什麼是雙極晶體管，什麼是開關電路

半導體器件 (SSD) 的使用在無線電電子學中很普遍。這減小了各種設備的尺寸。雙極晶體管被廣泛使用，由於某些特性，它的功能比簡單的場效應晶體管更廣泛。要了解它的用途和使用條件，就要考慮它的工作原理、連接方式和分類。

設計及操作原理

晶體管是一種電子半導體，由 3 個電極組成，其中一個是控制電極。雙極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）。

負電荷代表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。

儘管具有多功能性，但雙極晶體管 (BT) 的設計非常簡單。它由 3 個導體類型層組成：發射極 (E)、基極 (B) 和集電極 (C)。

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（拉丁語為“收集器”）用於接收發射極電荷。底座是控制電極。

發射極層和集電極層幾乎相同，但添加雜質以改善傳感器特性的程度不同。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（增加電流傳輸係數 - Kt）。基層被弱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。面積差異是提高 Kt 的原因。 K-B 結以反向偏壓開啟，以釋放大部分熱量 Q，這些熱量被消散並為晶體提供更好的冷卻。

BT 的性能取決於基層 (BS) 的厚度。這種依賴性是按反比關係變化的值。更小的厚度導致更快的性能。這種依賴性與電荷載流子的傳輸時間有關。然而，與此同時，Uk 下降。

發射極和 K 之間流過強電流，稱為 K 電流 (Ik)。在 E 和 B 之間流過一個小電流，稱為 B 電流 (Ib)，用於控制。當 Ib 發生變化時，Ik 也會發生變化。

該晶體管有兩個 p-n 結：E-B 和 K-B。有效時，E-B接正向偏壓，K-B接反向偏壓。由於 E-B 結是開放的，負電荷（電子）流入 B。然後它們與空穴發生部分複合。然而，由於B的摻雜和厚度小，大部分電子到達K-B。

在 BS 中，電子是非必要的電荷載流子，電磁場幫助它們克服 K-B 躍遷。隨著 Ib 的增加，E-B 開口將變寬，更多的電子將在 E 和 K 之間運行。在這種情況下，低幅度信號將顯著放大，因為 Ik 大於 Ib。

為了更容易理解雙極型晶體管的物理意義，有必要將其與一個清晰的例子聯繫起來。我們必須假設抽水的泵是電源，水龍頭是晶體管，水是Ik，水龍頭旋鈕的轉動度數是Ib。要增加頭部，您需要稍微轉動水龍頭 - 以執行控制動作。通過這個例子，我們可以總結出 PP 操作的簡單原理。

然而，隨著 K-B 結處 U 的顯著增加，可能會發生衝擊電離，其結果是電荷的雪崩倍增。當與隧道效應相結合時，該過程會產生電擊穿，並且隨著時間的推移會產生熱擊穿，這會使 BC 失去作用。有時，由於通過集電極輸出的電流顯著增加，因此在沒有電擊穿的情況下發生熱擊穿。

另外，當U在K-B和E-B上發生變化時，這些層的厚度發生變化，如果B很薄，就會出現弓形效應（也稱為B穿刺），其中K-B和E-B結相連。由於這種現象，PP 停止履行其職能。

運作模式

雙極型晶體管可以在 4 種模式下工作：

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

BT 的活動模式可以是正常 (NAR) 和反向 (IAR)。

正常活動模式

在這種模式下，U 是直接的，稱為 E-B 電壓 (Ue-B)，在 E-B 結處流動。該模式被認為是最佳的，並在大多數電路中使用。 E 結將電荷注入到基區，這些電荷移動到集電極。後者加速充電，產生增益效應。

反向活動模式

在這種模式下，K-B 結是打開的。 BT 以相反的方向運行，即從 K 注入通過 B 的空穴電荷載流子。它們被 E 躍遷收集。 BT 的增益特性較弱，在這種模式下很少使用 BT。

飽和模式。

在 PH 中，兩個路口都是開放的。當 E-B 和 K-B 正向連接到外部源時，BT 將在 PH 中運行。 E 和 K 結的擴散電磁場被外部源產生的電場衰減。結果，勢壘能力將降低，主要電荷載流子的擴散能力將受到限制。從 E 和 K 結到 B 的空穴注入開始。這種模式多用於模擬技術，但在某些情況下可能會有例外。

截止模式

在此模式下，BT 完全閉合，無法傳導電流。然而，BT 中的非必要電荷載流子的通量微不足道，從而產生了小值的熱電流。該模式用於各種類型的過載和短路保護。

屏障模式

PD 的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 PD 的電流 (I) 量。 BR 經常用於電路中，因為它允許 BT 在任何頻率和更大的溫度範圍內工作。

接線圖

為了正確應用和接線 PD，您需要知道它們的分類和類型。雙極晶體管的分類：

1. 製造材料：鍺、矽和砷化鎵。
2. 製造特徵。
3. 功耗：小功率（最高0.25 W）、中功率（0.25-1.6 W）、大功率（1.6 W以上）。
4. 頻率限制：低頻（最高2.7 MHz）、中頻（2.7-32 MHz）、高頻（32-310 MHz）、超高頻（超過310 MHz）。
5. 功能目的。

BT的功能用途分為以下幾種：

1. 具有歸一化和非歸一化噪聲係數 (NNNKNSH) 的低頻放大器。
2. 帶有 NiNKNSH 的高頻放大器。
3. 用 NiNNFSH 放大超高頻。
4. 強大的高壓放大器。
5. 高頻和超高頻發生器。
6. 小功率和大功率高壓切換。
7. 用於高 U 值操作的脈衝大功率。

此外，還有這些類型的雙極晶體管：

1. P-n-p。
2. N-p-n。

切換雙極晶體管的電路有 3 種，各有優缺點：

1. B將軍
2. 普通 E。
3. 普通K。

共基 (CB) 開關

該電路在高頻下使用，可以優化使用頻率響應。在 Oh 模式下連接一個 BT，然後在 OB 模式下連接將放大其頻率響應。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. 最佳溫度值和寬頻率範圍 (f)。
2. 高英國價值。

缺點：

1. 低增益。
2. 低輸入 R。

打開發射器 (OhE) 連接

使用該電路會發生 U 和 I 放大。該電路可以由單一電源供電。常用於功率放大器（P）。

優點：

1. 高 I、U、P 增益。
2. 單電源。
3. 它相對於輸入反轉輸出交替 U。

它有明顯的缺點：最低溫度穩定性和頻率響應比OB連接差。

公共收集器連接 (OC)

輸入U完全傳回輸入，Ki類似於OC接法，但U為低電平。

這種類型的夾雜物用於匹配在晶體管上製作的級，或與具有高輸出 R（電容式麥克風或拾音器）的輸入信號源一起使用。優點是輸入 R 值高，輸出 R 值低。缺點是 U 放大率低。

雙極晶體管的主要特點

BT的主要特點：

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

應用

雙極晶體管廣泛應用於人類活動的各個領域。主要應用在用於放大、產生電信號以及開關元件的設備中。它們用於各種功率放大器、普通和開關模式電源，可調節 U 和 I 值，以及計算機技術。

此外，它們通常用於構建各種消費者保護，防止過載、U 中的尖峰、短路。廣泛應用於礦山、冶金等行業。

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