База транзистора: функции, типы и принципы работы

Что такое база транзистора и какую роль она играет. Каковы основные типы баз транзисторов. Как устроена база и как она влияет на работу транзистора. Почему база транзистора должна быть тонкой.

Что такое база транзистора и ее основные функции

База транзистора — это один из трех основных электродов биполярного транзистора, расположенный между эмиттером и коллектором. Основные функции базы транзистора:

• Управление током между эмиттером и коллектором
• Разделение областей эмиттера и коллектора
• Создание p-n переходов с эмиттером и коллектором
• Обеспечение инжекции носителей заряда из эмиттера в коллектор

База играет ключевую роль в работе транзистора, позволяя управлять большим током коллектора с помощью малого тока базы. Это обеспечивает усилительные свойства транзистора.

Типы баз транзисторов

Существует несколько основных типов баз транзисторов:

• P-база — в транзисторах n-p-n типа
• N-база — в транзисторах p-n-p типа
• Тонкая база — для высокочастотных транзисторов
• Широкая база — для мощных низкочастотных транзисторов
• Эпитаксиальная база — с улучшенными характеристиками

Тип базы определяет основные свойства и область применения транзистора. Например, тонкая база позволяет создавать высокочастотные транзисторы для радиотехники.

Устройство базы транзистора

База транзистора представляет собой тонкий слой полупроводника, расположенный между эмиттером и коллектором. Ключевые особенности устройства базы:

• Малая толщина (порядка микрон или меньше)
• Низкая концентрация примесей
• Большое удельное сопротивление
• Образует p-n переходы с эмиттером и коллектором

Такая конструкция позволяет базе эффективно управлять током между эмиттером и коллектором за счет изменения ее потенциала. Малая толщина базы необходима для обеспечения высокого коэффициента передачи тока.

Принцип работы базы в транзисторе

Работа базы в транзисторе основана на следующих принципах:

1. При подаче прямого напряжения на переход база-эмиттер происходит инжекция носителей из эмиттера в базу
2. Благодаря малой толщине базы большая часть инжектированных носителей достигает коллектора
3. Обратно смещенный переход база-коллектор собирает носители из базы
4. Изменение тока базы позволяет управлять током коллектора

Таким образом, база выступает в роли «регулятора», позволяющего управлять большим током коллектора с помощью малого тока базы. Это обеспечивает усилительные свойства транзистора.

Почему база транзистора должна быть тонкой

Малая толщина базы транзистора необходима по следующим причинам:

• Обеспечение высокого коэффициента передачи тока
• Уменьшение времени пролета носителей через базу
• Снижение рекомбинации носителей в базе
• Увеличение рабочей частоты транзистора
• Уменьшение емкости базы

Чем тоньше база, тем лучше усилительные и частотные свойства транзистора. Однако чрезмерное уменьшение толщины базы может привести к пробою транзистора. Поэтому толщина базы выбирается оптимальной для конкретного применения.

Влияние базы на параметры транзистора

База оказывает существенное влияние на основные параметры транзистора:

• Коэффициент усиления по току — определяется эффективностью прохождения носителей через базу
• Граничная частота — зависит от времени пролета носителей через базу
• Входное сопротивление — связано с сопротивлением базы
• Выходная емкость — определяется емкостью перехода база-коллектор
• Коэффициент шума — зависит от процессов в базе

Правильный выбор параметров базы позволяет оптимизировать характеристики транзистора для конкретного применения. Например, уменьшение толщины базы повышает быстродействие, но снижает пробивное напряжение.

Особенности базы в различных типах транзисторов

Конструкция базы имеет свои особенности в разных типах транзисторов:

• В биполярных транзисторах — тонкая база с низкой концентрацией примесей
• В полевых транзисторах — отсутствует как отдельный электрод, ее роль выполняет канал
• В фототранзисторах — база открыта для воздействия света
• В мощных транзисторах — более широкая база для рассеивания тепла
• В СВЧ-транзисторах — сверхтонкая база для работы на высоких частотах

Конструкция базы оптимизируется в зависимости от назначения и области применения конкретного типа транзистора. Это позволяет получить требуемые характеристики устройства.

Чем объясняется малая толщина базы в транзисторе. Биполярный транзистор

Определение и история

Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)

Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.
Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.
Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.
В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.
Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.
И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Виды транзисторов

По принципу действия и строению различают полупроводниковые триоды:

• полевые;
• биполярные;
• комбинированные.

Эти транзисторы выполняют одинаковые функции, однако существуют различия в принципе их работы.

Полевые

Данный вид триодов ещё называют униполярным, из-за электрических свойств – у них протекает ток только одной полярности. По строению и типу управления эти устройства подразделяются на 3 вида:

1. Транзисторы с управляющим p-n переходом (рис. 6).
2. С изолированным затвором (бывают со встроенным либо с индуцированным каналом).
3. МДП, со структурой: металл-диэлектрик-проводник.

Отличительная черта изолированного затвора – наличие диэлектрика между ним и каналом.

Детали очень чувствительны к статическому электричеству.

Схемы полевых триодов показано на рисунке 5.

Рис. 5. Полевые транзисторы

Обратите внимание на название электродов: сток, исток и затвор.

Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии. Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т.п.

Биполярные

Об этом виде транзисторов много сказано в подразделе «Базовый принцип работы». Отметим лишь, что название «Биполярный» устройство получило из-за способности пропускать заряды противоположных знаков через один канал. Их особенностью является низкое выходное сопротивление.

Транзисторы усиливают сигналы, работают как коммутационные устройства. В цепь коллектора можно включать достаточно мощную нагрузку. Благодаря большому току коллектора можно понизить сопротивление нагрузки.

Более детально о строении и принципе работы рассмотрим ниже.

Комбинированные

С целью достижения определённых электрических параметров от применения одного дискретного элемента разработчики транзисторов изобретают комбинированные конструкции. Среди них можно выделить:

• биполярные транзисторы с внедрёнными и их схему резисторами;
• комбинации из двух триодов (одинаковых или разных структур) в одном корпусе;
• лямбда-диоды – сочетание двух полевых триодов, образующих участок с отрицательным сопротивлением;
• конструкции, в которых полевой триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом (применяются для управления электромоторами).

Комбинированные транзисторы – это, по сути, элементарная микросхема в одном корпусе.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики

Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам.
Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.
Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы.

Почему?
Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».
Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но большая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.
Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.
Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т. е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.
Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.
Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h31. Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току. Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.
Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.
Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению. Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая — очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.
Также транзисторы имеют частотную характеристику, которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е. транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется граничной.
Также параметрами биполярного транзистора являются:

• обратный ток коллектор-эмиттер
• время включения
• обратный ток колектора
• максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Достоинства и недостатки биполярных транзисторов

К достоинствам биполярных транзисторов в сравнении с аналогами относятся:

• управление электрическими зарядами;
• надежность в работе;
• устойчивость к частотным помехам;
• малые шумовые характеристики;

К недостаткам можно отнести:

• обладает малым значением входного сопротивления, из-за которого ухудшаются характеристики по усилению сигналов;
• резкая чувствительность к статике зарядов;
• схема включения предполагает присутствие 2-х питаний;
• при высоких значениях температуры возможно повреждение транзистора.

Режимы работы

Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.

1. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
2. Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
3. Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
4. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

 

Схемы включения

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

С общим эмиттером

Эта схема включения биполярных транзисторов обеспечивает наибольшее увеличение вольтамперных характеристик (ВАХ), поэтому является самой востребованной. Минус такого варианта – ухудшение усилительных свойств прибора при повышении частоты и температуры. Это означает, что для высокочастотных транзисторов рекомендуется подобрать другую схему.

С общей базой

Применяется для работы на высоких частотах. Уровень шумов снижен, усиление не очень велико. Каскады приборов, собранные по такой схеме, востребованы в антенных усилителях. Недостаток варианта – необходимость в двух источниках питания.

С общим коллектором

Для такого варианта характерна передача входного сигнала обратно на вход, что существенно уменьшает его уровень. Коэффициент усиления по току – высокий, по напряжению – небольшой, что является минусом этого способа. Схема приемлема для каскадов приборов в случаях, если источник входного сигнала обладает высоким входным сопротивлением.

Какие параметры учитывают при выборе биполярного транзистора?

• Материал, из которого он изготовлен, – арсенид галлия или кремний.
• Частоту. Она может быть – сверхвысокая (более 300 МГц), высокая (30-300 МГц), средняя – (3-30 МГц), низкая (менее 3 МГц).
• Максимальную рассеиваемую мощность.

PNP-транзистор: подключение источников напряжения

Источник напряжения между базой и эмиттером (VBE) подключается отрицательным полюсом к базе и положительным к эмиттеру, потому что работа PNP-транзистора происходит при отрицательном смещении базы по отношению к эмиттеру.

Напряжение питания эмиттера также положительно по отношению к коллектору (VCE). Таким образом, у транзистора PNP-типа вывод эмиттера всегда более положителен по отношению как к базе, так и к коллектору.

Источники напряжения подключаются к PNP-транзистору, как показано на рисунке ниже.

На этот раз коллектор подключен к напряжению питания VCC через нагрузочный резистор, RL, который ограничивает максимальный ток, протекающий через прибор. Базовое напряжения VB, которое смещает ее в отрицательном направлении по отношению к эмиттеру, подано на нее через резистор RB, который снова используется для ограничения максимального тока базы.

Работа PNP-транзисторного каскада

Итак, чтобы вызвать протекание базового тока в PNP-транзисторе, база должна быть более отрицательной, чем эмиттер (ток должен покинуть базу) примерно на 0,7 вольт для кремниевого прибора или на 0,3 вольта для германиевого. Формулы, используемые для расчета базового резистора, базового тока или тока коллектора такие же, как те, которые используются для эквивалентного NPN-транзистора и представлены ниже.

Мы видим, что фундаментальным различием между NPN и PNP-транзистором является правильное смещение pn-переходов, поскольку направления токов и полярности напряжений в них всегда противоположны. Таким образом, для приведенной выше схеме: IC = IE – IB, так как ток должен вытекать из базы.

Как правило, PNP-транзистор можно заменить на NPN в большинстве электронных схем, разница лишь в полярности напряжения и направлении тока. Такие транзисторы также могут быть использованы в качестве переключающих устройств, и пример ключа на PNP-транзисторе показан ниже.

Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой

Действительно, из нее можно увидеть, что ток коллектора IC (в случае транзистора NPN) вытекает из положительного полюса батареи B2, проходит по выводу коллектора, проникает внутрь него и должен далее выйти через вывод базы, чтобы вернуться к отрицательному полюсу батареи. Таким же образом, рассматривая цепь эмиттера, можно увидеть, как его ток от положительного полюса батареи B1 входит в транзистор по выводу базы и далее проникает в эмиттер.

По выводу базы, таким образом, проходит как ток коллектора IC, так и ток эмиттера IE. Поскольку они циркулируют по своим контурам в противоположных направлениях, то результирующий ток базы равен их разности и очень мал, так как IC немного меньше, чем IE. Но так как последний все же больше, то направление протекания разностного тока (тока базы) совпадает с IE, и поэтому биполярный транзистор PNP-типа имеет вытекающий из базы ток, а NPN-типа – втекающий.

Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером

В этой новой схеме PN-переход база-эмиттер открыт напряжением батареи B1, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении посредством напряжения батареи В2. Вывод эмиттера, таким образом, является общим для цепей базы и коллектора.

Полный ток эмиттера задается суммой двух токов IC и IB; проходящих по выводу эмиттера в одном направлении. Таким образом, имеем IE = IC + IB.

В этой схеме ток базы IB просто «ответвляется» от тока эмиттера IE, также совпадая с ним по направлению. При этом транзистор PNP-типа по-прежнему имеет вытекающий из базы ток IB, а NPN-типа – втекающий.

В третьей из известных схем включения транзисторов, с общим коллектором, ситуация точно такая же. Поэтому мы ее не приводим в целях экономии места и времени читателей.

Где транзисторы купить?

Как и все другие радиокомпоненты транзисторы можно купить в  любом ближайшем  магазине радиодеталей. Если вы живете где-нибудь на окраине и о подобных магазинах не слышали (как я раньше) то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет- магазине. Я сам частенько заказываю радиодетали через интернет-магазины ведь в обычном оффлайн магазине может чего-нибудь просто не оказаться.

Впрочем если вы собираете устройство чисто для себя то можно не париться а добыть из старой, отслужившей свое техники и так сказать вдохнуть в старый радиокомпонет новую жизнь.

Чтож друзья, а на этом у меня все. Все, что планировал я сегодня вам рассказал. Если остались какие-либо вопросы, то задавайте их в комментариях, если вопросов нет то все равно пишите комментарии, мне всегда важно ваше мнение. Кстати не забывайте, что каждый кто впервые оставит комментарий получит подарок.

Источники

• https://habr.com/ru/post/133136/
• https://www. asutpp.ru/kak-rabotaet-tranzistor.html
• https://principraboty.ru/bipolyarnyy-tranzistor-princip-raboty-dlya-chaynikov/
• https://www.RadioElementy.ru/articles/bipolyarnye-tranzistory/
• https://www.syl.ru/article/204552/new_pnp-tranzistor-shema-podklyucheniya-kakaya-raznitsa-mejdu-pnp-i-npn-tranzistorami
• http://popayaem.ru/bipolyarnyj-tranzistor-princip-raboty-dlya-chajnikov.html

База транзисторов

Первые из них, чтобы как — то отличить их от вторых, часто называют обычными транзисторами. Биполярные транзисторы используются наиболее широко. Именно с них мы пожалуй и начнем. В упрощенном виде биполярный транзистор представляет собой пластину полупроводника с тремя как в слоеном пироге чередующимися областями разной электропроводности рис. Две крайние области обладают электропроводностью одного типа, средняя — электропроводностью другого типа. У каждой области свой контактный вывод.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Биполярный транзистор.
• Что такое транзистор и как он работает?
• В чем разница между NPN и PNP транзисторами?
• Биполярный транзистор
• Транзистор S8550
• база транзистора
• Основные параметры транзистора
• Как работает биполярный транзистор
• Урок№5. Транзисторы и их применение.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как проверить транзистор мультиметром

Биполярный транзистор.

Принцип полупроводникового управления электрическим током был известен ещё в начале ХХ века. Несмотря на то, что инженеры, работающие в областях радиоэлектроники, знали как работает транзистор, они продолжали конструировать устройства на основе вакуумных ламп. Причиной такого недоверия к полупроводниковым триодам было несовершенство первых точечных транзисторов. Семейство германиевых транзисторов не отличались стабильностью характеристик и сильно зависели от температурных режимов.

Серьёзную конкуренцию электронным лампам составили монолитные кремниевые транзисторы лишь в конце х годов. С этого времени электронная промышленность начала бурно развиваться, а компактные полупроводниковые триоды активно вытесняли энергоёмкие лампы со схем электронных приборов.

С появлением интегральных микросхем, где количество транзисторов может достигать миллиардов штук, полупроводниковая электроника одержала убедительную победу в борьбе за миниатюризацию устройств. В современном значении транзистором называют полупроводниковый радиоэлемент, предназначенный для изменения параметров электрического тока и управления им.

У обычного полупроводникового триода имеется три вывода: база, на которую подаются сигналы управления, эмиттер и коллектор. Существуют также составные транзисторы большой мощности. Поражает шкала размеров полупроводниковых устройств — от нескольких нанометров бескорпусные элементы, используемые в микросхемах , до сантиметров в диаметре мощных транзисторов, предназначенных для энергетических установок и промышленного оборудования.

Обратные напряжения промышленных триодов могут достигать до В. Конструктивно триод состоит из полупроводниковых слоев, заключённых в корпусе. Полупроводниками служат материалы на основе кремния, германия, арсенида галлия и других химических элементов.

Сегодня проводятся исследования, готовящие на роль полупроводниковых материалов некоторые виды полимеров, и даже углеродных нанотрубок. Видимо в скором будущем мы узнаем о новых свойствах графеновых полевых транзисторов.

Раньше кристаллы полупроводника располагались в металлических корпусах в виде шляпок с тремя ножками. Такая конструкция была характерна для точечных транзисторов. Сегодня конструкции большинства плоских, в т. Они впрессованы в пластмассовые, металлостеклянные или металлокерамические корпуса. У некоторых из них имеются выступающие металлические пластины для отвода тепла, которые крепятся на радиаторы.

Электроды современных транзисторов расположены в один ряд. Такое расположение ножек удобно для автоматической сборки плат. Выводы не маркируются на корпусах. Тип электрода определяется по справочникам или путём измерений. Для транзисторов используют кристаллы полупроводников с разными структурами, типа p-n-p либо n-p-n.

Они отличаются полярностью напряжения на электродах. Схематически строение транзистора можно представить в виде двух полупроводниковых диодов, разделённых дополнительным слоем. Смотри рисунок 1. Именно наличие этого слоя позволяет управлять проводимостью полупроводникового триода. На рисунке 1 схематически изображено строение биполярных триодов. Существуют ещё класс полевых транзисторов, о которых речь пойдёт ниже. В состоянии покоя между коллектором и эмиттером биполярного триода ток не протекает.

Электрическому току препятствует сопротивление эмиттерного перехода, которое возникает в результате взаимодействия слоёв. Для включения транзистора требуется подать незначительное напряжение на его базу. Управляя токами базы можно включать и выключать устройство. Если на базу подать аналоговый сигнал, то он изменит амплитуду выходных токов. При этом выходной сигнал точно повторит частоту колебаний на базовом электроде.

Другими словами, произойдёт усиление поступившего на вход электрического сигнала. Таким образом, полупроводниковые триоды могут работать в режиме электронных ключей или в режиме усиления входных сигналов. Например, VT 3. Транзистор изображается в виде символических линий обозначающих соответствующие электроды, обведённые кружком или без такового. Направление тока в эмиттере указывает стрелка. На рисунке 4 показана схема УНЧ, на которой транзисторы обозначены новым способом, а на рисунке 5 — схематические изображения разных типов полевых транзисторов.

Данный вид триодов ещё называют униполярным, из-за электрических свойств — у них протекает ток только одной полярности. По строению и типу управления эти устройства подразделяются на 3 вида:.

Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии. Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т. Их особенностью является низкое выходное сопротивление.

Транзисторы усиливают сигналы, работают как коммутационные устройства. В цепь коллектора можно включать достаточно мощную нагрузку. Благодаря большому току коллектора можно понизить сопротивление нагрузки.

С целью достижения определённых электрических параметров от применения одного дискретного элемента разработчики транзисторов изобретают комбинированные конструкции.

Среди них можно выделить:. Работа биполярных транзисторов основана на свойствах полупроводников и их сочетаний. Чтобы понять принцип действия триодов, разберёмся с поведением полупроводников в электрических цепях. Некоторые кристаллы, такие как кремний, германий и др.

Но у них есть одна особенность — если добавить определённые примеси, то они становятся проводниками с особыми свойствами. Если, например, кремний легировать фосфором донор , то получим полупроводник с избытком электронов структура n-Si. При добавлении бора акцептор легированный кремний станет полупроводником с дырочной проводимостью p-Si , то есть в его структуре будут преобладать положительно заряженные ионы. Проведём мысленный эксперимент: соединим два разнотипных полупроводника с источником питания и подведём ток к нашей конструкции.

Произойдёт нечто неожиданное. Если соединить отрицательный провод с кристаллом n-типа, то цепь замкнётся. Однако, когда мы поменяем полярность, то электричества в цепи не будет. Почему так происходит? В результате соединения кристаллов с разными типами проводимости, между ними образуется область с p-n переходом. Часть электронов носителей зарядов из кристалла n-типа перетечёт в кристалл с дырочной проводимостью и рекомбинирует дырки в зоне контакта. В результате возникают некомпенсированные заряды: в области n-типа — из отрицательных ионов, а в области p-типа из положительных.

Разница потенциалов достигает величины от 0,3 до 0,6 В. V T — величина термодинамического напряжения, N n и N p — концентрация соответственно электронов и дырок, а n i обозначает собственную концентрацию.

При подсоединении плюса к p-проводнику, а минуса к полупроводнику n-типа, электрические заряды преодолеют барьер, так как их движение будет направлено против электрического поля внутри p-n перехода. В данном случае переход открыт. Но если полюса поменять местами, то переход будет закрыт. Отсюда вывод: p-n переход образует одностороннюю проводимость. Это свойство используется в конструкции диодов. Усложним эксперимент. Добавим ещё одну прослойку между двумя полупроводниками с одноименными структурами.

Не трудно догадаться, что произойдёт в зонах соприкосновения. По аналогии с вышеописанным процессом образуются области с p-n переходами, которые заблокируют движение электрических зарядов между эмиттером и коллектором, причём независимо от полярности тока.

Самое интересное произойдёт тогда, когда мы приложим незначительное напряжение к прослойке базе. В нашем случае, подадим ток с отрицательным знаком. Как и в случае с диодом, образуется цепь эмиттер-база, по которой потечёт ток. Одновременно прослойка начнёт насыщаться дырками, что приведёт к дырочной проводимости между эмиттером и коллектором.

Посмотрите на рисунок 7. На нём видно, что положительные ионы заполнили всё пространство нашей условной конструкции и теперь ничто не мешает проводимости тока. Мы получили наглядную модель биполярного транзистора структуры p-n-p. При обесточивании базы транзистор очень быстро приходит в первоначальное состояние и коллекторный переход закрывается. Если изменить величину управляющего тока, то изменится интенсивность образования дырок на базе, что повлечёт за собой пропорциональное изменение амплитуды выходного напряжения, с сохранением частоты сигнала.

Этот принцип используют для усиления сигналов. Подавая на базу слабые импульсы, на выходе мы получаем такую же частоту усиления, но со значительно большей амплитудой задаётся величиной напряжения, приложенного к цепочке коллектор эмиттер. Аналогичным образом работают npn транзисторы. Меняется только полярность напряжений. Устройства со структурой n-p-n обладают прямой проводимостью.

Обратную проводимость имеют транзисторы p-n-p типа. Остаётся добавить, что полупроводниковый кристалл подобным образом реагирует на ультрафиолетовый спектр света. Включая и отключая поток фотонов, или регулируя его интенсивность, можно управлять работой триода или менять сопротивление полупроводникового резистора.

Схемотехники используют следующие схемы подключения: с общей базой, общими электродами эмиттера и включение с общим коллектором Рис. Строение полевого транзистора отличается от биполярного тем, что ток в нём не пересекает зоны p-n перехода.

Что такое транзистор и как он работает?

Существует два основных типа транзисторов — биполярные и полевые. Транзистор имеет три вывода, известные как эмиттер Э , база Б и коллектор К. На рисунке, приведенном ниже, изображен NPN транзистор где, при основных режимах работы активном, насыщении, отсечки коллектор имеет положительный потенциал, эмиттер отрицательный, а база используется для управления состоянием транзистора. Сочленения между N и P областями аналогичны переходам в диодах , и они также могут быть с прямым и обратным смещением p-n перехода. Данные устройства могут работать в разных режимах в зависимости от типа смещения:. В транзисторе NPN положительное напряжение подается на коллектор для создания тока от коллектора к эмиттеру.

база транзистора — tranzistoriaus bazė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. transistor base vok. Basis des Transistors, f rus. база транзистора.

В чем разница между NPN и PNP транзисторами?

Принцип полупроводникового управления электрическим током был известен ещё в начале ХХ века. Несмотря на то, что инженеры, работающие в областях радиоэлектроники, знали как работает транзистор, они продолжали конструировать устройства на основе вакуумных ламп. Причиной такого недоверия к полупроводниковым триодам было несовершенство первых точечных транзисторов. Семейство германиевых транзисторов не отличались стабильностью характеристик и сильно зависели от температурных режимов. Серьёзную конкуренцию электронным лампам составили монолитные кремниевые транзисторы лишь в конце х годов. С этого времени электронная промышленность начала бурно развиваться, а компактные полупроводниковые триоды активно вытесняли энергоёмкие лампы со схем электронных приборов. С появлением интегральных микросхем, где количество транзисторов может достигать миллиардов штук, полупроводниковая электроника одержала убедительную победу в борьбе за миниатюризацию устройств.

Биполярный транзистор

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика. Войти Регистрация.

Для хорошей работы устройства, собранного на транзисторах, необходимо чтобы на их электроды было подано определенной величины и полярности постоянное напряжение. Примерные значения напряжений подаваемых на коллектор, базу и эмиттер для транзисторов прямой проводимости p-n-p приведен на рис.

Транзистор S8550

Если рассматривать механические аналоги, то работа транзисторов напоминает принцип действия гидравлического усилителя руля в автомобиле. Но, сходство справедливо только при первом приближении, поскольку в транзисторах нет клапанов. В этой статье мы отдельно рассмотрим работу биполярного транзистора. Основой устройства биполярного транзистора является полупроводниковый материал. Первые полупроводниковые кристаллы для транзисторов изготавливали из германия, сегодня чаще используется кремний и арсенид галлия.

база транзистора

Транзистор, назначением которого является усиление мощности электрических сигналов, представляет собой полупроводниковый пробор с тремя чередующимися слоями полупроводника разного вида проводимости, на границе раздела которых образуется два р — n -перехода. Действие биполярного транзистора основано на использовании носителей заряда обоих знаков дырок и электронов. Биполярный транзистор является наиболее распространенным активным полупроводниковым прибором. Устройство транзистора. Биполярный транзистор в своей основе содержит три слоя полупроводника р- n -р или n -р- n. Каждый слой полупроводника через невыпрямляющий контакт металл-полупроводник подсоединен к внешнему выводу.

У биполярного транзистора три контакта (электрода). Контакт, выходящий из центрального слоя, называется база (base). Крайние электроды носят.

Основные параметры транзистора

О компании Реквизиты Сотрудники Вакансии. Информация Сертификаты Вопрос-ответ Справочники. Общие положения Оплата и доставка Гарантия на товар Заказать товар.

Как работает биполярный транзистор

Полупроводниковые транзисторы делятся на биполярные и полевые. Первые гораздо более распространены в электронике. Поэтому начнем разбираться с работой биполярного транзистора именно с него. Условно биполярный транзистор можно нарисовать в виде пластины полупроводника с меняющимися областями разной проводимости, состоящие из двух p-n переходов.

На фото справа вы видите первый работающий транзистор, который был создан в году тремя учёными — Уолтером Браттейном, Джоном Бардином и Уильямом Шокли.

Урок№5. Транзисторы и их применение.

Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено. Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:.

Для изготовления транзисторов применяют те же полупроводниковые материалы, что и для диодов. В биполярных транзисторах с помощью трехслойной полупроводниковой структуры из полупроводников различной электропроводности создаются два p—n-перехода с чередующими типами электропроводности p—n—p или n—p—n. Биполярные транзисторы конструктивно могут быть беcкорпусными рис. Три вывода биполярного транзистора называются база , коллектор и эмиттер.

Эффективные и низковольтные вертикальные светоизлучающие транзисторы с органической проницаемой базой

• Артикул
• Опубликовано: 01 марта 2021 г.

• Чжунбинь Ву Orcid: orcid. org/0000-0002-8425-5013 ^{1,2 NA1} ,
• Yuan Liu ^{2 NA1 NAFF5} ,
• ERJUAN GUO ² ,
• 5.0013 ,
• Гадер Дарбанди ORCID: orcid.org/0000-0003-0537-3984 ³ ,
• Шу-Джен Ван ² ,
• Рене Хюбнер ORCID: orcid.org/0000-0002-5200-6928 ⁴ ,
• Александр Клоэс ORCID: orcid.org/0000-0002-6485-1512 ³ ,
• Ганс Климанн ² и
• …
• Карл Лео ²  

  94

  Природные материалы том 20 , страницы 1007–1014 (2021)Цитировать эту статью

  • 7798 Доступ

  • 15 цитирований

  • 62 Альтметрический

  • Сведения о показателях

  Предметы

  • Электротехника и электроника
  • Оптоэлектронные устройства и компоненты

  Abstract

  Органические светоизлучающие транзисторы, трехвыводные устройства, сочетающие в себе тонкопленочный транзистор и светоизлучающий диод, вызывают все больший интерес в органической электронике. Тем не менее, повышение их эффективности при сохранении низкого рабочего напряжения по-прежнему остается ключевой задачей. Здесь мы демонстрируем светоизлучающие транзисторы с органической проницаемой базой; эти трехвыводные вертикальные оптоэлектронные устройства работают при управляющих напряжениях ниже 5,0 В; излучают в красном, зеленом и синем диапазонах; и достигают, соответственно, пиковой внешней квантовой эффективности 190,6%, 24,6%и 11,8%, текущая эффективность 20,6 CD A ^–1 , 90,1 CD A ^–1 и 27,1 CD A ^–1 и максимальные значения яркости 9,833 CD M ^–2 , 12,513 кд м ^–2 и 4,753 кд м ^–2 . Наше моделирование показывает, что базовый электрод с проницаемыми нанопорами, расположенный в центре устройства, который образует характерную оптическую микрополость и регулирует инжекцию и перенос носителей заряда, является ключом к полученным хорошим характеристикам. Наша работа прокладывает путь к созданию эффективных и низковольтных органических светоизлучающих транзисторов, полезных для энергосберегающих дисплеев с активной матрицей и полупроводникового освещения.

  Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

  Варианты доступа

  Подписаться на журнал

  Получите полный доступ к журналу на 1 год

  118,99 €

  всего 9,92 € за выпуск

  Подписаться

  Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

  Купить статью

  Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

  32,00 $

  Купить

  Все цены указаны без учета стоимости.

  Рис. 1: Изготовление светоизлучающих транзисторов с органической проницаемой базой. Рис. 2: Работа устройства OPB-LET при низком управляющем напряжении. Рис. 3: Эффективные и воспроизводимые красные, зеленые и синие OPB-LET с помощью экситонной и фотонной инженерии. Рис. 4: Электрическое моделирование TCAD. Рис. 5: Оптическое моделирование существующей архитектуры OPB-LET.

  Доступность данных

  Все данные, подтверждающие это исследование, включены в эту статью и ее файлы с дополнительной информацией. Данные, подтверждающие результаты этого исследования, также можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу. Исходные данные приводятся вместе с настоящей статьей.

  Ссылки

  1. Burroughes, J.H. et al. Светодиоды на основе сопряженных полимеров. Природа 347 , 539–541 (1990).

     КАС Google ученый

  2. Бальдо, М. А. и др. Высокоэффективное фосфоресцентное излучение органических электролюминесцентных устройств. Природа 395 , 151–154 (1998).

     КАС Google ученый

  3. Райнеке, С. и др. Белые органические светодиоды с эффективностью люминесцентной лампы. Природа 459 , 234–238 (2009).

     КАС Google ученый

  4. Yonebayashi, Y. et al. AMOLED-панель с высокой частотой обновления и низким энергопотреблением, использующая n-оксид и p-LTPS TFT с верхним затвором. J. Soc. Инф. дисп. 28 , 350–359 (2020).

     КАС Google ученый

  5. Zaumseil, J. & Sirringhaus, H. Электронный и амбиполярный транспорт в органических полевых транзисторах. Хим. Ред. 107 , 1296–1323 (2007 г.).

     КАС Google ученый

  6. Муччини, М. Светлое будущее для органических полевых транзисторов. Нац. Матер. 5 , 605–613 (2006).

     КАС Google ученый

  7. Cicoira, F. & Santato, C. Органические светоизлучающие полевые транзисторы: достижения и перспективы. Доп. Функц. Матер. 17 , 3421–3434 (2007).

     КАС Google ученый

  8. Чжан К., Чен П. и Ху В. Органические светоизлучающие транзисторы: материалы, конфигурации устройств и операции. Малый 12 , 1252–1294 (2016).

     КАС Google ученый

  9. Лю, К.-Ф., Лю, X., Лай, В.-Ю. и Хуанг, В. Органические светоизлучающие полевые транзисторы: геометрия устройства и методы изготовления. Доп. Матер. 30 , 1802466 (2018).

     Google ученый

  10. Хепп, А. и др. Светоизлучающий полевой транзистор на основе тонкой пленки тетрацена. Физ. Преподобный Летт. 91 , 157406 (2003 г.).

      Google ученый

  11. Сантато, К., Чикоира, Ф. и Мартель, Р. В центре внимания органические транзисторы. Нац. Фотон. 5 , 392–393 (2011).

      КАС Google ученый

  12. Заумсейл, Дж., Френд, Р. Х. и Сиррингхаус, Х. Пространственный контроль зоны рекомбинации в амбиполярном светоизлучающем органическом транзисторе. Нац. Матер. 5 , 69–74 (2005).

      Google ученый

  13. Zaumseil, J., Donley, C.L., Kim, J.-S., Friend, R.H. & Sirringhaus, H. Эффективные амбиполярные светоизлучающие полевые транзисторы с верхним затвором на основе испускающие полифлуорен. Доп. Матер. 18 , 2708–2712 (2006).

      КАС Google ученый

  14. Хсу, Б.Б.Ю. и др. Контроль КПД, яркости и зоны рекомбинации в светоизлучающих полевых транзисторах. Доп. Матер. 24 , 1171–1175 (2012).

      КАС Google ученый

  15. «>

      Свенсен, Дж. С., Соци, К. и Хигер, А. Дж. Световое излучение амбиполярного полупроводникового полимерного полевого транзистора. Заяв. физ. лат. 87 , 253511 (2005 г.).

      Google ученый

  16. Bisri, S.Z. et al. Высокая подвижность и люминесцентная эффективность в органических монокристаллических светоизлучающих транзисторах. Доп. Функц. Матер. 19 , 1728–1735 (2009).

      КАС Google ученый

  17. Капелли, Р. и др. Функции интерфейса в многослойных органических светоизлучающих транзисторах (OLET). Доп. Функц. Матер. 24 , 5603–5613 (2014).

      КАС Google ученый

  18. Zaumseil, J., Donley, C.L., Kim, J.S., Friend, R.H. & Sirringhaus, H. Эффективные амбиполярные светоизлучающие полевые транзисторы с верхним затвором на основе полифуорена, излучающего зеленый свет. Доп. Матер. 18 , 2708–2712 (2006).

      КАС Google ученый

  19. Такенобу, Т. и др. Высокая плотность тока в светоизлучающих транзисторах из органических монокристаллов. Физ. Преподобный Летт. 100 , 066601 (2008 г.).

      Google ученый

  20. Хоу, Л. и др. Оптически переключаемые органические светоизлучающие транзисторы. Нац. нанотехнологии. 14 , 347–353 (2019).

      КАС Google ученый

  21. Zaumseil, J. et al. Квантовая эффективность амбиполярных светоизлучающих полимерных полевых транзисторов. J. Appl. физ. 103 , 064517 (2008 г.).

      Google ученый

  22. Намдас, Э. Б., Ледокович, П., Юэн, Дж. Д., Мозес, Д. и Хигер, А. Дж. Высокопроизводительные светоизлучающие транзисторы. Заявл. физ. лат. 92 , 183304 (2008 г.).

      Google ученый

  23. Капелли Р. и др. Органические светоизлучающие транзисторы с эффективностью, превосходящей эквивалентные светоизлучающие диоды. Нац. Матер. 9 , 496–503 (2010).

      КАС Google ученый

  24. Maiorano, V., Bramanti, A., Carallo, S., Cingolani, R. & Gigli, G. Органические светоизлучающие полевые транзисторы на основе амбиполярного р — и — н слоистая структура. Заяв. физ. лат. 96 , 133305 (2010).

      Google ученый

  25. Namdas, E.B. et al. Органические светоизлучающие комплементарные инверторы. Заяв. физ. лат. 96 , 043304 (2010).

      Google ученый

  26. «>

      Gwinner, M.C. et al. Высокоэффективные однослойные полимерные амбиполярные светоизлучающие полевые транзисторы. Доп. Матер. 24 , 2728–2734 (2012).

      КАС Google ученый

  27. Чаудхри, М. и др. Органические светоизлучающие транзисторы: достижения и перспективы. Доп. Функц. Матер. 30 , 1

      2 (2019).

      Google ученый

  28. Chaudhry, M. et al. Низковольтные гибридные светоизлучающие транзисторы, обработанные раствором. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 10 , 18445–18449 (2018).

      Google ученый

  29. Ахмад, В. и др. Светоизлучающие транзисторы TADF и OLED, обработанные раствором, с высоким EQE и высокой яркостью. Доп. Оптический Матер. 8 , 2000554 (2020).

      КАС Google ученый

  30. «>

      Ямаути Х., Иизука М. и Кудо К. Изготовление вертикального органического светоизлучающего транзистора с использованием тонкой пленки ZnO. Jpn J. Appl. физ. 46 , 2678–2682 (2007).

      КАС Google ученый

  31. Xu, Z., Li, S.H., Ma, L., Li, G. & Yang, Y. Вертикальный органический светоизлучающий транзистор. Заяв. физ. лат. 91 , 092911 (2007 г.).

      Google ученый

  32. Накамура, К. и др. Усовершенствование органических светоизлучающих транзисторов типа металл–изолятор–полупроводник. Jpn J. Appl. физ. 47 , 1889–1893 (2008 г.).

      КАС Google ученый

  33. McCarthy, M.A. et al. Низковольтные маломощные органические светоизлучающие транзисторы для дисплеев с активной матрицей. Наука 332 , 570–573 (2011).

      КАС Google ученый

  34. Ю. Х., Донг З., Го Дж., Ким Д. и Со Ф. Вертикальные органические полевые транзисторы для интегрированных оптоэлектронных приложений. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 8 , 10430–10435 (2016 г.).

      КАС Google ученый

  35. Ю, Х., Хо, С., Баранж, Н., Ларраби, Р. и Со, Ф. Полупрозрачные вертикальные органические светоизлучающие транзисторы. Орг. Электрон. 55 , 126–132 (2018).

      КАС Google ученый

  36. Lee, G. et al. Вертикальный органический светоизлучающий транзистор с высоким коэффициентом включения/выключения тока благодаря диэлектрической оболочке для эффективного пути заряда. J. Appl. физ. 121 , 024502 ​​(2017).

      Google ученый

  37. «>

      Клингер, П. и др. Органическая силовая электроника: работа транзистора в режиме ² кА/см. Науч. Респ. 7 , 44713 (2017).

      КАС Google ученый

  38. Kheradmand-Boroujeni, B. et al. Метод измерения слабого сигнала со смещением импульсов, обеспечивающий работу вертикальных органических транзисторов на частоте 40  МГц. Науч. Респ. 8 , 7643 (2018).

      Google ученый

  39. Доллинджер, Ф. и др. Электрически стабильные органические транзисторы с проницаемой базой для дисплеев. Доп. Электрон. Матер. 5 , 1

6 (2019).

КАС Google ученый

Шуберт, С., Мейсс, Дж., Мюллер-Мескамп, Л. и Лео, К. Улучшение прозрачных металлических верхних электродов для органических солнечных элементов путем введения затравочного слоя с высокой поверхностной энергией. Доп. Энергия Матер. 3 , 438–444 (2013).

КАС Google ученый

Ленк, С. и др. Белые органические светодиоды с металлическим электродом 4 нм. Заяв. физ. лат. 107 , 163302 (2015).

Google ученый

Доллинджер, Ф. и др. Вертикальные органические тонкопленочные транзисторы с анодированным проницаемым основанием для очень низкого тока утечки. Доп. Матер. 31 , 17 (2019).

Google ученый

Ким К.-Х., Мун К.-К., Ли Дж.-Х., Ким С.-Ю. и Ким, Дж.-Дж. Высокоэффективные органические светодиоды с фосфоресцирующими излучателями, обладающие высоким квантовым выходом и горизонтальной ориентацией переходных дипольных моментов. Доп. Матер. 26 , 3844–3847 (2014).

КАС Google ученый

«>

Uoyama, H., Goushi, K., Shizu, K., Nomura, H. & Adachi, C. Высокоэффективные органические светоизлучающие диоды на основе замедленной флуоресценции. Природа 492 , 234–238 (2012).

КАС Google ученый

Бальдо, М. А., Адачи, К. и Форрест, С. Р. Переходный анализ органической электрофосфоресценции. II. Переходный анализ триплет-триплетной аннигиляции. Физ. Ред. B 62 , 10967–10977 (2000).

КАС Google ученый

Мацусима, Т. и др. Высокая производительность благодаря необычайно толстым органическим светодиодам. Природа 572 , 502–506 (2019).

КАС Google ученый

Рафолс-Рибе, Дж. и др. Высокоэффективные органические светодиоды, содержащие сверхстабильные стеклянные слои. Науч. Доп. 4 , eaar8332 (2018).

Google ученый

Руководство пользователя устройства Sentaurus в TCAD v. 2019.12 (Synopsys, 2019).

Darbandy, G. et al. Расшифровка структуры и работы устройства органических транзисторов с проницаемой базой. Доп. Электрон. Матер. 6 , 2000230 (2020).

КАС Google ученый

Guo, E. et al. Вертикальные органические проницаемые двухбазовые транзисторы для логических схем. Нац. коммун. 11 , 4725 (2020).

Google ученый

Уилл, П.-А. и другие. Количественное определение рассеяния: оценка концепций развязки, вызванной гофрированием, в органических светоизлучающих диодах. Орг. Электрон. 58 , 250–256 (2018).

КАС Google ученый

«>

Хуан Ю.-Х. и другие. Раскрытие полного потенциала проводящих полимеров для высокоэффективных органических светоизлучающих устройств. Доп. Матер. 27 , 929–934 (2015).

КАС Google ученый

Меерхейм Р., Фурно М., Хофманн С., Люссем Б. и Лео К. Количественная оценка механизмов потерь энергии в органических светоизлучающих диодах. Заяв. физ. лат. 97 , 253305 (2010).

Google ученый

Шольц С., Кондаков Д., Люссем Б. и Лео К. Механизмы деградации и реакции в органических светоизлучающих устройствах. Хим. Ред. 115 , 8449–8503 (2015).

КАС Google ученый

Загрузить ссылки

Благодарности

Мы благодарим Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) за финансирование SPP fflexcom. З.В. выражает признательность за финансирование Фондами фундаментальных исследований центральных университетов и Фондом Александра фон Гумбольдта. Ю.Л. и Э.Г. признаем финансовую поддержку Китайского стипендиального совета (№ 201506920047 и 2017068

). Мы признаем использование средств просвечивающей электронной микроскопии HZDR Ion Beam Center и финансирование просвечивающей электронной микроскопии Talos Федеральным министерством образования и исследований Германии (BMBF; грант № 03SF0451) в рамках HEMCP. Мы благодарим С. Ленка и С. Райнеке из Технического университета Дрездена за плодотворные обсуждения, А. Тана из Дрезденского центра наноанализа (DCN) за помощь в измерении с помощью сканирующей электронной микроскопии и П. Форманека из Лейбниц-Института полимерных исследований в Дрездене e.V. (IPF) для измерений с помощью просвечивающей электронной микроскопии. З.В. также ценит поддержку со стороны Института гибкой электроники и Северо-Западного политехнического университета.

Информация об авторе

Примечания автора

1. Юань Лю

   Текущий адрес: Ключевая лаборатория Министерства образования по оптоэлектронным измерительным технологиям и приборам, Пекинский университет информационных наук и технологий, Пекин, Китай

2. Эти авторы внесли свой вклад поровну: Чжунбинь Ву, Юань Лю, Эрцзюань Го.

Авторы и организации

1. Научный центр Frontiers по гибкой электронике, Институт гибкой электроники (IFE), Северо-Западный политехнический университет, Сиань, Китай

   Zhongbin Wu

2. Дрезденский объединенный центр прикладной физики и фотонных материалов (IAPP) и Институт прикладной физики Дрезденского технического университета, Дрезден, Германия

   Zhongbin Wu, Yuan Liu, Erjuan Guo, Shu-Hen Wang, Kleemann & Karl Leo

3. NanoP, TH Mittelhessen, Университет прикладных наук, Гиссен, Германия

   Ghader Darbandy & Alexander Kloes

4. Институт ионно-лучевой физики, Дрденсдорф-Црсендорф, Гельмгольц Германия

   René Hübner

Авторы

1. Zhongbin Wu

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Yuan Liu

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Erjuan Guo

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

4. Ghader Darbandy

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Shu-Jen Wang

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. René Hübner

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Александр Клоес

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Hans Kleemann

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

9. Karl Leo

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Вклады

З. В., Х.К. и К.Л. курировал этот проект. З.В., Ю.Л., Х.К. и К.Л. задумал идею и разработал эксперименты. З.В. и Ю.Л. выполнили калибровку измерительного оборудования, характеристики устройств и оптическое моделирование. Ю.Л. провел оптические измерения. НАПРИМЕР. участвовал в подготовке образцов и характеристиках устройств (электрическая характеристика, сканирующая электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия) и способствовал интерпретации данных. Г.Д. и А.К. сделал моделирование TCAD. Р. Х. провел измерения с помощью HAADF-STEM и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Z.W., Y.L., E.G., S.-J.W., H.K. и К.Л. проанализировал данные и стал соавтором рукописи. Все авторы прокомментировали рукопись.

Автор, ответственный за переписку

Чжунбинь Ву.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Информация о рецензировании Nature Materials благодарит Микеле Муччини, Эндрю Ринзлера и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы.

Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Дополнительная информация Рис. 1–16, примечания 1 и 2, таблицы 1–4 и ссылки.

Дополнительное видео 1

Функция включения/выключения OPB-LET.

Дополнительное видео 2

Изменение яркости OPB-LET.

Исходные данные

Исходные данные Рис. 3

EQE, яркость и выход по току красных, зеленых и синих OPB-LET.

Исходные данные Рис. 5

Оптическое моделирование зеленых OPB-LET.

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эта статья цитируется

• Органический светоизлучающий транзистор с проницаемой базой: новая концептуальная архитектура устройства для технологии отображения

  • Хайкуо Гао
  • Чжаген Мяо
  • Хуанли Донг

  Наука Китай Химия (2021)

Зачем в этой схеме резистор на базе транзистора?

\$\начало группы\$

Я хочу использовать вентилятор для своего Raspberry Pi и хочу включать и выключать его. Я нашел учебник в Интернете, который я хочу обобщить ниже:

Компоненты:

• вентилятор 5 В (двигатель постоянного тока на изображении)
• Резистор 680 Ом
• NPN-транзистор (2N2222)

Таким образом, вывод 5V Pi подключен к положительному выводу на вентиляторе, а земля подключена к коллектору транзистора. Эмиттер транзистора подключен к земле. База транзистора подключена к BCM 17 с резистором 680 Ом между ними.

Я полный новичок, поэтому, пожалуйста, простите меня за следующий вопрос, но я просто не понимаю… может быть, я слишком глуп.

Зачем мне этот резистор? Мне нужно точное объяснение того, что происходит в этой схеме и зачем нужен какой компонент.

• транзисторы
• резисторы
• raspberry-pi
• gpio

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Транзистор ведет себя примерно так же, как два диода:
[Источник изображения]

Если подать напряжение на базу, ничто не остановит ток, идущий от базы к эмиттеру. Типичное падение напряжения составляет 0,6 В, но как только напряжение превысит это значение, ток будет неопределенно высоким.

Чтобы решить эту проблему, вы добавляете базовый резистор для ограничения тока.

Чтобы рассчитать номинал этого резистора, необходимо рассчитать необходимый базовый ток. Необходимый базовый ток равен току коллектора, деленному на Hfe (который указан в техническом описании транзистора).

Пояснение всей схемы:
Двигатель подключен к источнику питания, а его заземление включается/выключается транзистором. При подаче напряжения на базу (через резистор) в базу транзистора потечет ток. Когда это произойдет, транзистор «откроется», позволяя току течь от коллектора к эмиттеру, который заземлен.

Когда ток начинает поступать в коллектор, двигатель начинает работать.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Этот резистор не дает транзистору вытягивать питание при включении.