาสลบจะแสดงออกมาอย่างอ่อนเพื่อเพิ่มแรงดันของตัวสะสม (Uk) ชั้นเซมิคอนดักเตอร์ของอีซีแอลถูกเจืออย่างหนักเพื่อเพิ่มการสลาย U ที่ยอมให้ย้อนกลับและปรับปรุงการฉีดสารพาหะในชั้นฐาน (ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบันเพิ่มขึ้น - Kt) ชั้นฐานถูกเจือเล็กน้อยเพื่อให้มีความต้านทานมากขึ้น (R)

การเปลี่ยนแปลงระหว่างฐานและตัวปล่อยมีขนาดเล็กกว่าในพื้นที่ KB เนื่องจากความแตกต่างในพื้นที่ การปรับปรุง Kt จึงเกิดขึ้น ระหว่างการทำงานของ PCB การเปลี่ยนผ่าน K-B จะเปิดขึ้นโดยมีอคติแบบย้อนกลับเพื่อปล่อยเศษส่วนหลักของปริมาณความร้อน Q ซึ่งกระจายออกไปและช่วยให้คริสตัลเย็นลงได้ดีขึ้น

ความเร็วของ BT ขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นฐาน (BS) การพึ่งพาอาศัยกันนี้เป็นค่าที่แปรผันตามสัดส่วนผกผัน ด้วยความหนาที่น้อยกว่า - ความเร็วที่มากกว่า การพึ่งพาอาศัยกันนี้เกี่ยวข้องกับเวลาเที่ยวบินของผู้ให้บริการขนส่งอย่างไรก็ตาม ในขณะเดียวกัน สหราชอาณาจักรก็ลดลง

กระแสแรงไหลระหว่างอีซีแอลและ K เรียกว่ากระแส K (Ik) กระแสขนาดเล็กไหลระหว่าง E และ B - กระแส B (Ib) ซึ่งใช้สำหรับการควบคุม เมื่อ Ib เปลี่ยน Ik เปลี่ยน

ทรานซิสเตอร์มีจุดเชื่อมต่อ p-n สองจุด: E-B และ K-B เมื่อโหมดทำงานอยู่ E-B จะเชื่อมต่อกับอคติประเภทไปข้างหน้า และ CB จะเชื่อมต่อกับอคติแบบย้อนกลับ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลง E-B อยู่ในสถานะเปิด ประจุลบ (อิเล็กตรอน) จึงไหลเข้าสู่ B หลังจากนั้นจะรวมตัวกับรูบางส่วนอีกครั้ง อย่างไรก็ตามอิเล็กตรอนส่วนใหญ่ไปถึง K-B เนื่องจากความถูกต้องและความหนาของ B ต่ำ

ใน BS อิเล็กตรอนเป็นตัวพาประจุขนาดเล็ก และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าช่วยให้พวกมันเอาชนะการเปลี่ยนแปลงของ K-B ด้วยการเพิ่มขึ้นของ Ib การเปิด E-B จะขยายตัวและอิเล็กตรอนจะทำงานระหว่าง E และ K มากขึ้น ในกรณีนี้ การขยายสัญญาณแอมพลิจูดต่ำอย่างมีนัยสำคัญจะเกิดขึ้น เนื่องจาก Ik มากกว่า Ib

เพื่อให้เข้าใจความหมายทางกายภาพของการทำงานของทรานซิสเตอร์ชนิดไบโพลาร์ได้ง่ายขึ้น จึงจำเป็นต้องเชื่อมโยงกับตัวอย่างที่ดี ต้องสันนิษฐานว่าปั๊มสำหรับสูบน้ำเป็นแหล่งพลังงาน ก๊อกน้ำคือทรานซิสเตอร์ น้ำคือ Ik ระดับการหมุนของที่จับก๊อกน้ำคือ Ib ในการเพิ่มแรงดันคุณต้องหมุนก๊อกเล็กน้อย - เพื่อดำเนินการควบคุม จากตัวอย่าง เราสามารถสรุปหลักการง่ายๆ ของการทำงานของซอฟต์แวร์ได้

อย่างไรก็ตาม ด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของ U ที่การเปลี่ยนแปลง K-B ผลกระทบจากการแตกตัวเป็นไอออนอาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งส่งผลให้เกิดการคูณของประจุหิมะถล่มเมื่อรวมกับเอฟเฟกต์อุโมงค์ กระบวนการนี้จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า และการสลายตัวด้วยความร้อนที่เพิ่มขึ้นตามเวลา ซึ่งจะปิดการใช้งาน PP บางครั้งการสลายตัวทางความร้อนจะเกิดขึ้นโดยไม่มีการสลายทางไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากกระแสที่เพิ่มขึ้นอย่างมากผ่านเอาต์พุตของตัวสะสม

นอกจากนี้ เมื่อ U เปลี่ยนเป็น K-B และ E-B ความหนาของชั้นเหล่านี้จะเปลี่ยนไป หาก B มีขนาดบาง ก็จะเกิดเอฟเฟกต์การปิด (เรียกอีกอย่างว่าการเจาะ B) ซึ่งมีการเชื่อมต่อระหว่างการเปลี่ยน K-B และ E-B อันเป็นผลมาจากปรากฏการณ์นี้ PP หยุดทำหน้าที่ของตน

โหมดการทำงาน

ทรานซิสเตอร์ชนิดไบโพลาร์สามารถทำงานใน 4 โหมด:

1. คล่องแคล่ว.
2. คัทออฟ (RO)
3. ความอิ่มตัว (PH)
4. สิ่งกีดขวาง (RB).

โหมดแอ็คทีฟของ BT เป็นปกติ (NAR) และผกผัน (IAR)

โหมดใช้งานปกติ

ในโหมดนี้ U จะไหลที่ทางแยก E-B ซึ่งตรงและเรียกว่าแรงดัน E-B (Ue-b) โหมดนี้ถือว่าเหมาะสมที่สุดและใช้ในรูปแบบส่วนใหญ่ Transition E อัดประจุเข้าไปในพื้นที่ฐาน ซึ่งจะเคลื่อนเข้าหาตัวสะสม หลังเร่งการชาร์จสร้างเอฟเฟกต์บูสต์

โหมดใช้งานผกผัน

ในโหมดนี้ การเปลี่ยน K-B จะเปิดขึ้น BT ทำงานในทิศทางตรงกันข้าม กล่าวคือ ตัวพาประจุแบบโฮลถูกฉีดจาก K ผ่าน B พวกมันจะถูกรวบรวมโดยทรานซิชัน E คุณสมบัติการขยายเสียงของ PP นั้นอ่อน และ BT นั้นไม่ค่อยได้ใช้ในโหมดนี้

โหมดอิ่มตัว

ที่ PH ทรานซิชันทั้งสองแบบเปิดอยู่ เมื่อ E-B และ K-B เชื่อมต่อกับแหล่งภายนอกในทิศทางไปข้างหน้า BT จะทำงานในยานปล่อยตัว สนามแม่เหล็กไฟฟ้าการแพร่กระจายของจุดเชื่อมต่อ E และ K นั้นอ่อนแรงลงโดยสนามไฟฟ้าซึ่งสร้างขึ้นจากแหล่งภายนอกด้วยเหตุนี้ ความสามารถของบาเรียจะลดลงและข้อจำกัดของความสามารถในการกระจายของตัวพาประจุหลัก การฉีดรูจาก E และ K ถึง B จะเริ่มขึ้น โหมดนี้ใช้เป็นหลักในเทคโนโลยีแอนะล็อก แต่ในบางกรณี อาจมีข้อยกเว้น

โหมดลัด

ในโหมดนี้ BT จะปิดสนิทและไม่สามารถนำกระแสไฟได้ อย่างไรก็ตาม ใน BT มีกระแสของตัวพาประจุเล็กน้อยซึ่งสร้างกระแสความร้อนที่มีค่าเล็กน้อย โหมดนี้ใช้ในการป้องกันการโอเวอร์โหลดและไฟฟ้าลัดวงจรประเภทต่างๆ

ระบอบการปกครอง

ฐาน BT เชื่อมต่อผ่านตัวต้านทานต่อ K ตัวต้านทานจะรวมอยู่ในวงจร K หรือ E ซึ่งตั้งค่าปัจจุบัน (I) ผ่าน BT มักใช้ BR ในวงจร เนื่องจากช่วยให้ BT ทำงานที่ความถี่ใดก็ได้และในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่า

แผนการสลับ

เพื่อการใช้งานและการเชื่อมต่อ BT ที่ถูกต้อง คุณจำเป็นต้องทราบการจำแนกประเภทและประเภท การจำแนกประเภทของทรานซิสเตอร์สองขั้ว:

1. วัสดุการผลิต: เจอร์เมเนียม ซิลิกอน และอาร์เซนิโดแกลเลียม
2. คุณสมบัติการผลิต
3. กำลังไฟฟ้าที่กระจาย: พลังงานต่ำ (สูงสุด 0.25 W), ปานกลาง (0.25-1.6 W), กำลังสูง (มากกว่า 1.6 W)
4. ความถี่จำกัด: ความถี่ต่ำ (สูงถึง 2.7 MHz), ความถี่กลาง (2.7-32 MHz), ความถี่สูง (32-310 MHz), ไมโครเวฟ (มากกว่า 310 MHz)
5. วัตถุประสงค์ในการใช้งาน

วัตถุประสงค์การใช้งานของ BT แบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

1. การขยายเสียงความถี่ต่ำด้วยตัวเลขเสียงปกติและไม่เป็นมาตรฐาน (NiNNKSh)
2. ขยายความถี่สูงด้วย NiNNKSh
3. ขยายไมโครเวฟด้วย NiNNKSh
4. ขยายกำลังไฟฟ้าแรงสูงอันทรงพลัง
5. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความถี่สูงและสูงพิเศษ
6. อุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแรงสูงกำลังต่ำและกำลังสูง
7. พัลส์อันทรงพลังสำหรับค่า U สูง

นอกจากนี้ยังมีทรานซิสเตอร์สองขั้วประเภทดังกล่าว:

1. ป-น-ป.
2. น.พ.น.

มี 3 วงจรสำหรับเปิดทรานซิสเตอร์สองขั้วซึ่งแต่ละวงจรมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง:

1. ทั่วไป ข.
2. พล.อ.
3. พล.อ.

การเปิดเครื่องด้วยฐานร่วม (OB)

วงจรถูกนำไปใช้ที่ความถี่สูง ซึ่งช่วยให้สามารถใช้การตอบสนองความถี่ได้อย่างเหมาะสมที่สุด เมื่อเชื่อมต่อ BT หนึ่งตัวตามแบบแผนกับ OE จากนั้นกับ OB ความถี่ในการทำงานจะเพิ่มขึ้น รูปแบบการเชื่อมต่อนี้ใช้ในเครื่องขยายสัญญาณแบบเสาอากาศ ระดับเสียงที่ความถี่สูงจะลดลง

ข้อดี:

1. อุณหภูมิที่เหมาะสมและช่วงความถี่กว้าง (f)
2. สหราชอาณาจักรที่มีมูลค่าสูง

ข้อบกพร่อง:

1. ฉันได้รับต่ำ
2. อินพุตต่ำ R

คอมมอน-อีซีแอล สวิตชิ่ง (CE)

เมื่อเชื่อมต่อตามโครงร่างนี้ การขยายสัญญาณจะเกิดขึ้นใน U และ I วงจรสามารถขับเคลื่อนจากแหล่งเดียว มักใช้ในเครื่องขยายเสียง (P)

ข้อดี:

1. กำไรสูงสำหรับ I, U, P.
2. หนึ่งแหล่งจ่ายไฟ
3. ตัวแปรเอาต์พุต U จะกลับด้านเมื่อเทียบกับอินพุต

มันมีข้อเสียที่สำคัญ: ความเสถียรของอุณหภูมิต่ำสุดและลักษณะความถี่นั้นแย่กว่าเมื่อเชื่อมต่อกับ OB

การเปิดเครื่องด้วยตัวสะสมทั่วไป (OK)

อินพุต U ถูกถ่ายโอนกลับไปที่อินพุตอย่างสมบูรณ์ และ Ki จะคล้ายกันเมื่อเชื่อมต่อกับ OE แต่มีค่า U ต่ำ

สวิตช์ประเภทนี้ใช้เพื่อจับคู่การเรียงซ้อนที่สร้างบนทรานซิสเตอร์ หรือกับแหล่งสัญญาณอินพุตที่มีเอาต์พุต R สูง (ไมโครโฟนหรือปิ๊กอัพประเภทคอนเดนเซอร์) ข้อดีมีดังต่อไปนี้: ค่าอินพุตขนาดใหญ่และเอาต์พุต R ขนาดเล็กข้อเสียคือ U gain ต่ำ

ลักษณะสำคัญของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ลักษณะสำคัญของ BT:

1. ฉันได้รับ
2. อินพุตและเอาต์พุต R
3. ย้อนกลับ Ik-e
4. เวลาเปิดเครื่อง.
5. ความถี่ในการส่งสัญญาณ Ib.
6. ย้อนกลับ
7. ค่าสูงสุด I

แอปพลิเคชั่น

การใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้วเป็นที่แพร่หลายในทุกพื้นที่ของกิจกรรมของมนุษย์ ได้รับแอปพลิเคชันหลักของอุปกรณ์ในอุปกรณ์สำหรับการขยายสัญญาณ การสร้างสัญญาณไฟฟ้า และยังทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบสวิตช์ ใช้ในเพาเวอร์แอมป์ต่างๆ ในอุปกรณ์จ่ายไฟแบบธรรมดาและแบบสวิตชิ่งที่มีความสามารถในการปรับค่า U และ I ในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์

นอกจากนี้ มักใช้เพื่อสร้างการปกป้องผู้บริโภคจากการโอเวอร์โหลด ไฟกระชาก U และไฟฟ้าลัดวงจร มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และโลหะวิทยา

บทความที่คล้ายกัน: