바이폴라 트랜지스터 란 무엇이며 스위칭 회로는 무엇입니까

반도체 장치(SSD)의 사용은 무선 전자 제품에서 널리 퍼져 있습니다. 이것은 다양한 장치의 크기를 줄였습니다. 바이폴라 트랜지스터는 기능이 단순한 전계 효과 트랜지스터의 기능보다 넓기 때문에 널리 사용됩니다. 어떤 용도로 어떤 조건에서 사용되는지 이해하려면 작동 원리, 연결 방법 및 분류를 고려해야합니다.

설계 및 작동 원리

트랜지스터는 3개의 전극으로 구성된 전자 반도체이며 그 중 하나가 제어 전극입니다. 바이폴라 트랜지스터는 두 가지 유형의 전하 캐리어(음수 및 양수)가 있는 경우 극성 트랜지스터와 다릅니다.

음전하는 결정 격자의 외부 껍질에서 방출되는 전자를 나타냅니다. 방출된 전자 대신 양전하 또는 정공이 형성됩니다.

바이폴라 트랜지스터(BT)의 설계는 그 다양성에도 불구하고 매우 간단합니다.에미터(E), 베이스(B), 컬렉터(C)의 3가지 도체 유형 레이어로 구성됩니다.

에미터(라틴어 "방출"에서)는 베이스에 전하를 주입하는 것이 주요 기능인 반도체 접합 유형입니다. 수집기("수집기"의 라틴어)는 이미 터 요금을 받는 역할을 합니다. 베이스는 제어 전극입니다.

에미터와 컬렉터 층은 거의 동일하지만 센서의 특성을 향상시키기 위해 불순물을 첨가하는 정도가 다릅니다. 불순물을 첨가하는 것을 도핑이라고 합니다. 컬렉터층(CL)은 도핑이 약하게 표현되어 컬렉터 전압(Uk)을 증가시킨다. 에미터 반도체 층은 항복의 역 허용 U를 증가시키고 베이스 층으로의 캐리어 주입을 개선하기 위해 고농도로 도핑됩니다(전류 전달 계수 - Kt 증가). 베이스 레이어는 더 많은 저항(R)을 제공하기 위해 약하게 도핑됩니다.

베이스와 이미 터 사이의 전환은 K-B보다 면적이 작습니다. 면적의 차이가 Kt를 향상시키는 것입니다. K-B 접합은 역 바이어스로 스위치 온되어 대부분의 열 Q를 방출하며, 이는 발산되고 크리스탈의 더 나은 냉각을 제공합니다.

BT의 성능은 베이스 레이어(BS)의 두께에 따라 달라집니다. 이 종속성은 반비례 관계에 따라 달라지는 값입니다. 두께가 얇을수록 성능이 빨라집니다. 이 의존성은 전하 캐리어의 운송 시간과 관련이 있습니다. 그러나 동시에 영국은 감소합니다.

K 전류(Ik)라고 하는 이미터와 K 사이에 강한 전류가 흐릅니다. E와 B 사이에는 제어에 사용되는 B 전류(Ib)라는 작은 전류가 흐릅니다. Ib가 변경되면 Ik도 변경됩니다.

트랜지스터에는 E-B와 K-B라는 두 개의 pn 접합이 있습니다. 활성 상태일 때 E-B는 순방향 바이어스로 연결되고 K-B는 역방향 바이어스로 연결됩니다.E-B 접합이 열려 있기 때문에 음전하(전자)가 B로 흐릅니다. 그 후에 정공과 부분적인 재결합이 발생합니다. 그러나 B의 작은 도핑과 두께 때문에 대부분의 전자가 K-B에 도달합니다.

BS에서 전자는 비필수 전하 캐리어이며 전자기장은 K-B 전이를 극복하는 데 도움이 됩니다. Ib가 증가함에 따라 E-B 개방이 넓어지고 E와 K 사이에 더 많은 전자가 흐르게 됩니다. 이 경우 Ik가 Ib보다 크기 때문에 저진폭 신호가 크게 증폭됩니다.

바이폴라형 트랜지스터의 물리적 의미를 좀 더 쉽게 이해하기 위해서는 명확한 예와 연관시킬 필요가 있다. 물을 펌핑하는 펌프는 전원, 수도꼭지는 트랜지스터, 물은 Ik, 탭 손잡이의 회전 정도는 Ib라고 가정해야 합니다. 머리를 높이려면 탭을 약간 돌려서 제어 작업을 수행해야 합니다. 예제를 기반으로 PP 작동의 간단한 원리에 대해 결론을 내릴 수 있습니다.

그러나 K-B 접합부에서 U가 크게 증가하면 충격 이온화가 발생할 수 있으며, 그 결과 전하의 눈사태 증식이 발생합니다. 터널 효과와 결합될 때 이 프로세스는 전기 및 시간이 지남에 따라 열 파괴를 발생시켜 BC를 작동 불능 상태로 만듭니다. 때때로 열 파괴는 컬렉터 출력을 통한 전류의 상당한 증가의 결과로 전기적 파괴 없이 발생합니다.

또한 U가 K-B와 E-B에서 변하면 이들 층의 두께가 변하고 B가 얇으면 K-B와 E-B 접합이 연결되는 보잉 효과(B puncture라고도 함)가 있습니다. 이 현상의 결과로 PP는 기능을 수행하지 않습니다.

작동 모드

바이폴라형 트랜지스터는 4가지 모드로 작동할 수 있습니다.

1. 활동적인.
2. 컷오프(RO).
3. 채도(SS).
4. 장벽(RB).

BT의 활성 모드는 정상(NAR) 및 역(IAR)일 수 있습니다.

일반 활성 모드

이 모드에서는 E-B 접합부에서 직접적으로 E-B 전압(Ue-B)이라고 하는 U가 흐릅니다. 모드는 최적으로 간주되며 대부분의 회로에서 사용됩니다. E 접합은 베이스 영역에 전하를 주입하여 콜렉터로 이동합니다. 후자는 충전을 가속화하여 이득 효과를 만듭니다.

역 활성 모드

이 모드에서는 K-B 접합이 열립니다. BT는 반대 방향으로 작동합니다. 즉, K에서 B를 통과하는 정공 전하 캐리어의 주입이 있습니다. 이들은 E 전이에 의해 수집됩니다. BT의 게인 특성은 약하고 BT는 이 모드에서 거의 사용되지 않습니다.

채도 모드.

PH에서는 두 접점이 모두 열려 있습니다. E-B와 K-B가 외부 소스에 순방향으로 연결되면 BT는 PH에서 작동합니다. E 및 K 접합의 확산 전자기장은 외부 소스에 의해 생성된 전기장에 의해 감쇠됩니다. 그 결과, 장벽 능력이 감소하고 주요 전하 캐리어의 확산 능력이 제한됩니다. E 및 K 접합부에서 B로의 정공 주입이 시작됩니다. 이 모드는 주로 아날로그 기술에서 사용되지만 경우에 따라 예외가 있을 수 있습니다.

컷오프 모드

이 모드에서 BT는 완전히 닫히고 전류를 전도할 수 없습니다. 그러나 BT에는 중요하지 않은 전하 캐리어의 중요하지 않은 플럭스가 있어 작은 값의 열 전류를 생성합니다. 이 모드는 다양한 유형의 과부하 및 단락 보호에 사용됩니다.

배리어 모드

PD의 베이스는 저항을 통해 K에 연결됩니다. 저항은 PD를 통과하는 전류(I)의 양을 설정하는 K 또는 E 회로에 포함됩니다. BR은 BT가 모든 주파수와 더 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있도록 하기 때문에 회로에 자주 사용됩니다.

배선도

PD의 올바른 적용 및 배선을 위해서는 분류 및 유형을 알아야 합니다. 양극성 트랜지스터의 분류:

1. 제조 재료: 게르마늄, 실리콘 및 비소 갈륨.
2. 제작 기능.
3. 전력 손실: 저전력(최대 0.25W), 중간 전력(0.25-1.6W), 고전력(1.6W 이상).
4. 주파수 제한: 저주파(최대 2.7MHz), 중간 주파수(2.7-32MHz), 고주파(32-310MHz), 초고주파(310MHz 이상).
5. 기능적 목적.

BT의 기능적 목적은 다음과 같은 유형으로 나뉩니다.

1. 정규화 및 비정규화 잡음 지수(NNNKNSH)가 있는 저주파 증폭기.
2. NiNKNSH가 있는 고주파 증폭기.
3. NiNNFSH로 초고주파 증폭.
4. 강력한 고전압 증폭기.
5. 고주파 및 초고주파 발생기.
6. 저전력 및 고전력 고전압 스위칭.
7. 높은 U 값 작동을 위한 펄스 고전력.

또한 다음과 같은 유형의 바이폴라 트랜지스터가 있습니다.

1. 피앤피.
2. 엔피엔.

바이폴라 트랜지스터를 전환하기 위한 3개의 회로가 있으며 각각 장단점이 있습니다.

1. 장군 B.
2. 커먼 E.
3. 커먼 K.

공통 베이스(CB) 스위칭

회로는 고주파에서 사용되므로 주파수 응답을 최적으로 사용할 수 있습니다. 하나의 BT를 Oh 모드에서 연결한 다음 OB 모드에서 연결하면 주파수 응답이 증폭됩니다. 이 연결 방식은 안테나 유형 증폭기에 사용됩니다. 고주파에서 노이즈 레벨이 감소됩니다.

장점:

1. 최적의 온도 값과 넓은 주파수 범위(f).
2. 높은 영국 가치.

단점:

1. 낮음 이득.
2. 낮은 입력 R.

개방형 이미터(OhE) 연결

이 회로에서 U 및 I 증폭이 발생합니다. 회로는 단일 소스에서 전원을 공급받을 수 있습니다. 전력 증폭기(P)에 자주 사용됩니다.

장점:

1. 높은 I, U, P 게인.
2. 단일 전원 공급 장치.
3. 입력을 기준으로 U를 교대로 출력을 반전시킵니다.

여기에는 심각한 단점이 있습니다. 최저 온도 안정성과 주파수 응답이 OB 연결보다 나쁩니다.

공통 수집기 연결(OC)

입력 U는 입력으로 완전히 다시 전송되고 Ki는 OC 연결과 유사하지만 U는 낮습니다.

이러한 유형의 포함은 트랜지스터에서 만들어진 스테이지를 일치시키거나 출력 R이 높은 입력 신호 소스(콘덴서 유형 마이크 ​​또는 사운드 픽업)와 함께 사용됩니다. 장점은 높은 입력 R 값과 낮은 출력 R 값입니다. 단점은 낮은 U 증폭입니다.

바이폴라 트랜지스터의 주요 특성

BT의 주요 특징:

1. 나는 얻는다.
2. 입력 및 출력 R.
3. 역이케.
4. 켜는 시간.
5. 전송 빈도 Ib.
6. 역 Ik.
7. 최대 I-값.

애플리케이션

바이폴라 트랜지스터는 인간 활동의 모든 분야에서 널리 사용됩니다. 주요 응용 분야는 증폭, 전기 신호 생성 및 스위칭 소자용 장치입니다. 컴퓨터 기술에서 U 및 I 값을 조절할 수 있는 일반 및 스위치 모드 전원 공급 장치의 다양한 전력 증폭기에 사용됩니다.

또한 과부하, U 스파이크, 단락에 대한 다양한 소비자 보호 기능을 구축하는 데 자주 사용됩니다. 광업, 야금 산업에서 널리 사용됩니다.

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