O’zbekiston respublikasi oliy va orta ta’lim vazirligi

2.2 Bipolyar tranzistor qanday ishlaydi? Dummies uchun ko'rsatmalar
Bipolyar tranzistorlarning ishlashi yarimo'tkazgichlar va ularning birikmalarining xususiyatlariga asoslanadi. Triodlarning ishlash printsipini tushunish uchun biz elektr zanjirlarida yarim o'tkazgichlarning xatti-harakatlari bilan shug'ullanamiz.
Ba'zi kristallar, masalan, kremniy, germaniy va boshqalar dielektriklardir. Ammo ularning bir xususiyati bor - agar siz ma'lum aralashmalarni qo'shsangiz, ular maxsus xususiyatlarga ega o'tkazgichlarga aylanadi.
Ba'zi qo'shimchalar (donorlar) erkin elektronlarning paydo bo'lishiga olib keladi, boshqalari (qabul qiluvchilar) "teshiklar" hosil qiladi.
Agar, masalan, kremniy fosfor (donor) bilan qo'shilsa, u holda biz ortiqcha elektronga ega yarimo'tkazgichni olamiz (n-Si tuzilishi). Bor (akseptor) qo'shilsa,
28
doplangan kremniy teshikli yarim o'tkazgichga (p-Si) aylanadi, ya'ni uning tuzilishida musbat zaryadlangan ionlar ustunlik qiladi.
Keling, fikrlash tajribasini o'tkazamiz: ikkita geterogen yarimo'tkazgichni quvvat manbaiga ulaymiz va dizaynimizga oqim keltiramiz. Kutilmagan narsa yuz beradi. Agar siz salbiy simni n-tipli kristallga ulasangiz, sxema yopiladi. Biroq, biz polaritni o'zgartirganimizda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektr toki bo'lmaydi. Nima uchun bu sodir bo'ladi?
Har xil turdagi o'tkazuvchanlikka ega kristallarning bog'lanishi natijasida ular o'rtasida pn birikmasi bo'lgan mintaqa hosil bo'ladi. N-tipli kristalldagi elektronlarning bir qismi (zaryad tashuvchilar) teshik o'tkazuvchanligi bo'lgan kristallga oqib o'tadi va kontakt zonasidagi teshiklarni qayta birlashtiradi.
Natijada kompensatsiyalanmagan zaryadlar paydo bo'ladi: n-tipli mintaqada - manfiy ionlardan, p-tipli mintaqada esa ijobiylardan. Potensial farq 0,3 dan 0,6 V gacha bo'lgan qiymatga etadi.
Kuchlanish va nopoklik kontsentratsiyasi o'rtasidagi bog'liqlik quyidagi formula bilan ifodalanishi mumkin:
ph= V T * ln ( N n * N p )/n 2 i , bu yerda
V T - termodinamik kuchlanishning qiymati, N n va N p - mos ravishda elektronlar va teshiklarning kontsentratsiyasi va n i - ichki konsentratsiyani bildiradi.
P-o'tkazgichga plyusni va n-tipli yarimo'tkazgichga minusni ulashda elektr zaryadlari to'siqni engib o'tadi, chunki ularning harakati pn o'tkazgich ichidagi elektr maydoniga qarshi yo'naltiriladi. Bunday holda, o'tish ochiq. Ammo qutblar teskari bo'lsa, o'tish yopiladi. Demak, xulosa: pn birikmasi bir tomonlama o'tkazuvchanlikni hosil qiladi. Ushbu xususiyat diodlarni loyihalashda qo'llaniladi.
Keling, tajribani murakkablashtiraylik. Keling, bir xil tuzilishga ega bo'lgan ikkita yarim o'tkazgich orasiga yana bitta qatlam qo'yaylik. Misol uchun, p-tipli silikon gofretlar orasiga biz Supero'tkazuvchilar qatlamni (n-Si) joylashtiramiz. Aloqa zonalarida nima bo'lishini taxmin qilish qiyin emas. Yuqorida tavsiflangan jarayonga o'xshab, oqimning polaritesidan qat'i nazar, emitent va kollektor o'rtasidagi elektr zaryadlarining harakatini bloklaydigan pn o'tish joylari bo'lgan hududlar hosil bo'ladi.
29
Eng qiziqarli narsa interlayerga (tayanchga) engil kuchlanishni qo'llaganimizda sodir bo'ladi. Bizning holatlarimizda biz salbiy belgi bilan oqimni qo'llaymiz. Diyotda bo'lgani kabi, emitent-bazaning sxemasi hosil bo'lib, u orqali oqim o'tadi. Shu bilan birga, qatlam teshiklar bilan to'yingan bo'la boshlaydi, bu esa emitent va kollektor o'rtasida teshik o'tkazuvchanligiga olib keladi.

rasmga qarang. Bu shuni ko'rsatadiki, ijobiy ionlar bizning shartli dizaynimizning butun maydonini to'ldirgan va endi hech narsa oqim o'tkazuvchanligiga xalaqit bermaydi. Biz pnp bipolyar tranzistorining vizual modelini oldik.

Baza quvvatsizlanganda tranzistor juda tez asl holatiga qaytadi va kollektor birikmasi yopiladi.

Qurilma kuchaytiruvchi rejimda ham ishlashi mumkin.

Kollektor oqimi asosiy oqimga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir : I k \u003d ß * I B , bu erda ß - joriy daromad, I B - asosiy oqim.

30
Agar siz nazorat oqimining qiymatini o'zgartirsangiz, taglikdagi teshiklarning paydo bo'lish intensivligi o'zgaradi, bu signal chastotasini saqlab, chiqish kuchlanishining amplitudasining mutanosib o'zgarishiga olib keladi. Ushbu printsip signallarni kuchaytirish uchun ishlatiladi. Bazaga zaif impulslarni qo'llash orqali, chiqishda biz bir xil kuchaytirish chastotasini olamiz, lekin ancha katta amplituda (kollektor-emitter pallasida qo'llaniladigan kuchlanish bilan o'rnatiladi). NPN tranzistorlari xuddi shunday ishlaydi. Faqat kuchlanishlarning polaritesi o'zgaradi. Npn tuzilmasi bo'lgan qurilmalar to'g'ridan-to'g'ri o'tkazuvchanlikka ega. Pnp tipidagi tranzistorlar teskari o'tkazuvchanlikka ega.

Yarimo'tkazgich kristalining ultrabinafsha nur spektriga o'xshash reaksiyaga kirishishini qo'shimcha qilish kerak. Foton oqimini yoqish va o'chirish yoki uning intensivligini sozlash orqali triodning ishlashini nazorat qilish yoki yarimo'tkazgich rezistorining qarshiligini o'zgartirish mumkin.
Bipolyar tranzistorlarni almashtirish sxemalari
O'chirish muhandislari quyidagi ulanish sxemalarini qo'llashadi: umumiy tayanch bilan, umumiy emitent elektrodlari va umumiy kollektor bilan yoqish

31
XULOSA

Tranzistor zamonaviy mikroelektronikada hamma joyda mavjud va muhim komponent hisoblanadi. Uning maqsadi oddiy: u zaif signal yordamida ancha kuchliroqni boshqarish imkonini beradi.
Xususan, u boshqariladigan "zarba" sifatida ishlatilishi mumkin: "eshik" da signal yo'qligi bilan oqim oqimini blokirovka qilish, qo'llash orqali - ruxsat berish. Boshqacha qilib aytganda: bu barmoq bilan emas, balki kuchlanish manbai bilan bosilgan tugma. Raqamli elektronikada bu dastur eng keng tarqalgan.
Transistorlar turli paketlarda mavjud: bir xil tranzistor tashqi ko'rinishida butunlay boshqacha ko'rinishi mumkin. Prototiplashda eng ko'p uchraydigan holatlar:

• 
  TO-92 - ixcham, kichik yuklar uchun
  
• 
  TO-220AB - massiv, yaxshi issiqlik tarqalishi, og'ir yuklar uchun
  

Diagrammalardagi belgi, shuningdek, tranzistor turiga va kompilyatsiyada ishlatilgan belgilash standartiga qarab o'zgaradi. Ammo o'zgaruvchanlikdan qat'i nazar, uning belgisi tanib bo'lib qoladi.

Bipolyar tranzistorlar (BJT, Bipolyar Junction Transistorlar) uchta kontaktga ega:

• 
  Kollektor - unga yuqori kuchlanish qo'llaniladi, siz uni boshqarishni xohlaysiz
  
• 
  Baza (tayanch) - katta tokni ochish uchun u orqali kichik oqim beriladi; uni to'sib qo'yish uchun taglik tuproqli
  
• 
  Emitent (emitter) - tranzistor "ochiq" bo'lganda oqim kollektor va bazadan o'tadi.
  

Bipolyar tranzistorning asosiy xarakteristikasi h _fe , shuningdek, daromad sifatida ham tanilgan. Kollektor-emitter bo'limidan o'tadigan oqim tranzistorni bazaviy-emitter oqimiga nisbatan necha marta o'tkazishi mumkinligini aks ettiradi.
Misol uchun, agar h _fe = 100 va 0,1 mA bazadan o'tsa, tranzistor o'zidan maksimal 10 mA sifatida o'tadi. Agar bu holda yuqori oqim qismida, masalan, 8 mA iste'mol qiladigan komponent mavjud bo'lsa, u 8 mA bilan ta'minlanadi va tranzistorda "marj" bo'ladi. Agar 20 mA quvvat oladigan komponent mavjud bo'lsa, unga faqat maksimal 10 mA beriladi.
Shuningdek, har bir tranzistor uchun hujjatlar kontaktlarda maksimal ruxsat etilgan kuchlanish va oqimlarni ko'rsatadi. Ushbu qiymatlardan oshib ketish haddan tashqari isitishga va xizmat muddatini qisqartirishga olib keladi va kuchli ortiqcha halokatga olib kelishi mumkin.