什麼是雙極晶體管以及存在哪些開關電路

半導體器件 (SS) 的使用在無線電電子學中很普遍。因此，各種設備的尺寸已經減小。雙極晶體管得到了廣泛的應用，由於某些特性，它的功能比簡單的場效應晶體管更廣泛。要了解為什麼需要它以及在什麼條件下使用它，有必要考慮它的工作原理、連接方法和分類。

裝置及工作原理

晶體管是由 3 個電極組成的電子半導體，其中一個是控制電極。雙極型晶體管與極性晶體管的不同之處在於存在兩種類型的電荷載流子（負和正）。

負電荷是從晶格外殼釋放的電子。形成正電荷或空穴來代替釋放的電子。

雙極晶體管 (BT) 的器件非常簡單，儘管它具有多功能性。它由 3 層導電類型組成：發射極 (E)、基極 (B) 和集電極 (K)。

發射極（源自拉丁語“釋放”）是一種半導體結，其主要功能是將電荷注入基極。集電極（來自拉丁語“collector”）用於接收發射極的電荷。底座是控制電極。

發射極和集電極層幾乎相同，只是為了改善PCB的特性而添加雜質的程度不同。添加雜質稱為摻雜。對於集電極層（CL），摻雜被弱表達以增加集電極電壓（Uk）。發射極半導體層被重摻雜以增加反向允許擊穿U並改善載流子注入基極層（電流傳輸係數增加-Kt）。基層被輕摻雜以提供更大的電阻 (R)。

基極和發射極之間的過渡面積小於 K-B。由於面積的不同，出現了Kt的提高。在 PCB 運行期間，K-B 轉換通過反向偏置開啟，以釋放熱量 Q 的主要部分，這些熱量被消散並提供更好的晶體冷卻。

BT 的速度取決於基層 (BS) 的厚度。這種相關性是一個反比例變化的值。厚度更小 - 速度更快。這種依賴性與電荷載體的飛行時間有關。然而，與此同時，Uk 下降。

發射極和 K 之間流過強電流，稱為電流 K (Ik)。在 E 和 B 之間流過小電流 - 電流 B (Ib)，用於控制。當 Ib 改變時，Ik 也會改變。

該晶體管有兩個 p-n 結：E-B 和 K-B。模式激活時，E-B 接正向偏壓，CB 接反向偏壓。由於 E-B 躍遷處於開放狀態，負電荷（電子）流入 B。之後，它們與空穴部分複合。然而，由於 B 的低合法性和厚度，大部分電子到達 K-B。

在 BS 中，電子是次要的電荷載流子，電磁場幫助它們克服 K-B 躍遷。隨著 Ib 的增加，E-B 開口將擴大，更多的電子將在 E 和 K 之間運行。在這種情況下，將出現低幅度信號的顯著放大，因為 Ik 大於 Ib。

為了更容易理解雙極型晶體管工作的物理意義，有必要將其與一個很好的例子聯繫起來。必須假定抽水的泵為電源，水龍頭為晶體管，水為Ik，水龍頭手柄的轉動度數為Ib。要增加壓力，您需要輕輕轉動水龍頭 - 以執行控制動作。根據這個例子，我們可以總結出一個簡單的軟件操作原理。

然而，隨著 K-B 躍遷中 U 的顯著增加，會發生碰撞電離，從而導致雪崩電荷倍增。當與隧道效應相結合時，該過程會產生電擊穿，並且隨著時間的增加，會產生熱擊穿，從而禁用 PP。由於通過集電極輸出的電流顯著增加，有時會發生熱擊穿而沒有電擊穿。

此外，當 U 變為 K-B 和 E-B 時，這些層的厚度發生變化，如果 B 很薄，則發生閉合效應（也稱為穿孔 B），其中過渡 K-B 和 E-B 相連。由於這種現象，PP 停止履行其職能。

操作模式

雙極型晶體管可以在 4 種模式下工作：

1. 積極的。
2. 截止值 (RO)。
3. 飽和度 (PH)。
4. 屏障（RB）。

BT 的活動模式是正常 (NAR) 和反向 (IAR)。

正常活動模式

在這種模式下，U 在 E-B 結處流動，它是直接的，稱為 E-B 電壓（Ue-b）。該模式被認為是最佳的，並在大多數方案中使用。躍遷 E 將電荷注入基區，這些電荷向集電極移動。後者加速充電，產生助推效應。

反向活動模式

在這種模式下，K-B 轉換是開放的。 BT的工作方向相反，即空穴電荷載流子從K注入，經過B，它們被E躍遷收集。PP的放大特性較弱，BT很少用於這種模式。

飽和模式

在 PH，兩個轉換都是開放的。當 E-B 和 K-B 正向連接外部源時，BT 將在運載火箭中工作。 E 和 K 結的擴散電磁場被外部源產生的電場削弱。其結果是，勢壘能力降低，主電荷載流子的擴散能力受到限制。將開始從 E 和 K 向 B 注入空穴。這種模式主要用於模擬技術，但在某些情況下可能會有例外。

截止模式

在此模式下，BT 完全關閉，無法傳導電流。然而，在 BT 中，少量載流子的流動微不足道，這會產生小值的熱電流。該模式用於各種類型的過載和短路保護。

屏障制度

BT 基極通過一個電阻器連接到 K。K 或 E 電路中包含一個電阻器，它設置通過 BT 的電流值 (I)。 BR 常用於電路中，因為它允許 BT 在任何頻率和更大的溫度範圍內工作。

切換方案

為了正確使用和連接BT，您需要知道它們的分類和類型。雙極晶體管的分類：

1. 生產材料：鍺、矽和砷化鎵。
2. 製造特點。
3. 耗散功率：低功率（最高0.25 W）、中（0.25-1.6 W）、強（1.6 W以上）。
4. 限制頻率：低頻（最高2.7 MHz）、中頻（2.7-32 MHz）、高頻（32-310 MHz）、微波（大於310 MHz）。
5. 功能目的。

BT的功能用途分為以下幾種：

1. 用歸一化和非歸一化噪聲係數 (NiNNKSh) 放大低頻信號。
2. 用 NiNNKSh 放大高頻。
3. 用 NiNNKSh 放大微波。
4. 放大強大的高壓。
5. 高頻和超高頻發生器。
6. 小功率和大功率高壓開關器件。
7. 用於高 U 值的強大脈衝。

此外，還有這種類型的雙極晶體管：

1. P-n-p。
2. N-p-n。

開啟雙極晶體管的電路有 3 種，各有優缺點：

1. B將軍
2. E將軍
3. K將軍

使用公共底座 (OB) 開啟

該電路適用於高頻，允許最佳使用頻率響應。當按照該方案連接一個BT與OE，再與OB連接時，其工作頻率會增加。這種連接方案用於天線型放大器。高頻下的噪音水平降低。

優點：

1. 最佳溫度和寬頻率範圍 (f)。
2. 高價值的英國。

缺陷：

1. 低增益。
2. 低輸入 R。

共射極開關 (CE)

根據該方案連接時，U 和 I 發生放大。電路可以由單一電源供電。常用於功率放大器（P）。

優點：

1. I、U、P 的高增益。
2. 一個電源。
3. 輸出變量 U 相對於輸入取反。

它有顯著的缺點：最低溫度穩定性和頻率特性比與OB連接時差。

使用公共收集器開啟 (OK)

輸入 U 完全轉回輸入，與 OE 連接時 Ki 類似，但 U 為低電平。

這種類型的開關用於匹配晶體管上的級聯，或與具有高輸出 R（電容式麥克風或拾音器）的輸入信號源匹配。優點包括：輸入值大，輸出 R 值小。缺點是 U 增益低。

雙極晶體管的主要特性

BT的主要特點：

1. 我有所收穫。
2. 輸入和輸出 R。
3. 反向 Ik-e。
4. 開機時間。
5. 傳輸頻率 Ib。
6. 反向 Ik。
7. 最大 I 值。

應用

雙極晶體管的使用廣泛應用於人類活動的所有領域。該器件的主要應用是在接收器件中用於放大、產生電信號，也可用作開關元件。它們用於各種功率放大器，普通電源和開關電源，能夠調整 U 和 I 的值，在計算機技術中。

此外，它們通常用於構建各種消費者保護，防止過載、U 浪湧和短路。它們廣泛用於採礦和冶金行業。

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