బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు

ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు: పదం «బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్» ఈ ట్రాన్సిస్టర్లు రెండు రకాల ఛార్జ్ క్యారియర్లు ఉపయోగిస్తారు వాస్తవం సంబంధించినది. ట్రాన్సిస్టర్ల తయారీకి, అదే సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు ఉపయోగించబడతాయి డయోడ్లు.

బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు సెమీకండక్టర్లతో తయారు చేయబడిన మూడు-పొర సెమీకండక్టర్ నిర్మాణాన్ని ఉపయోగిస్తాయి వివిధ విద్యుత్ వాహకత రెండు p — n జంక్షన్‌లు ప్రత్యామ్నాయ రకాల విద్యుత్ వాహకతతో సృష్టించబడతాయి (p — n — p లేదా n — p — n).

బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు నిర్మాణాత్మకంగా ప్యాక్ చేయబడవు (Fig. 1, a) (ఉదాహరణకు, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లలో భాగంగా ఉపయోగం కోసం) మరియు ఒక సాధారణ సందర్భంలో మూసివేయబడతాయి (Fig. 1, b). బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క మూడు పిన్‌లను బేస్, కలెక్టర్ మరియు ఎమిటర్ అంటారు.

అన్నం. 1. బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్: a) ప్యాకేజీ లేని p-n-p-నిర్మాణాలు, b) ప్యాకేజీలో n-p-n-నిర్మాణాలు

సాధారణ ముగింపుపై ఆధారపడి, మీరు బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ కోసం మూడు కనెక్షన్ పథకాలను పొందవచ్చు: ఒక సాధారణ బేస్ (OB), ఒక సాధారణ కలెక్టర్ (OK) మరియు ఒక సాధారణ ఉద్గారిణి (OE). ఒక సాధారణ-బేస్ సర్క్యూట్లో ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ను పరిశీలిద్దాం (Fig. 2).

అన్నం. 2. బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్కీమాటిక్

ఉద్గారిణి బేస్ క్యారియర్‌లను బేస్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేస్తుంది (బట్వాడా చేస్తుంది), మా n-రకం సెమీకండక్టర్ పరికరం ఉదాహరణలో, ఇవి ఎలక్ట్రాన్‌లుగా ఉంటాయి. మూలాలు E2 >> E1గా ఎంపిక చేయబడ్డాయి. రెసిస్టర్ రీ ఓపెన్ p — n జంక్షన్ యొక్క కరెంట్‌ను పరిమితం చేస్తుంది.

E1 = 0 వద్ద, కలెక్టర్ నోడ్ ద్వారా కరెంట్ తక్కువగా ఉంటుంది (మైనారిటీ క్యారియర్‌ల కారణంగా), దీనిని ప్రారంభ కలెక్టర్ కరెంట్ Ik0 అంటారు. E1> 0 అయితే, ఎలక్ట్రాన్లు ఉద్గారిణి యొక్క p — n జంక్షన్‌ను అధిగమించి (E1 ముందుకు దిశలో ఆన్ అవుతుంది) మరియు కోర్ రీజియన్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది.

బేస్ అధిక నిరోధకతతో (మలినాలను తక్కువ గాఢతతో) తయారు చేస్తారు, కాబట్టి బేస్లో రంధ్రాల ఏకాగ్రత తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, బేస్‌లోకి ప్రవేశించే కొన్ని ఎలక్ట్రాన్‌లు దాని రంధ్రాలతో తిరిగి కలిసి, బేస్ కరెంట్ Ibని ఏర్పరుస్తాయి. అదే సమయంలో, ఎమిటర్ జంక్షన్ కంటే E2 వైపున ఉన్న కలెక్టర్ p — n జంక్షన్‌లో చాలా బలమైన ఫీల్డ్ పనిచేస్తుంది, ఇది కలెక్టర్‌కు ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆకర్షిస్తుంది. అందువల్ల, చాలా ఎలక్ట్రాన్లు కలెక్టర్‌కు చేరుకుంటాయి.

ఉద్గారిణి మరియు కలెక్టర్ ప్రవాహాలు సంబంధిత ఉద్గారిణి ప్రస్తుత బదిలీ గుణకం

Ukb వద్ద = const.

ఆధునిక ట్రాన్సిస్టర్‌లకు ఎల్లప్పుడూ ∆Ik < ∆Ie, మరియు a = 0.9 — 0.999.

పరిగణించబడిన పథకంలో Ik = Ik0 + aIe »Ie. అందువల్ల, సర్క్యూట్ కామన్ బేస్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ తక్కువ ప్రస్తుత నిష్పత్తిని కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, ఇది చాలా అరుదుగా ఉపయోగించబడుతుంది, ప్రధానంగా అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాలలో, వోల్టేజ్ లాభం పరంగా ఇది ఇతరులకు ప్రాధాన్యతనిస్తుంది.

బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రాథమిక స్విచింగ్ సర్క్యూట్ ఒక సాధారణ ఉద్గారిణి సర్క్యూట్ (Fig. 3).

అన్నం. 3. సాధారణ ఉద్గారిణితో పథకం ప్రకారం బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌పై మారడం

ఆమె కోసం కిర్చోఫ్ యొక్క మొదటి చట్టం మనం Ib = Ie — Ik = (1 — a) Ie — Ik0 అని వ్రాయవచ్చు.

1 — a = 0.001 — 0.1 ఇచ్చినట్లయితే, మనకు Ib << Ie » Ik ఉంది.

బేస్ కరెంట్‌కు కలెక్టర్ కరెంట్ నిష్పత్తిని కనుగొనండి:

ఈ సంబంధాన్ని బేస్ కరెంట్ ట్రాన్స్‌ఫర్ కోఎఫీషియంట్ అంటారు... a = 0.99 వద్ద, మనకు b = 100 వస్తుంది. బేస్ సర్క్యూట్‌లో సిగ్నల్ సోర్స్ చేర్చబడితే, అదే సిగ్నల్, అయితే ప్రస్తుత b సమయాల ద్వారా విస్తరించబడుతుంది. కలెక్టర్ సర్క్యూట్, సిగ్నల్ సోర్స్ వోల్టేజ్ కంటే రెసిస్టర్ Rk అంతటా వోల్టేజీని ఏర్పరుస్తుంది...

పల్సెడ్ మరియు DC కరెంట్‌లు, పవర్‌లు మరియు వోల్టేజ్‌ల విస్తృత శ్రేణిలో బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను అంచనా వేయడానికి మరియు బయాస్ సర్క్యూట్‌ను లెక్కించేందుకు, మోడ్, ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్ట్-ఆంపియర్ లక్షణాల కుటుంబాలను స్థిరీకరించండి (VAC).

ఇన్‌పుట్ I — V లక్షణాల కుటుంబం Uk = const, fig వద్ద ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ Ubeపై ఇన్‌పుట్ కరెంట్ (బేస్ లేదా ఎమిటర్) ఆధారపడటాన్ని ఏర్పాటు చేస్తుంది. 4, a. ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఇన్‌పుట్ I — V లక్షణాలు ప్రత్యక్ష కనెక్షన్‌లో డయోడ్ యొక్క I — V లక్షణాలకు సమానంగా ఉంటాయి.

అవుట్‌పుట్ I — V లక్షణాల కుటుంబం ఒక నిర్దిష్ట బేస్ లేదా ఉద్గారిణి కరెంట్ (సాధారణ ఉద్గారిణి లేదా సాధారణ బేస్‌తో సర్క్యూట్‌పై ఆధారపడి), అంజీర్‌లో వోల్టేజ్‌పై కలెక్టర్ కరెంట్ యొక్క ఆధారపడటాన్ని ఏర్పాటు చేస్తుంది. 4, బి.

అన్నం. 4. బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణాలు: a — ఇన్‌పుట్, b — అవుట్‌పుట్

ఎలక్ట్రికల్ n-p జంక్షన్‌తో పాటు, స్కాట్కీ మెటల్-సెమీకండక్టర్-బారియర్ జంక్షన్ హై-స్పీడ్ సర్క్యూట్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. అటువంటి పరివర్తనలలో, బేస్‌లో ఛార్జీల సంచితం మరియు పునశ్శోషణం కోసం సమయం కేటాయించబడదు మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ అవరోధ కెపాసిటెన్స్ యొక్క రీఛార్జ్ రేటుపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది.

అన్నం. 5. బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు

బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ల పారామితులు

ట్రాన్సిస్టర్‌ల గరిష్టంగా అనుమతించదగిన ఆపరేటింగ్ మోడ్‌లను అంచనా వేయడానికి ప్రధాన పారామితులు ఉపయోగించబడతాయి:

1) గరిష్టంగా అనుమతించదగిన కలెక్టర్-ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ (వివిధ ట్రాన్సిస్టర్‌ల కోసం Uke max = 10 — 2000 V),

2) గరిష్టంగా అనుమతించదగిన కలెక్టర్ పవర్ వెదజల్లడం Pk max - అతని ప్రకారం, ట్రాన్సిస్టర్‌లు తక్కువ-శక్తి (0.3 W వరకు), మీడియం-పవర్ (0.3 - 1.5 W) మరియు అధిక-శక్తి (1, 5 W కంటే ఎక్కువ)గా విభజించబడ్డాయి. మధ్యస్థ మరియు అధిక శక్తి ట్రాన్సిస్టర్‌లు తరచుగా ప్రత్యేక హీట్‌సింక్‌తో అమర్చబడి ఉంటాయి - హీట్‌సింక్,

3) గరిష్టంగా అనుమతించదగిన కలెక్టర్ కరెంట్ Ik గరిష్టం — 100 A మరియు అంతకంటే ఎక్కువ,

4) కరెంట్ ట్రాన్స్మిషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ fgr (h21 ఏకత్వానికి సమానంగా మారే ఫ్రీక్వెన్సీ), బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు దాని ప్రకారం విభజించబడ్డాయి:

• తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ కోసం - 3 MHz వరకు,

• మధ్యస్థ పౌనఃపున్యం - 3 నుండి 30 MHz వరకు,

• అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ - 30 నుండి 300 MHz వరకు,

• అల్ట్రా-హై ఫ్రీక్వెన్సీ - 300 MHz కంటే ఎక్కువ.

సాంకేతిక శాస్త్రాల వైద్యుడు, ప్రొఫెసర్ L.A. పొటాపోవ్