Классификация транзисторов, Биполярные транзисторы PNP/NPN (Полупроводниковые триоды) Схемы включения , вольт-амперные характеристики

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про классификация транзисторов, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое классификация транзисторов, биполярные транзисторы, биполярный транзистор, полупроводниковые триоды, вольт-амперные характеристики транзисторов, вах транзисторов, транзистор, биполярный транзистор, pnp транзистор, npn транзистор , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база.

биполярный транзистор (BJT) - это электронный прибор, состоящий из трех слоев полупроводникового материала. Эти слои называются коллектором, базой и эмиттером. База транзистора имеет меньшую ширину, чем коллектор и эмиттер, и находится между ними.

полупроводниковые триоды , называемые транзисторами, служат для тех же целей, что и ламповые триоды, т. е. для усиления и генерирования колебаний, но они по сравнению с электронными лампами обладают рядом преимуществ: очень большим сроком службы, малыми размерами, большой механической прочностью, отсутствием расхода энергии на накал, незначительным собственным потреблением энергии.
Полупроводниковый триод представляет собой пластинку из кремния или германия, состоящую из трех областей. Две крайние области всегда обладают одинаковым типом проводимости, а средняя — противоположной проводимостью.

Виды( Классификация) транзисторов

Биполярные, полевые, JGBT

• Полевой транзистор (FET):
  • Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (МОП-транзистор), затвор которого изолирован тонким слоем изолятора.
    • МОП-транзистор p-типа (PMOS)
    • МОП-транзисторы n-типа (NMOS)
    • комплементарный МОП (КМОП)
      • RF CMOS , для усиления радиочастот , прием
    • Многозатворный полевой транзистор (MuGFET)
      • Плавник полевого транзистора (FinFET), область истока/стока формирует плавники на поверхности кремния
      • GAAFET, похож на FinFET, но вместо ребер используются нанопроволоки, нанопроволоки уложены вертикально и окружены затвором с 4 сторон
      • MBCFET, вариант GAAFET, который использует горизонтальные нанолисты вместо нанопроводов, производства Samsung. Также известен как RibbonFET (производства Intel) и как горизонтальный нанолистовой транзистор.
    • Тонкопленочный транзистор (TFT), используемый в ЖК-дисплеях и OLED- дисплеях, типы включают аморфный кремний, LTPS, LTPO и IGZO-транзисторы.
    • МОП-транзистор с плавающим затвором (FGMOS) для энергонезависимого хранения данных
    • Мощный МОП-транзистор , для силовой электроники
      • МОП с латеральным рассеянием (LDMOS)
  • Полевой транзистор на основе углеродной нанотрубки (CNFET, CNTFET), в котором материал канала заменен углеродной нанотрубкой
  • Ферроэлектрический полевой транзистор ( Fe FET ), использует сегнетоэлектрические материалы
  • Полевой транзистор с затвором на переходе (JFET), в котором затвор изолирован обратносмещенным p–n-переходом
  • Полевой транзистор металл-полупроводник (MESFET), аналогичный JFET с переходом Шоттки вместо p-n перехода
    • _{Транзисторы с} высокой подвижностью электронов (HEMT): транзисторы на основе GaN (нитрид галлия), SiC (карбид кремния), Ga2O3 ( _оксид галлия), GaAs (арсенид галлия), МОП-транзисторы и т. д.
  • Полевой транзистор с отрицательной емкостью (NC-FET)
  • Полевой транзистор с инвертированным Т-образным транзистором (ITFET)
  • Быстродействующий эпитаксиальный диодный полевой транзистор (FREDFET)
  • Органический полевой транзистор (OFET), в котором полупроводником является органическое соединение
  • Баллистический транзистор (значения)
  • Полевые транзисторы используются для определения окружающей среды
    • Ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET) для измерения концентрации ионов в растворе,
    • Электролит-оксид-полупроводниковый полевой транзистор (EOSFET), нейрочип ,
    • Полевой транзистор на дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНКПТ).
    • Биосенсор на основе полевого транзистора ( Bio-FET )
• биполярный транзистор (БПТ):
  • Биполярный транзистор с гетеропереходом , до нескольких сотен ГГц, распространен в современных сверхбыстрых и радиочастотных схемах.
  • транзистор Шоттки
  • лавинный транзистор

  • Транзистор Дарлингтона со снятым верхним корпусом, чтобы можно было увидеть чип транзистора (маленький квадрат). Фактически это два транзистора на одном чипе. Один намного больше другого, но оба они большие по сравнению с транзисторами в большой интеграции, поскольку этот конкретный пример предназначен для приложений питания.

    Транзисторы Дарлингтона представляют собой два биполярных плоскостных транзистора, соединенных вместе для обеспечения высокого коэффициента усиления по току, равного произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов.
  • биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) используют IGFET средней мощности, аналогично подключенный к силовому BJT, чтобы обеспечить высокое входное сопротивление. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования. IGBT особенно подходят для тяжелых промышленных применений. ASEA Brown Boveri (ABB) , предназначенный для трехфазных источников питания, вмещает три n–p–n IGBT в корпусе размером 38 x 140 x 190 мм и весом 1,5 кг. Каждый IGBT рассчитан на 1700 вольт и может выдерживать 2400 ампер
  • Фототранзистор .
  • Биполярный транзистор с эмиттерным переключением (ESBT) — это монолитная конфигурация высоковольтного биполярного транзистора и низковольтного силового МОП-транзистора в каскодной топологии. Она была представлена ​​STMicroelectronics в 2000-х годах и заброшена несколько лет спустя, около 2012 года.
  • Многоэмиттерный транзистор , используемый в транзисторно-транзисторной логике и интегрированных токовых зеркалах.
  • Многобазовый транзистор , используемый для усиления очень слабых сигналов в шумных средах, таких как звукосниматель проигрывателя или входные каскады радиоприемника . По сути, это очень большое количество транзисторов, соединенных параллельно, где на выходе сигнал добавляется конструктивно, но случайный шум добавляется только стохастически .
• Туннельный полевой транзистор , в котором переключение осуществляется путем модуляции квантового туннелирования через барьер.
• Диффузионный транзистор , образованный путем диффузии легирующих примесей в полупроводниковую подложку; может быть как биполярным транзистором, так и полевым транзистором.
• Однопереходный транзистор , который может использоваться как простой генератор импульсов. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Он состоит из основного корпуса полупроводника p-типа или n-типа с омическими контактами на каждом конце (клеммы Base1 и Base2 ). Соединение с противоположным типом полупроводника образовано в точке по длине корпуса для третьего терминала ( эмиттера ).
• Одноэлектронные транзисторы (SET) состоят из затворного острова между двумя туннельными переходами. Туннельный ток контролируется напряжением, приложенным к затвору через конденсатор.
• Наножидкостный транзистор управляет движением ионов через субмикроскопические каналы, заполненные водой.
• Многоканальные устройства :
  • Тетродный транзистор
  • Пентодный транзистор
  • Транзистор Trigate (прототип Intel)
  • Двухзатворные полевые транзисторы имеют один канал с двумя затворами в каскодной конфигурации, оптимизированной для высокочастотных усилителей , смесителей и генераторов .
• В транзисторе на основе нанопроводов без переходов (JNT) используется простая нанопроводка из кремния, окруженная электрически изолированным обручальным кольцом , которое управляет потоком электронов через провод.
• Наномасштабный вакуумно-канальный транзистор , когда в 2012 году НАСА и Национальный центр нанотехнологий в Южной Корее сообщили о создании прототипа вакуумно-канального транзистора размером всего 150 нанометров, его можно изготовить дешево с использованием стандартной обработки кремниевых полупроводников, он может работать на высоких скоростях даже в агрессивных средах и может потреблять столько же энергии, сколько и стандартный транзистор.
• Органический электрохимический транзистор .
• Соларистор (от солнечного транзистора), двухконтактный беззатворный фототранзистор с автономным питанием.
• Германий-оловянный транзистор
• Транзистор Вуда
• Бумажный транзистор
• Транзистор на основе кремния-германия, легированного углеродом (Si–Ge:C)
• Алмазный транзистор
• Транзистор из нитрида алюминия
• Сверхрешетчатые зубчатые полевые транзисторы

Virus neutralizer

Game: Perform tasks and rest cool.2 people play!

Play game

Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковую трехслойную n-p-n или p-n-p (PNP/NPN) структуру и предназначен для усиления мощности электрических сигналов.
Схема технологической структуры биполярного транзистора и его условные обозначения показаны на рис. 1.


Рис. 1 Схемы технологических структур биполярных транзисторов и их условные обозначения.

В транзисторе типа n-p-n (NPN) основные носители заряда в эмиттере (электроны) проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками). В PNP - наоборот.

NPN более эффективны и распространены в промышленности. PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевернутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через нее идет ток.

pnp транзистор ы имеют два типа проводимости - электроны и дырки. Электроны являются основными носителями заряда в N-типе материала, а дырки - в P-типе материала. В PNP транзисторе P-тип материал находится между двумя N-типами. Ток базы PNP транзистора направлен внутрь P-типа материала, чтобы создать обедненную зону в его середине. Когда на базу PNP транзистора подается положительное напряжение, обедненная зона уменьшается, что позволяет току из эмиттера перетекать в коллектор. Таким образом, PNP транзисторы используются в электронных схемах для усиления тока.

npn транзистор ы также имеют два типа проводимости - электроны и дырки. Они состоят из трех слоев: двух N-типа и одного P-типа. Когда на базу NPN транзистора подается положительное напряжение, это приводит к уменьшению обедненной зоны между базой и эмиттером, что позволяет току из эмиттера перетекать в коллектор. Таким образом, NPN транзисторы также используются в электронных схемах для усиления тока.

Внутренняя структура транзистора


Схемы включения транзистора
Указанные три слоя имеют следующие названия: эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К). Для усиления электрической мощности используют три варианта включения биполярного транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).


Рис 2 Схемы включения транзистора

В таблице 1 приведены сравнительные параметры этих схем включения.

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

• Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.
• Входное сопротивление Rвх = Uвх/Iвх.

Схема включения с общей базой

• Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по
  

  Схема включения с общей базой

  току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Не инвертирует фазу сигнала.

• Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iк/Iэ = α [α<1].
• Входное сопротивление Rвх = Uвх/Iвх = Uэб/Iэ.

Входное сопротивление (входной импеданс) усилительного каскада с общей базой мало зависит от тока эмиттера, при увеличении тока — снижается и не превышает единиц — сотен Ом для маломощных каскадов, так как входная цепь каскада при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства

• Хорошие температурные и широкий частотный диапазон, так как в этой схеме подавлен эффект Миллера.
• Высокое допустимое коллекторное напряжение.

Недостатки

• Малое усиление по току, равное α, так как α всегда немного менее 1.
• Малое входное сопротивление.

Схема включения с общим эмиттером

• Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iк/Iб = Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1].
  

  Схема включения с общим эмиттером

• Входное сопротивление: Rвх = Uвх/Iвх = Uбэ/Iб.

Достоинства

Большой коэффициент усиления по току.

• Большой коэффициент усиления по напряжению.
• Наибольшее усиление мощности.
• Можно обойтись одним источником питания.
• Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Недостатки

Имеет меньшую температурную стабильность. Частотные свойства такого включения по сравнению со схемой с общей базой существенно хуже, что обусловлено эффектом Миллера.

Схема с общим коллектором

• Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iэ/Iб = Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β+1 [β>>1].
  

  Схема включения с общим коллектором

• Входное сопротивление: Rвх = Uвх/Iвх = (Uбэ + Uкэ)/Iб.

Достоинства

• Большое входное сопротивление.
• Малое выходное сопротивление.

Недостатки

• Коэффициент усиления по напряжению немного меньше 1.

Схему с таким включением часто называют «эмиттерным повторителем».

Режимы работы транзистора
1. Активный (усилительный)
2. Режим насыщения
3. Режим отсечки

статические вольт-амперные характеристики БПТ


Рис 3


Усилительные свойства транзистора


схема включения транзистора с общим эмиттером

Доказательство: пусть


Транзистор управляется током базы

Схема замещения биполярного транзистора


Рис 4

Связь между входными и выходными токами и напряжениями в транзисторе, представленном в виде эквивалентного четырехполюсника, выражается системой уравнений электрического состояния:



h – параметры транзистора

входное сопротивление транзистора


коэффициент обратной связи


коэффициент усиления по постоянному току


выходная проводимость


Одним из основных параметров биполярного транзистора является коэффициент передачи тока. При работе в режиме постоянного тока для схемы с общей базой это есть отношение тока коллектора к току эмиттера



Для схемы с общим эмиттером коэффициент передачи тока в режиме постоянного тока равен отношению тока коллектора к току базы



Кроме того, как у четырехполюсника, у транзистора другими основными параметрами являются входное и выходное сопротивления, которые характеризуют согласованность входной и выходной цепей транзистора с другими четырехполюсниками.
Графическое определение h - параметров транзистора

Uкэ = Eк - Iк•Rк - линия нагрузки

Тесты по теме биполярные транзисторы

1 Биполярный транзистор это:

• A– полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими pn - переходами
• B– полупроводниковый прибор с двумя pn и одним np - переходом
• C– полупроводниковый прибор с одним np и двумя pn - переходами
• D – полупроводниковый прибор с переходом металл-полупроводник

2 Входная характеристика биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, описывается функцией

3 В каком режиме должен находиться транзистор, чтобы по выходной ВАХ можно было определить параметр h21?

• A – в активном
• B – в отсечке
• C – в насыщенном
• D – в режиме пробоя

4 Коэффициент усиления по напряжению, выраженный в децибелах, определяется по формуле

• A – Uвых / Uвх
• B – 20 lg(Uвых / Uвх)
• C – 10 lg(Uвых / Uвх)
• D – ln(Uвых / Uвх)

Правила установки и включения транзисторов

• 1. Транзисторы необходимо крепить за корпус, причем мощные транзисторы — при помощи предусмотренных конструкций деталей (болты, специальные фланцы и т. п.).
• 2. Выводы разрешается изгибать на расстоянии не менее 10 мм от корпуса, если нет других указаний. Изгиб жестких выводов мощных транзисторов запрещается.
• 3. Транзисторы не следует располагать вблизи элементов и узлов с большим тепловыделением (электронные лампы, трансформаторы питания, мощные резисторы и др.).
• 4. Транзисторы не следует размещать в сильных магнитных полях.
• 5. Выводы следует паять не ближе 10 мм от корпуса, обеспечивая теплоотвод между местом пайки и корпусом транзистора. Время пайки должно быть как можно меньшим (не более 2...3 с). Следует применять припои с температурой плавления не более 260 °С.
• 6. Выводы базы должны подсоединяться первыми, а отключаться последними. Запрещается подавать напряжение на транзистор с отключенной базой.
• 7. Транзисторы можно заменять только при отсутствии напряжения питания.
• 8. Необходимо исключить возможность подачи напряжения питания обратной (ошибочной) полярности, которым может быть пробит один из переходов транзистора. Для этого рекомендуется включать полупроводниковый диод последовательно в цепь питания транзистора.
• 9. Для защиты транзисторов от действия статического электричества необходимо тщательно заземлять оборудование и измерительные приборы, применять заземленные браслеты и паяльники с заземленным жалом.

Достоиства и недостатки и применение

Биполярные транзисторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами транзисторов, включая более высокую скорость переключения, больший коэффициент усиления и широкий диапазон рабочих температур. Однако они также имеют свои недостатки, включая больший уровень шума и потребление энергии.

Биполярные транзисторы используются в электронных схемах для усиления и коммутации сигналов. При усилении сигнала транзистор работает в активном режиме, когда ток базы позволяет управлять током, проходящим через коллектор и эмиттер. Когда транзистор используется для коммутации сигнала, он работает в режиме насыщения, когда ток коллектора почти равен номинальному значению напряжения питания, и ток базы намного больше, чем в режиме активного усиления.

Биполярные транзисторы имеют широкое применение в электронике и электротехнике. Некоторые области их применения включают:

1. Усилители сигнала: Биполярные транзисторы используются в электронных усилителях для усиления малых сигналов. Они могут быть использованы в широком диапазоне частот, от низких до сверхвысоких.

2. Коммутация: Биполярные транзисторы также используются для коммутации сигналов. Они могут быть использованы в простых электронных ключах, которые открывают и закрывают электрические цепи.

3. Стабилизаторы напряжения: Биполярные транзисторы могут быть использованы в стабилизаторах напряжения для обеспечения постоянного выходного напряжения.

4. Импульсные блоки питания: Биполярные транзисторы могут быть использованы в импульсных блоках питания

5. Датчики: Биполярные транзисторы могут быть использованы в датчиках для измерения тока или напряжения.

6. Цифровые схемы: Биполярные транзисторы могут быть использованы в цифровых схемах для выполнения логических операций.

Рис. применение различных видов транзисторов

Это лишь некоторые области применения биполярных транзисторов. Они широко используются во многих различных электронных и электротехнических приложения

Virus neutralizer

Game: Perform tasks and rest cool.2 people play!

Play game

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• электрические переходы , p-n переход ,
• КМОП - матрица
• SRAM ( память )
• Логические элементы
• МОП -структура
• полевые транзисторы , полевой транзистор ,
• igbt , силовые транзистор ,
• эффект защелкивания ,
• моп-структура , моп ,
• кмоп , комплементарная структура металл-оксид-полупроводник ,
• транзисторно-транзисторная логика , ттл ,
• защиита эрэ , шунт ,
• туннельный полевой транзистор , tfet ,

Статью про классификация транзисторов я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое классификация транзисторов, биполярные транзисторы, биполярный транзистор, полупроводниковые триоды, вольт-амперные характеристики транзисторов, вах транзисторов, транзистор, биполярный транзистор, pnp транзистор, npn транзистор и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база