Структура биполярного транзистора: Структура биполярного транзистора | Электроника

Основные детали структуры типичных биполярных транзисторов с пояснениями, помогающими понять, как они работают.

Учебное пособие по транзисторам Включает в себя: Основы
транзисторов Прибыль: Hfe, HFE & Beta Технические характеристики транзистора Коды нумерации транзисторов и диодов Выбор замены транзисторов

Изготовление биполярных транзисторов и их структура прошли долгий путь с момента создания первых транзисторов.

Современные транзисторы изготовлены с использованием сложных процессов, а структура транзисторов позволяет им иметь очень высокий уровень производительности.

Оригинальный транзистор, изготовленный Бардином, Браттеном и Шокли, состоял из двух очень близко расположенных контактов на германиевой основе. Структура этого транзистора состояла из двух точечных контактов на основании германия.

Сегодня транзисторы изготавливаются различными способами и имеют различные структуры.Они могут быть диффузными, эпитаксиально выращенными, или они могут использовать мезастроение.

Биполярная транзисторная структура: основы

По существу, транзистор состоит из области полупроводника n-типа p-типа, расположенной между областями противоположно легированного кремния. В качестве таких устройств может использоваться конфигурация p-n-p или n-p-n.

Существует три соединения: излучатель, основание и коллектор. База находится в центре и ограничена излучателем и коллектором.Из двух внешних двух коллектор часто делается больше, поскольку именно здесь большая часть тепла рассеивается.

Основание получило свое название от контактных транзисторов первой точки, где центральное соединение также сформировало механическое «основание» для конструкции. Важно, чтобы эта область была такой же тонкой, чтобы достичь высоких уровней усиления тока. Часто это может быть только около 1 мкм в поперечнике.

Излучатель — это то место, где текущие носители «излучаются», а коллектор — там, где они «собираются».

Точечная контактная транзисторная структура

Самые ранние транзисторы использовали структуру точечного контакта. Эта транзисторная структура была проста в изготовлении с использованием очень низко технологического оборудования, но не была надежной.

Как видно из названия, эта структура биполярного транзистора использует провода для создания точечного контакта на полупроводниковом материале.

Легированная соединительная конструкция

Другой структурой транзисторов, которая широко использовалась в первые дни транзисторов, был легированный переход.

Транзисторная структура из легированного спая использовала кристалл германия в качестве основы для всей структуры, а также в качестве базового соединения. Гранулы из эмиттера и коллектора были затем сплавлены на противоположных сторонах. За прошедшие годы было разработано несколько типов усовершенствованных транзисторов со сплавным соединением.

В начале 1960-х годов транзисторы со сплавным соединением устарели, поскольку появился плоский транзистор, который можно было легко производить в массовом порядке, тогда как транзисторы со сплавным соединением должны были изготавливаться индивидуально.

Диффузионные транзисторы

В отличие от предыдущих транзисторных структур, в которых контакты были добавлены в полупроводниковый кристалл извне, диффузионный транзистор позволял создавать различные области транзистора путем диффузии легирующих примесей в полупроводниковый кристалл, чтобы получить области требуемых характеристик, p-типа, n -типа, p +, n + и т. д.

В самых ранних диффузионных транзисторах использовалась форма структуры с диффузионным основанием. Эти транзисторы все еще имели сплавные эмиттеры, и они даже иногда имели коллекторы из сплавов, такие как более ранние транзисторы со сплавным соединением.Только основа рассеивалась в подложке, хотя иногда подложка образовывала коллектор.

Планарная транзисторная структура

Плоская транзисторная структура была разработана в Fairchild Semiconductor в 1959 году и стала крупным прорывом в технологии. Он не только позволил более легко изготавливать биполярные транзисторы, но и заложил основу будущей технологии интегральных схем.

Плоская транзисторная структура также включает пассивирующий слой на внешних участках кристалла.Это защищает края соединения от загрязнения и позволяет использовать гораздо менее дорогую пластиковую упаковку, не рискуя ухудшением характеристик транзистора в результате загрязнения, попадающего в кристаллическую решетку, особенно в областях вокруг соединений.

Удивительно, но первые плоские транзисторы имели худшие уровни производительности по сравнению с их отношениями соединения сплавов, но транзисторы с рассеянной плоской структурой могли бы быть произведены серийно, и в результате они стоили намного меньше, что делало их очень привлекательным вариантом.Однако первые трудности были преодолены, и плоские транзисторы предлагают очень высокий уровень производительности.

Стоит отметить, что область коллектора имеет больший объем, чем излучатель. Хотя во многих отношениях эти две клеммы могут быть заменены, коллектор находится там, где рассеивается наибольшая мощность, и, следовательно, он имеет больший объем.

Также можно видеть, что в этом транзисторе течение тока происходит в вертикальной плоскости на диаграмме.

Существуют и другие различия в уровнях легирования, используемых в транзисторной структуре. Легирование эмиттера, как правило, выше базового легирования для обеспечения высокой эффективности впрыска. Также коллекторный допинг ниже базового допинга.

Общий подход к формированию эмиттерного и базового переходов заключается в использовании процесса, известного как метод двойной диффузии. Используя метод двойной диффузии, сначала проводится диффузия базовой области, чтобы обеспечить большую базовую площадь.Затем меньшая площадь эмиттера рассеивается с более высоким уровнем легирующей примеси, чтобы обеспечить более мелкий более сильно легированный эмиттер.

Боковая планарная транзисторная структура

В некоторых случаях может быть выгодно иметь боковую транзисторную структуру.

Из этой диаграммы видно, что поток тока находится в горизонтальной плоскости, а не в вертикальной плоскости. Этот формат имеет преимущества в некоторых приложениях, но требует более диффузионных процессов и поэтому является более сложным и, следовательно, более дорогим.Как таковой, он используется только тогда, когда производительность и характеристики требуют этого.

Транзисторные допинговые и легирующие профили

Какой бы метод построения не использовался для транзистора, базовый слой остается очень тонким. Обычно оно составляет менее 1 мкм для высокого усиления по току.

Для большинства транзисторов с биполярным переходом ток протекает в вертикальной плоскости, хотя при необходимости возможна боковая структура.

С точки зрения уровней легирования в транзисторной структуре легирование эмиттера, как правило, является самым высоким.Это обеспечивает высочайшую эффективность впрыска. Далее идет базовый допинг. Наконец, коллектор получает самый низкий уровень легирования, так что базовая функция нейтрали является слабой функцией базового напряжения коллектора.

Типичный профиль легирования для транзисторной структуры показывает различные области для транзистора с их уровнями легирования.

Как видно из диаграммы структуры транзистора, легирование эмиттера намного выше, чем эфирное основание областей коллектора.

Хотя транзисторы могут работать с инвертором эмиттера и коллектора, производительность будет ниже. В результате неправильные уровни допинга. Кроме того, коллектор сделан больше и позволяет более легко отводить тепло, так как это область транзисторной структуры, где рассеивается большая часть тепла.

Больше электронных компонентов:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды транзистор Фототранзистор FET Типы памяти тиристор Соединители РЧ разъемы Клапаны / Трубы батареи Выключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты»., ,

Bipolar Transistor Cookbook — Part 1

Биполярный транзистор является наиболее важным «активным» элементом схемы, используемым в современной электронике, и он составляет основу большинства линейных и цифровых интегральных схем, операционных усилителей и т. Д. В своей дискретной форме он может функционировать как цифровой коммутатор или как линейный усилитель, и доступен во многих формах малой, средней и высокой мощности. Этот вводный эпизод концентрируется на базовой теории транзисторов, характеристиках и конфигурациях цепей. Оставшиеся семь частей серии представят широкий спектр практических схем применения биполярных транзисторов.

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ОСНОВЫ

Биполярный транзистор (впервые изобретенный в 1948 году) представляет собой трехполюсное (основание, эмиттер и коллектор) устройство усиления тока, в котором небольшой входной ток может управлять величиной намного большего выходного тока. Термин «биполярный» означает, что устройство изготовлено из полупроводниковых материалов, в которых проводимость зависит как от положительных, так и от отрицательных (основных и неосновных) носителей заряда.

Обычный транзистор выполнен из трехслойного сэндвича из полупроводникового материала n-типа и p-типа, при этом базовый или «управляющий» вывод подключен к центральному слою, а выводы коллектора и эмиттера подключены к внешним слоям.Если он использует строительный сэндвич n-p-n, как в на рисунке 1 (а) , он известен как транзистор npn и использует стандартный символ в на рисунке 1 (б) .

РИСУНОК 1. Базовая конструкция (a) и символ (b) npn-транзистора.

Если он использует структуру p-n-p, как в Рисунок 2 (а) , он известен как транзистор pnp и использует символ в Рисунок 2 (b) .

РИСУНОК 2. Базовая конструкция (a) и символ (b) транзистора pnp.

При использовании транзисторам npn и pnp каждый требуется источник питания соответствующей полярности, как показано в Рисунок 3 .

РИСУНОК 3. Полярность подключения к (a) npn и (b) pnp транзисторам.

Устройству NPN необходим источник питания, который делает коллектор положительным для эмиттера — его выходной или основной сигнал (I _c ) течет от коллектора к эмиттеру, а его амплитуда контролируется входным «управляющим» током (I _b ), который течет от базы к эмиттеру через внешний ограничивающий ток резистор (R _b ) и положительное напряжение смещения.Транзистору pnp требуется отрицательный источник питания — ток его главной клеммы течет от эмиттера к коллектору и управляется входным током эмиттера к базе, который течет к отрицательному напряжению смещения.

В первые годы использования биполярных транзисторов большинство транзисторов были изготовлены из германиевых полупроводниковых материалов. Такие устройства имели много практических недостатков: они были фраг

Datei: биполярный транзистор.png — Википедия

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Es ist keine höhere Auflösung vorhanden.

Beschreibung

Lizenz

Ich, der Urheberrechtsinhaber dieses Werkes, veröffentliche es als gemeinfrei. умирает позолоченный. В манатском государственном королевстве умирает. Sofern dies der Fall ist: Ich gewähre jedem das bedingungslose Recht, dies Werk for jedweden Zweck zu nutzen, es sei denn, Bedingungen sind gesetzlich erforderlich.

Ergänze eine einzeilige Erklärung, было датировано Datei darstellt.

Датаверсионен

Klicke auf einen Zeitpunkt, um diese Версия zu laden.

	Версия vom	Vorschaubild	Maße	Benutzer	Комментарии
aktuell	19:31, 6. Jan. 2006		800 × 600 (20 КБ)	Shaddack
	19:06, 6. январь 2006 г.		800 × 600 (20 КБ)	Shaddack	* Описание: Структура биполярного транзистора * Автор, дата создания: самодельный Shaddack, 5 января 2006 * Источник: самодельный * Авторское право: Public Domain (PD) * Комментарии: цветной PNG, GIMP [[Категория: Тр.

Dateiverwendung

Die Folgenden 3 Seiten Verwenden Diese Дата:

Как работает биполярный транзистор?

Биполярный транзистор — трехконечный (три электрода), управляемый током полупроводник электронный компонент, который имеет способность усиливать сигналы постоянного тока и переменного тока, поэтому каждый транзистор принадлежит Семейство усилителей . Усилитель — это устройство, которое может управлять большей мощностью при использовании меньшей мощности.

Существует два типа биполярных транзисторов: транзисторов N-P-N и транзисторов P-N-P .Электроды биполярного транзистора имеют следующие названия: — C — коллектор, B — база, E — эмиттер. Чаще всего используются кремниевые Si-транзисторы (пороговое напряжение V _T = 0,6 — 0,7 В), реже — германий Ge (V _T = 0,2 — 0,3 В). Транзисторы используются практически везде: от усилителей, генераторов, систем электропитания до компьютеров и более продвинутых систем.

Биполярный транзистор — Задачи для студентов

Если вы студент или просто хотите научиться решать задачи по биполярному транзистору, посетите этот раздел нашего веб-сайта, где вы можете найти широкий спектр электронных задач.

Биполярный транзистор — Конструкция

Биполярный транзистор состоит из трех полупроводниковых областей с различными типами проводимости: N-P-N или P-N-P. В этом примере две формы p-n-перехода ( диодов ): базовый излучатель (BE) и базовый коллектор (BC).

Рис. 1. Символ биполярного транзистора NPN и конструкция его контактов

Рис. 2. Символ биполярного транзистора PNP и конструкция его контактов

Рис.3. Модель замены диода NPN-транзистора

Рис. 4. Модель замены диода PNP-транзистора

Рис. 5. Распределение токов в NPN-транзисторе

Биполярный транзистор — принцип действия o peration

Main Особенностью биполярных транзисторов является возможность управления большим током с использованием малого . В зависимости от рабочей точки транзистор может работать в четырех режимах:

• Режим отключения — Соединение база-эмиттер не смещено вообще или имеет обратное смещение.Текущие значения коллектора очень малы:
,
• , , прямой активный режим (чаще всего называемый , активный режим ). Соединение база-эмиттер смещено вперед, а соединение база-коллектор смещено обратно. Здесь стоит отметить, что не следует превышать напряжение на стыке (кремниевые или германиевые диоды), что может привести к протеканию большого базового тока и возможному повреждению транзистора. Ток коллектора принимает значение, увеличенное в β раз по сравнению с базовым значением тока.Напряжение базы-эмиттера вводит большинство носителей из эмиттера через переход к базе — (в электронах N-P-N и в отверстиях P-N-P). Носители вводят из излучателя в базовую область (поплавок) (явление диффузии) в область сочленения база-коллектор, где их концентрация ниже). Здесь под воздействием электрического поля в области истощения они притягиваются к коллектору. В результате этих операций между базой и эмиттером должен протекать небольшой ток, позволяя току, протекающему между коллекторным и эмиттерным электродами, протекать сильнее.
• Обратно-активный режим (инвертированный режим) — Соединение база-эмиттер смещено в обратном направлении, а коллектор базы-коллектора имеет прямое смещение. Усиление тока небольшое,
• Режим насыщения — Напряжение коллектор-эмиттер падает до небольшого значения. Ток базы настолько велик, что схема коллектора не может усилить его в β раз больше.

Биполярный транзистор — Вольт-амперные характеристики

Рис. 6. Семейство вольт-амперных характеристик биполярного транзистора (ОЭ)

Рис.7. Семейство вольт-амперных характеристик биполярного транзистора (OB)

Эти области транзистора обычно используются в соответствии с необходимостью, например:

• Транзистор в качестве усилителя — транзистор, работающий в прямой активной области, может использоваться для построения системы, которая будет усиливать электрический ток.
• В качестве переключателя (клапана) — здесь используется переход между областью насыщения (вкл) и отсечкой (выкл). Используется в цифровых и импульсных схемах.

Биполярный транзистор — Ограничивающие параметры

• В _{EB0max —} максимально допустимое обратное смещение базы-эмиттера,
• В _CB0max — максимально допустимое обратное смещение базы-коллектора ,
• В _CE0max — максимально допустимое прямое смещение базового эмиттера,
• I _Cmax — максимальный ток коллектора,
• I _Bmax — максимальный базовый ток.

Биполярный транзистор — Операционные системы

Система общего коллектора

Усиленное напряжение входного сигнала подается между базой и коллектором транзистора, тогда как сигнал после усиления поступает между коллектором и эмиттером. Усиление напряжения в этой цепи близко к единице, поэтому выход усилителя получает «повторное» напряжение от входа, отсюда и второе общепринятое название этого усилителя — излучатель.

Рис. 8. Схема переменного переменного напряжения системы усилителя с общим эмиттером (ОЭ)

Система общей базы

Усиленное напряжение входного сигнала подается между базой и эмиттером транзистора, тогда как сигнал получен между базой и коллектором после усиления.

Рис. 9. Схема переменного переменного напряжения системы усилителя с общей базой (OB)

Система общего коллектора

Усиленное напряжение входного сигнала подается между базой и эмиттером транзистора, тогда как сигнал после усиления поступает между коллектором и эмиттером.Таким образом, эмиттерный электрод является довольно «общим» для входных и выходных сигналов — отсюда и название системы.

Рис. 10. Схема общего коллектора ОС

Биполярный транзистор в качестве переключателя

Биполярный транзистор предназначен для работы в качестве переключателя. Принцип его работы основан на двух рабочих состояниях транзистора: отключение и насыщение. Под воздействием сигнала (напряжения) транзистор активируется и переходит из состояния отключения через активное состояние в состояние насыщения.Когда управляющего напряжения больше нет, транзистор возвращается в состояние отключения. Находясь в отключенном состоянии, транзистор имеет очень высокое сопротивление, поэтому он не пропустит никакого сигнала (это можно рассматривать как обрыв в цепи). Однако, когда транзистор насыщен, он имеет низкое сопротивление и ситуация противоположная.

Идеальный транзисторный переключатель должен почти мгновенно менять состояния и иметь очень крутые (вертикальные) переходные характеристики, а время переключения должно равняться нулю.

Существуют способы значительно ускорить процесс переключения транзистора:

• Уменьшить значение базового резистора транзистора,
• Включить параллельную емкость с базовым резистором транзистора. Устраняет эффект интегрирования и сокращает время включения транзистора.
• Подключите базу и коллектор транзистора через германиевый диод (такой переключатель становится квази-насыщенным), который характеризуется более высоким значением насыщения и более коротким временем переключения. ,Недостатком этой системы является более высокое значение напряжения в низком состоянии, поскольку транзистор не насыщается.
• Подключение источника питания к базе транзистора.

Биполярный транзистор — Поляризационные системы

Наиболее часто встречающиеся системы смещения транзисторов представлены ниже:

Рис. 11. Система с потенциометрической базой питания

Рис. 12. Система с принудительной базой ток

Рис.13. Система с коллектором связи

Рис. 14. Система с потенциометрическим базовым источником питания и эмиттером связи