Bipolarer Junction-Transistor oder BJT

1947 J. Barden, W. Bratterin und W. Shockley hat den Transistor erfunden. Der Begriff Transistor wurde von John R. Pierce gegeben. Anfangs wurde es als Festkörperversion der Vakuumtriode bezeichnet, der Begriff Transistor ist jedoch erhalten geblieben. Da wir das Thema durchgehen, werden wir hauptsächlich über den Transistor Bescheid wissen bipolarer Übergangstransistor oder BJT. Heutzutage hat die Verwendung von BJT's in Richtung abgenommenCMOS-Technologie beim Design von ICs. Der Worttransistor wird aus den Wörtern "Transfer" und "Resistor" abgeleitet. Er beschreibt den Betrieb eines BJT, d. Dieser Transistortyp besteht aus Halbleitern. Wir wissen, dass Silizium (Si) und Germanium (Ge) die Beispiele für Halbleiter sind.

Warum wird dies als Sperrschichttransistor bezeichnet? Die Antwort liegt hinter der Konstruktion. Wir wissen bereits, was Halbleiter vom p-Typ und vom n-Typ sind.

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Nun, bei diesem Transistortyp gibt es einen beliebigen TypHalbleiter sind zwischen dem anderen Halbleitertyp angeordnet. Zum Beispiel kann ein n-Typ zwischen zwei p-Halbleitern angeordnet sein oder ein p-Typ kann zwischen zwei n-Halbleitern angeordnet sein. Diese werden p-n-p- bzw. n-p-n-Transistoren genannt. Wir werden später darüber diskutieren. Nun, da es zwei Verbindungsstellen verschiedener Halbleitertypen gibt, wird dies als Sperrschichttransistor bezeichnet. Es wird als bipolar bezeichnet, da die Leitung sowohl durch Elektronen als auch durch Löcher erfolgt.

Definition von BJT

Ein bipolarer Übergangstransistor besteht aus drei AnschlüssenHalbleitervorrichtung, die aus zwei p-n-Übergängen besteht, die ein Signal verstärken oder vergrößern können. Es ist ein stromgesteuertes Gerät. Die drei Terminals des BJT sind die Basis, der Kollektor und der Emitter. Ein Signal mit kleiner Amplitude, wenn es an der Basis anliegt, steht in verstärkter Form am Kollektor des Transistors zur Verfügung. Dies ist die vom BJT bereitgestellte Verstärkung. Beachten Sie, dass zur Durchführung des Verstärkungsvorgangs eine externe Gleichstromquelle erforderlich ist.

Die grundlegenden Diagramme der beiden oben erwähnten Arten von bipolaren Sperrschichttransistoren sind unten angegeben.

Bipolarer Junction-Transistor oder BJT

Aus der obigen Abbildung ist ersichtlich, dass jeder BJT aus drei Teilen besteht, die als Emitter, Basis und Kollektor bezeichnet werden. JE und JC repräsentieren die Verbindung zwischen Emitter und Verbindung vonSammler. Nun ist es anfangs ausreichend zu wissen, dass die emittergestützte Verbindung in Vorwärtsrichtung und die Kollektor-Basisverbindungen in Rückwärtsrichtung sind. Im nächsten Thema werden die zwei Arten dieser Transistoren beschrieben.

N-P-N Bipolarer Übergangstransistor

Wie vor in begonnen n-p-n-Bipolartransistor Ein Halbleiter vom p-Typ befindet sich zwischen zwei Halbleitern vom n-Typ. Das Diagramm unter einem n-p-n-Transistor ist gezeigt


Jetzt ichE, ICHC ist Emitterstrom bzw. Sammelstrom und VEB und VCB sind Emitter-Basisspannung bzw. Kollektor-Basisspannung. Konventionell gilt für den Emitter-, Basis- und Kollektorstrom IE, ICHB und ichC Strom geht in den Transistor das Vorzeichen derStrom wird als positiv angenommen und wenn der Strom vom Transistor ausgeht, wird das Vorzeichen als negativ angenommen. Wir können die verschiedenen Ströme und Spannungen innerhalb des n-p-n-Transistors tabellieren.

TransistortypichEichBichCVEBVCBVCE
n-p-n-++-++

P-N-P Bipolarer Übergangstransistor

Ähnlich für p-n-p-Bipolartransistor Ein Halbleiter vom n-Typ ist zwischen zwei Halbleitern vom p-Typ angeordnet. Das Diagramm eines p-n-p-Transistors ist unten gezeigt


Bei p-n-p-Transistoren tritt Strom in dieTransistor durch den Emitteranschluss. Wie bei jedem bipolaren Übergangstransistor ist der Emitter-Basis-Übergang in Durchlassrichtung vorgespannt und der Kollektor-Basis-Übergang ist in Sperrichtung vorgespannt. Wir können den Emitter-, Basis- und Kollektorstrom sowie die Emitter-Basis-, Kollektor-Basis- und Kollektor-Emitterspannung auch für p-n-p-Transistoren tabellarisch anzeigen.

TransistortypichEichBichCVEBVCBVCE
p - n - p+--+--

Arbeitsprinzip von BJT

Die Figur zeigt einen n-p-n-Transistor, der in der Vorspannung vorgespannt istaktiver Bereich (siehe Transistorvorspannung), ist der BE-Übergang in Durchlassrichtung vorgespannt, während der CB-Übergang in entgegengesetzter Richtung vorgespannt ist. Die Breite des Verarmungsbereichs des BE-Übergangs ist klein im Vergleich zu der des CB-Übergangs. Die Vorwärtsspannung am BE-Übergang verringert das Barrierepotential und bewirkt, dass die Elektronen vom Emitter zur Basis fließen. Da die Basis dünn und leicht dotiert ist, besteht sie aus sehr wenigen Löchern, sodass einige der Elektronen des Emitters (etwa 2%) mit den im Basisbereich vorhandenen Löchern rekombinieren und aus dem Basisanschluss herausfließen. Dies stellt den Basisstrom dar, er fließt aufgrund der Rekombination von Elektronen und Löchern (Beachten Sie, dass die Richtung des konventionellen Stromflusses der Flussrichtung der Elektronen entgegengesetzt ist). Die verbleibende große Anzahl von Elektronen wird den in Sperrrichtung vorgespannten Kollektorübergang kreuzen, um den Kollektorstrom zu bilden. So durch KCL,


Der Basisstrom ist im Vergleich zum Emitter- und Kollektorstrom sehr klein.

Die Majoritätsladungsträger sind hier Elektronen. Der Betrieb eines p-n-p-Transistors ist der gleiche wie beim n-p-n, der einzige Unterschied besteht darin, dass die Majoritätsladungsträger Löcher anstelle von Elektronen sind. Nur ein kleiner Teilstrom fließt aufgrund von Majoritätsladungsträgern und der größte Teil der Stromflüsse aufgrund von Minoritätsladungsträgern in einem BJT. Daher werden sie als Minderheitsträgergeräte bezeichnet.

Äquivalente Schaltung von BJT

Ein p-n-Übergang wird durch eine Diode dargestellt. Da ein Transistor zwei p-n-Übergänge aufweist, entspricht er zwei hintereinander geschalteten Dioden. Dies wird als Zwei-Dioden-Analogie des BJT bezeichnet.

Eigenschaften der bipolaren Junction-Transistoren

Die drei Teile eines BJT sind Kollektor, Emitter und Basis. Bevor Sie über das wissen Eigenschaften des bipolaren Sperrschichttransistorsmüssen wir die Betriebsmodi für diese Art von Transistoren kennen. Die Modi sind

  1. Common Base (CB) -Modus
  2. Common Emitter (CE) -Modus
  3. Common Collector (CC) -Modus

Alle drei Arten von Modi werden unten gezeigt


Nun kommen wir zu den Eigenschaften von BJTsind unterschiedliche Merkmale für verschiedene Betriebsarten. Charakteristiken sind nichts anderes als die grafischen Formen der Beziehungen zwischen verschiedenen Strom- und Spannungsvariablen des Transistors. Die Eigenschaften für p-n-p-Transistoren sind für verschiedene Modi und verschiedene Parameter angegeben.

Gemeinsame Basismerkmale

Eingabemerkmale

Für den p-n-p-Transistor ist der Eingangsstrom der Emitterstrom (IE) und die Eingangsspannung ist die Kollektor-Basisspannung (VCB).

Eigenschaften des p-n-p-Transistors

Da der Emitter-Basis-Übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, ist der Graph von IE Vs VEB ist ähnlich der Durchlasscharakteristik einer p-n-Diode. ichE steigt für festes VEB wenn VCB erhöht sich.

Ausgabemerkmale

Die Ausgangscharakteristik zeigt die Beziehung zwischen Ausgangsspannung und Ausgangsstrom IC ist der Ausgangsstrom und die Kollektor-Basis-Spannung und der Emitterstrom IE ist der Eingangsstrom und arbeitet als Parameter. Die folgende Abbildung zeigt die Ausgangseigenschaften eines pnp-Transistors im CB-Modus.

Eigenschaften des p-n-p-Transistors

Wie wir für p-n-p-Transistoren I wissenE und VEB sind positiv und ichC, ICHB, VCB sind negativ. Dies sind drei Bereiche in der Kurve, der Sättigungsbereich des aktiven Bereichs und der Grenzbereich. Der aktive Bereich ist der Bereich, in dem der Transistor normal arbeitet. Hier ist die Emitterverbindung in Sperrichtung vorgespannt. Nun ist der Sättigungsbereich der Bereich, in dem beide Emitter-Kollektorübergänge vorwärts vorgespannt sind. Und schließlich ist der Sperrbereich der Bereich, in dem sowohl die Emitter- als auch die Kollektorübergänge in Sperrichtung vorgespannt sind.

Allgemeine Emittereigenschaften

Eingabeeigenschaften
ichB (Basisstrom) ist der Eingangsstrom VSEIN (Basis - Emitter - Spannung) ist die Eingangsspannung für den CE - Modus (Common Emitter). Die Eingabeeigenschaften für den CE-Modus sind also die Beziehung zwischen IB und VSEIN mit VCE als Parameter. Die Eigenschaften werden unten gezeigt


Die typischen CE-Eingangscharakteristiken sind denen einer p-n-Diode in Durchlassrichtung vorgespannt. Aber als VCB erhöht sich die Basisbreite.
Ausgabemerkmale
Die Ausgangscharakteristik für den CE-Modus ist die Kurve oder der Graph zwischen dem Kollektorstrom (IC) und Kollektor - Emitter - Spannung (VCE) wenn der Basisstrom IB ist der Parameter. Die Eigenschaften sind in der Abbildung dargestellt.
Eigenschaften des pnp-Transistors

Wie die Ausgabeeigenschaften der BasisDer Transistor-CE-Modus hat auch drei Bereiche mit der Bezeichnung (i) aktiver Bereich, (ii) Sperrbereiche und (iii) Sättigungsbereich. Der aktive Bereich weist einen Kollektorbereich auf, der in Sperrichtung vorgespannt ist, und der Emitterübergang ist in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Für den Sperrbereich ist der Emitterübergang leicht in Sperrichtung vorgespannt und der Kollektorstrom ist nicht vollständig gesperrt. Und schließlich sind für den Sättigungsbereich sowohl der Kollektor als auch der Emitterübergang vorwärts vorgespannt.

Anwendung von BJT

BJTs werden in diskreten Schaltkreisen verwendet,zur Verfügbarkeit vieler Arten und offensichtlich wegen seines hohen Transkonduktanzens und Ausgangswiderstandes, der besser ist als der MOSFET. BJTs eignen sich auch für Hochfrequenzanwendungen. Deshalb werden sie in Funkfrequenzen für drahtlose Systeme verwendet. Eine andere Anwendung von BJT kann als Kleinsignalverstärker, Metall-Proximity-Fotozelle usw. angegeben werden.

Bipolarer Junction-Transistorverstärker

Um das Konzept von zu verstehen Bipolarer Junction-TransistorverstärkerWir sollten zuerst das Diagramm eines p-n-p-Transistors durchsehen.

Bipolarer Junction-Transistorverstärker

Wenn nun die Eingangsspannung etwas geändert wird, sagen wir ΔVich der Emitter-Basis-Spannung ändert die Barrierenhöhe und den Emitterstrom um ΔIE. Diese Änderung des Emitterstroms entwickelt einen Spannungsabfall ΔVO über dem Lastwiderstand RL, woher,

ΔVO gibt die Ausgangsspannung des Verstärkers an. Es gibt ein negatives Vorzeichen, da der Kollektorstrom einen Spannungsabfall über R ergibtL mit entgegengesetzter Polarität zur Referenzpolarität. Die Spannungsverstärkung AV für den Verstärker ist das Verhältnis zwischen den Ausgangsspannungen ΔV gegebenO auf die Eingangsspannung ΔVich, so,


nennt man das aktuelle Verstärkungsverhältnis derTransistor. Aus dem oben gezeigten Darstellungsdiagramm können wir ersehen, dass eine Erhöhung der Emitterspannung die Durchlassvorspannung an der Emitterverbindung reduziert, wodurch der Kollektorstrom abnimmt. Es zeigt an, dass die Ausgangsspannung und die Eingangsspannung in Phase sind. Nun ist schließlich die Leistungsverstärkung Ap des Transistors das Verhältnis zwischen der Ausgangsleistung und der Eingangsleistung

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