Transistor de unión bipolar (BJT) | Desarrollo, trabajo, tipos y funciones

BJT - Transistor de unión bipolar - Desarrollo, trabajo, tipos y funciones

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Transistor de unión bipolar (BJT) fue inventado por William Shockley y John Bardeen. Mientras que el primer transistor se inventó hace 70 años, hasta ahora ha modificado el mundo desde los misteriosos y enormes sistemas informáticos hasta los diminutos smartphones. La invención del transistor cambió la idea de los circuitos eléctricos a circuitos integrados (CI). Hoy en día, el uso del BJT está disminuyendo como resultado de la experiencia CMOS impartida en el diseño de circuitos integrados digitales.

Qué es el BJT - Unión Bipolar ¿Transistor?

El transistor de unión bipolar (BJT) es una máquina bidireccional que aprovecha cada electrones e agujeros como transportistas de costes. Mientras que el transistor unipolar, es decir transistor de impacto disciplinario utiliza un solo tipo de proveedor de costes. El BJT es una máquina gestionada actualmente. El presente fluye de emisor a colector o de colector a emisor, según el tipo de conexión. Este regalo más importante es gestionado por un regalo realmente pequeño en el terminal base.

Desarrollo

El transistor de unión bipolar se forma mezclando dos materiales semiconductores dopados espalda con espalda. En otras palabras, el BJT está formado por el "sándwich" una y otra vez para el suministro de semiconductores extrínsecos. Estos semiconductores extrínsecos son diodos de unión PN. Dos diodos de unión PN se pegan colectivamente para accionar una máquina de tres terminales que se sabe que Transistor BJT. El BJT es una máquina de tres terminales con dos uniones.

Tras dopar un semiconductor intrínseco con impurezas trivalentes o pentavalentes, se obtiene un semiconductor de tipo P o de tipo N, respectivamente. Si la variedad de electrones es mayor que la agujeros (portadores optimistas), entonces se denominan materiales semiconductores de tipo N. Mientras que en el semiconductor tipo P, la variedad de huecos es mayor que la de electrones. Cuando los materiales de tipo P y de tipo N se conectan colectivamente, entonces se convierte en un Diodo de unión PN. Los transistores BJT se forman tras conectar dos uniones PN entre sí. Estos transistores suelen conocerse como PNP o NPN transistores de unión bipolar que dependen de si el tipo P o N está intercalado o no.

Principalmente, los transistores tienen tres partes y dos uniones. Estas tres partes se denominan Emisor, Coleccionista, e Base. El emisor y el colector se intercalan en el fondo. La parte central (parte inferior) tiene dos uniones con el emisor y el colector. La unión del fondo con el emisor se llama Unión emisor-base mientras que la unión del fondo y el colector se llama Unión colector-base.

Terminales BJT

Hay tres terminales de BJT. Estos terminales se conocen como colector, transmisor e base. Estos terminales se mencionan brevemente aquí.

Transmisor

El emisor es la parte de la cara de un transistor que emite electrones o huecos hacia las dos partes opuestas. La parte inferior siempre está sesgada hacia el emisor, para que pueda emitir numerosos portadores mayoritarios. Esta es la zona más dopada del BJT. La unión emisor-base debe estar siempre por delante en cada transistor PNP y NPN. El emisor suministra electrones a la unión emisor-base en el NPN, mientras que suministra huecos en la unión idéntica en el transistor PNP.

Colector

La parte de la otra faceta del Emisor que recoge los portadores de coste emitidos (es decir, electrones o huecos) se llama colector. El colector está estrechamente dopado, pero el grado de dopaje del colector está entre el grado de dopaje de la base uniforme y el grado de dopaje del emisor. La unión colector-base debe estar siempre invertida en cada transistor PNP y NPN. La explicación del sesgo inverso es eliminar los portadores de coste (electrones o huecos) de la unión colector-base. El colector del transistor NPN recoge los electrones emitidos por el emisor. Mientras que en el transistor PNP, recoge los huecos emitidos por el emisor.

Base

El fondo es la parte central entre colector e transmisor & separa dos uniones PN entre ellas. La parte inferior es esencialmente la parte más uniformemente dopada del BJT. Ser la parte central del BJT le permite regular el movimiento de los portadores de coste entre el emisor y el colector. La unión del colector inferior presenta una resistencia excesiva debido a que esta unión tiene un sesgo inverso.

Tipo de BJT

Esta máquina de tres capas reutilizada para otra conexión tiene nombres particulares. Puede ser el tiempo PNP o NPN. Aquí se desactiva brevemente cada conexión.

Desarrollo del PNP

En el transistor bipolar PNP, el semiconductor de tipo N está intercalado entre dos semiconductores de tipo P. Los transistores PNP se formarán conectando los cátodos de dos diodos. Los cátodos de los diodos se conectan colectivamente a un nivel típico que suele conocerse como base. Mientras que los ánodos de los diodos que están en el otro lado se suelen conocer como colector y el transmisor.

La unión emisor-base es la polarización directa, mientras que la unión colector-base es la polarización inversa. Por tanto, en PNP, el presente fluye del emisor al colector. El emisor, en este caso, tiene un sobrepotencial para cada colector y base.

Desarrollo de NPN

La clasificación NPN es estrictamente inversa a la clasificación PNP. En el transistor bipolar NPN, el semiconductor de tipo P está intercalado entre dos semiconductores de tipo N. Cuando los ánodos de dos diodos se conectan conjuntamente, se ordena un transistor NPN. El movimiento actual de colector a emisor se debe a que el terminal del colector es más optimista que el emisor en la conexión NPN.

La distinción entre la imagen PNP y NPN es la marca de la flecha en el emisor que muestra la trayectoria del movimiento del presente. El regalo será tanto el movimiento del emisor al colector como el del colector al emisor. La marca de la flecha en el transistor PNP es hacia dentro, lo que muestra el movimiento del regalo del emisor al colector. En el caso del colector NPN, la marca de la flecha está hacia fuera, lo que muestra el movimiento del regalo de colector a colector.

Presentar al asociado: ¿Qué es un transistor NPN? Desarrollo, trabajo y funciones del BJT

Funcionamiento del BJT

La frase "transistor" es la mezcla de dos frases, "Trans" (Rework) e "istor" (Varistor). Esto significa que el transistor puede volver a trabajar su resistencia. La resistencia varía de tal manera que puede actuar como aislante o como conductor, aprovechando una pequeña tensión de señal. Este potencial de alteración lo hace capaz de actuar tanto como "Amplificador" o un "Cambiar". Puede utilizarse como intercambiador y amplificador a la vez. Por lo tanto, el BJT puede operar en tres áreas totalmente diferentes para realizar la operación indicada.

Área animada:

En Zona animadauna de las muchas intersecciones está en sesgo hacia adelante, mientras que la opuesta está en sesgo hacia atrás. Aquí, el regalo de abajo I_b puede utilizarse para regular la cantidad de colector presente I_c. Posteriormente, la zona animada se utiliza para funciones de amplificación el lugar donde el BJT actúa como amplificador con una adquisición β utilizando la ecuación;

i_c = β x I_b

Se conoce comúnmente como área lineal. Esta zona está situada entre el zona de corte y el zona de saturación. El funcionamiento tradicional del BJT tiene lugar en esta zona.

Área de saturación:

En la zona de saturación, cada una de las uniones BJT está en la parte delantera. Esta área se utiliza para el estado ON de un intercambio de sitios;

i_c = i_sentado

I_sentado es la presencia de saturación & es la mayor cantidad de presente que fluye entre el emisor y el colector cuando el BJT está en la zona de saturación. Como cada unión está en polarización directa, el BJT actúa como un cortocircuito.

Área de corte:

En la zona de corte, cada unión de un BJT está en polarización inversa. Aquí el BJT funciona como un estado fuera de un lugar de conmutación

i_c = 0

El funcionamiento en esta zona es completamente inverso al de la zona de saturación. No hay ningún exterior que esté conectado. No hay colector y, por tanto, no hay emisor. En este modo, el transistor actúa como un fuera del estado del interruptor Este modo se consigue disminuyendo la tensión de base por debajo de la tensión de cada emisor y colector.

V_ser < 0.7

Precepto de trabajo BJT

El BJT tiene dos uniones moldeadas por la mezcla de dos uniones de nuevo a PN Unión base-emisor (BE) está delante, mientras que unión colector-emisor (CE) es el sesgo inverso. En la unión BE, la barrera de potencial disminuye con el sesgo hacia delante. Así, los electrones empiezan a fluir desde el terminal emisor al terminal base. Dado que el terminal inferior está uniformemente dopado, la variedad de electrones del terminal emisor se mezcla poco o nada con los agujeros del terminal base. Como resultado de la mezcla de electrones y huecos, el presente del terminal de la base comenzará a fluir, lo que se conoce como Base presente (i_b). La base presente es sólo el 2% del emisor presente I_e mientras que los electrones restantes se moverán desde la unión del colector de polarización inversa, a menudo conocida como Colector presente (i_c). Todo el emisor actual sería la mezcla de base actual y colector actual dada por;

i_e = i_b+i_c

El lugar es_e es más o menos igual a i_c como resultado de I_b es más o menos el 2% de I_C.

Configuración del BJT

El BJT es una máquina de tres terminales, por lo que hay tres métodos posibles para fijar el BJT en un circuito con un terminal que se puede generalizar entre otros. En diferentes frases, un terminal se reparte entre la entrada y la salida. Todas las conexiones responden de otro modo a la señal de entrada, como se demuestra en el escritorio.

Ajustes	Lograr la tensión	Lograr el presente	Alcanzar el poder	Introduce la Impedancia	Impedancia de salida	Sección Turno
Configuración de la base ampliada	Exceso de	Bajo	Bajo	Bajo	Muy excesivo	0 diploma
Configuración del emisor disperso	Medio	Medio	Exceso de	Medio	Exceso de	180 diploma
Configuración del colector ampliamente distribuida	Bajo	Exceso de	Medio	Exceso de	Bajo	0 diploma

Configuración de la base ampliada:

En la configuración de base generalizada, el terminal inferior está generalizado entre los indicadores de entrada y salida. La señal de entrada se utiliza entre la base y el terminal emisor, mientras que la salida se toma entre el terminal inferior y el terminal colector.

La señal de salida en la faceta del colector es inferior a la señal de entrada en el emisor. Por tanto, su adquisición es inferior a 1. En otras palabras, "atenúa" la señal.

Tiene una salida no inversora, lo que significa que cada indicador de entrada y salida es en fase. Esta configuración no debe utilizarse generalmente debido a su excesiva adquisición de tensión.

Debido a su respuesta en frecuencia muy alta, esta configuración se utiliza para un amplificador de una sola etapa. Estos amplificadores de una etapa pueden utilizarse como amplificador de radiofrecuencia, preamplificador de micrófono.

Configuración de la base ampliada Puntos buenos

Lograr la tensión
Conseguir el presente	Ic/ie
Lograr la resistencia	RL/Ren

Configuración del transmisor

Como su título indica, en el emisor generalizado, el emisor se generaliza entre la entrada y la salida. La entrada se utiliza entre la base y el emisor, mientras que la salida se toma entre el colector y el emisor. Se puede reconocer simplemente probando en el circuito. Si el emisor está conectado a tierra mientras la entrada y la salida se toman del fondo y del colector respectivamente.

Esta configuración tiene la presentar mayor e adquisición de energía entre las tres configuraciones. La razón es que la entrada está en la unión de polarización directa, por lo que su la impedancia de entrada puede ser muy baja. Mientras la salida se toma de la unión de polarización inversa, su impedancia de salida puede ser muy excesiva.

El emisor presente en esta configuración es igual a la suma de las corrientes de base y colector. Dado en la ecuación como;

I_e= i_c + i_b

El lugar i_e es el emisor actual

Esta configuración tiene una adquisición excesiva presente que es i_c/i_b La explicación de este gran presente adquirido es que la resistencia de carga está conectada en colección con el colector. Puedes ver en la ecuación que la ínfima mejora en el presente de la base acabará en un presente extraordinariamente excesivo en la faceta de salida.

Esta configuración actúa como un amplificador inversor en el que la señal de salida está totalmente invertida en polaridad respecto a la señal de entrada. Posteriormente, desplaza la señal de salida 180º respecto a su señal de entrada.

Configuración del colector ampliado

La configuración del colector ampliado, a menudo conocida como seguidor de tensión o seguidor emisor tiene un colector conectado a tierra. En la configuración del colector generalizado, el terminal del colector está conectado a tierra a la disponibilidad. Así, el terminal colector se generaliza a cada entrada y salida. La salida se toma del terminal emisor con la carga conectada en el colector, mientras que la entrada se da en el terminal base directamente.

Tiene una impedancia de entrada excesiva y una impedancia de salida baja. Esto permite que funcione como un emparejador de impedancias. Por tanto, esta configuración puede ser muy útil dentro del método de adaptación de la impedancia.

BJT Bias

El método de ajuste de los rangos de tensión o corriente continua del transistor para realizar la amplificación correcta de la señal de entrada de corriente alterna utilizada. La polarización es el método utilizado para impedir que el transistor funcione en modo de corte o de saturación.

Para conservar la señal de salida sin ninguna pérdida después de la amplificación, es imprescindible una polarización correcta. El funcionamiento en estado estacionario depende principalmente de la presencia del colector (i_c), base presente (i_b) y la tensión de colector a emisor (V_ce). Si se supone que el transistor funciona correctamente como amplificador. Entonces hay que elegir estos parámetros con precisión, lo que se llama sesgo del transistor. El objetivo de la polarización de los transistores es realizar una nivel de trabajo en reposo o Punto Q para BJT para proporcionar una señal de salida sin distorsión Q2 dado en el gráfico anterior no debe ser un punto q correcto y hace que se corte la parte superior de la señal de salida.

Tipos de prejuicios

Con la polarización, el transistor funcionará como un aislante o un conductor. Por tanto, para conseguir el objetivo de amplificación correcto, el BJT se polariza mediante métodos totalmente diferentes. Aunque hay muchos métodos totalmente diferentes, se mencionan brevemente algunos métodos típicos.

Sesgo ajustado

Se utiliza una sola fuente de alimentación para cada colector y base. Dentro de la configuración de polarización ensamblada, el presente inferior del BJT permanece fijo, independientemente de la tensión continua (V_cc). Esto depende de la decisión sobre la resistencia, de manera que para mantener la Punto Q montado y, por tanto, a menudo se conoce como configuración de sesgo establecida. El valor de la resistencia de polarización se averiguará mediante

(V_cc-V_ser) / I_b.

el lugar V_ser=0.7v para los transistores estándar y

I_b = I_c / β.

Ventajas del sesgo de fijación

Se mencionan algunas de las ventajas de este circuito.

• Sin impacto de carga No hay impacto de carga. La ubicación del impacto de la carga se delimitará porque el impacto de la carga en el suministro. Utilizando este circuito para la polarización, conseguimos eliminar el grado decreciente de tensión de la alimentación.
• Circuito fácil: Tu circuito puede ser muy fácil porque sólo necesitas una resistencia RB montada.
• Cálculo directo: La metodología de cálculo puede ser muy sencilla.

Bias ajustado con la resistencia del emisor

Es el tipo modificado de circuito de polarización montado, la resistencia de sitio exterior está conectada al terminal del emisor. Este circuito requiere una resistencia adicional para el emisor, que da sugerencias desfavorables.

La tensión de polarización V_BB-V_BE = I_BR_B + I_ER_E debe aparecer en todo el RI para fijar I_E≈I_c.

Circuito de polarización fija con resistencia de emisor

Ventajas de la configuración del sesgo fijo con el emisor

• No hay desbordamiento térmico: La deficiencia de embalamiento térmico en la polarización montada se superará con la configuración de polarización montada con resistencia de emisor. El desbordamiento térmico se delineará como el aumento del colector presente con un aumento de la temperatura. Esto provoca la autodestrucción como resultado del sobrecalentamiento del disparador de sobrecorriente.
• El problema de esta configuración es que reduce la adquisición del amplificador BJT. Esta desventaja se superará de forma muy sencilla puenteando la resistencia del emisor.

Colector para la base de polarización

La resistencia de base se conecta al terminal del colector en el tipo de polarización. Esta configuración estabiliza el nivel de trabajo y detiene el desbordamiento térmico mediante sugerencias desfavorables. Esta configuración también puede ser el modelo mejorado de la configuración del sesgo montado. La resistencia de polarización se conecta entre el colector y la base, lo que proporciona sugerencias de trayectoria. La polarización entre el colector y la base es un método mejorado en comparación con el método de polarización montado.

Esta configuración también se llama circuito de señalización con tensión. Como resultado de la recta Rb parece a lo largo de la salida y la entrada. En otras frases, parte de la salida se retroalimenta a la entrada. Así que hay sugerencias desfavorables dentro del circuito.

Si se produce un cambio en la beta como consecuencia de la variación pieza a pieza o del aumento de la temperatura en la beta e I_coel presente colector trata de extender la tensión adicional resultante de que la caída de tensión a través de la R_c aumentará. En consecuencia, V_ce y yo_b disminuye. Posteriormente, el valor final del colector vale I_c se mantiene estable por el circuito, que mantiene el nivel Q fijado.

Este circuito también se llama Sugerencias de tensión Circuito de polarización como resultado de R_b mira justo a lo largo de la entrada y la salida en este circuito. mejorar en el colector presente disminuye el presente inferior.

Batería de tensión o divisor de potencial

Dos resistencias externas R₁ y R₂ se utilizan para este tipo de cosas. La tensión a través de la R₂ el delantero envidia la unión del remitente. Con el número correcto de R₁ y R₂el nivel de trabajo del transistor se hará insensible a Beta. La polarización por divisor de potencial es la metodología preferida y utilizada para la polarización de los transistores. El diodo emisor está polarizado hacia delante, controlando la caída de tensión en R₂.

R_b = R₁ || R₂

Dentro del circuito de polarización del divisor de tensión, el valor de R_b es igual a la mezcla paralela de R₁ y R₂.

Circuito de polarización del divisor de tensión:

Ventaja del divisor de tensión de polarización

Imparcial de beta: La principal ventaja del circuito de polarización del divisor de tensión es que el transistor puede no ser extra en función de la beta. La razón es que las tensiones de los terminales del transistor, es decir, las tensiones de colector, emisor y base, pueden depender del circuito externo. Resistencia del emisor R_e permite la estabilidad de la adquisición independientemente de las fluctuaciones de la beta.

Limitaciones del BJT

A continuación se enumeran algunas limitaciones del transistor de unión bipolar;

• Molestia: Los BJT son complicados y requieren más espacio, por lo que no suelen utilizarse en la fabricación de circuitos integrados (CI).
• Baja frecuencia de conmutación: su tiempo de conmutación puede ser muy bajo, lo que es otra razón por la que no se ha utilizado a menudo en IC Como examen de los MOSFET la frecuencia puede ser muy baja
• Fuga presente: las corrientes de fuga de los BJT son suficientes para que no se utilicen para la máxima frecuencia.
• Estabilidad térmica del BJT: en comparación con otros transistores, la estabilidad térmica del BJT puede ser muy baja y es una máquina ruidosa.
• Fuga térmica: El BJT sufre una degradación térmica que hace que se produzca un calor adicional. En otras palabras, provoca la autodestrucción. Como el calor producido es el mismo que I² Así, el excedente actual desencadenará un calor extremo capaz de quemar el BJT.
• Impacto temprano: El emisor a colector presente es gestionado por la base presente. Si la anchura inferior se desplaza a cero, lo que se conoce como perforar, entonces la unión del colector y el emisor se tocan. Entonces empieza a fluir un gran regalo del emisor al recaudador que no puede ser gestionado por el regalo base. Este descontrol se denomina impacto temprano y es uno de los más importantes entre las limitaciones del BJT.

Vulnerabilidad

Las lesiones por radiación provocan el transistor cuando los transistores se descubren por la radiación de ionización. La vida útil del proveedor minoritario se reduce tras la publicidad de la radiación, lo que provoca la falta gradual de adquisición de transistores.

El transistor tiene puntuaciones de potencia e resistencia a la tracción inversa pasó que el BJT podría no funcionar. Cuando los BJT se hacen funcionar más allá de su puntuación de energía o de su tensión de ruptura inversa, entonces los BJT no funcionarán correctamente o también pueden romperse por completo.

En caso de polarización inversa, la unión emisor-base se disparará fallo de avalancha que es capaz de dañar completamente la adquisición de corriente del transistor de unión bipolar.

Ventajas del BJT

• Adquiere un ancho de banda masivo El ancho de banda de adquisición es la distinción entre la frecuencia de corte máxima y mínima. La adquisición en la frecuencia de corte es de 0,7. Al aumentar o disminuir la frecuencia de corte mayoritaria y mínima respectivamente, la adquisición disminuye, lo que no es aprovechable. Por lo tanto, el BJT ofrece una variedad de frecuencias que proporcionan una adquisición superior a 0,7. Posteriormente, el BJT tiene un adquirir un gran ancho de banda.
• Baja caída de tensión por delante Los BJT tienen 0.6v de la caída de tensión en la parte delantera que puede ser muy baja y bastante esencial. El objetivo tiene un buen sentido, ya que la tensión adicional en la parte delantera provocará pérdidas de potencia inútiles en función de P=VI. Esto significa que, para un tipo de carga similar, una herramienta con una caída de tensión excesiva por delante provocará una pérdida de potencia inútil.
• Pareja Darlington: Como consecuencia de su baja impedancia de salida y su excesiva impedancia de entrada, el BJT puede presentar adquirir un presente meritorio.
• Larga vida Los BJT tienen una vida útil relativamente larga. La máquina se pudrirá porque la saturación presente aumentará con el paso del tiempo. Mientras que también se pueden utilizar métodos de polarización totalmente diferentes para superar este inconveniente y aumentar la vida útil adicional de la máquina.

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Utilidad BJT

A continuación se enumeran algunas de las funciones del transistor de unión bipolar;

• Convertidores Los BJT pueden utilizarse en la inmensa mayoría de los convertidores. Estos convertidores serán de diversas variedades similares a los convertidores invertidos, los convertidores buck, los convertidores boost o cualquier DC-DC, DC-AC, AC-DC o AC-AC
• Sensores de temperatura: El descubrimiento de la temperatura se encuentra entre las diferentes funciones del BJT. Se resta el lugar en el que se puede descubrir por dos tensiones en dos rangos totalmente diferentes, en una relación identificada
• Funcionalidad de conducción excesiva: Tiene una funcionalidad de conducción excesiva. Para la funcionalidad de gestión de la tensión o la corriente primaria, los aparatos se conectan en colección y en paralelo correspondientemente. Sin embargo, siempre se piensa en la funcionalidad de conducción de los aparatos particulares.
• Funcionamiento con frecuencia excesiva Los BJTs funcionarán a una frecuencia realmente excesiva. La frecuencia del BJT para las señales pequeñas es mucho mayor que su frecuencia de conmutación, lo que se debe principalmente al retardo de almacenamiento. El tiempo de almacenamiento del 2N2222 es de 310ns, por lo que la frecuencia máxima de conmutación es de unos 3MHZ.
• Conmutación digitalla casa de la lógica digital tiene la lógica acoplada a los emisores utilizados en los BJT como intercambio digital.
• Circuito de oscilación: Son los más populares en los circuitos de oscilación.
• Clippers Los BJT pueden utilizarse en circuitos de recorte para cambiar la forma de onda. Esto se puede utilizar como un diodo fácil para el propósito de recorte, pero el problema con el diodo es que el diodo no está controlado.
• Demodulador y modulador: Los BJT pueden utilizarse en circuitos de demodulación y modulación. Sin embargo, los BJT se utilizan dentro del método de modulación anteriormente identificado, a menudo conocido como "Modulación de amplitud".
• Circuitos de detecciónlos BJT pueden utilizarse en circuitos de detección. El BJT puede ser un nuevo tipo de sensor semiconductor para medir la dosis de radiación de ionización.
• Amplificadores: Probablemente, las funciones más esenciales de los BJT son la amplificación del lugar, que se utiliza en el circuito amplificador para amplificar pequeños indicadores.
• Interruptores digitales: Puede utilizarse como interruptor digital. Los BJTS se utilizan en el inversor para cambiar la ruta de la corriente continua presente y convertirla en corriente alterna.
• Intercambio informático: La señal de salida de los sensores suele ser ineficaz en los circuitos eléctricos, ya que estos indicadores son muy bajos. Sin embargo, estos indicadores resultarán útiles en caso de que conduzcas BJTs. Como el BJT funciona con indicadores bajos. Así que estos interruptores BJT pueden trabajar con cientos de pesados junto con los motores.

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