ما هو الترانزستور ثنائي القطب وما هي دوائر التبديل الموجودة

ينتشر استخدام أجهزة أشباه الموصلات (SS) في الإلكترونيات الراديوية. نتيجة لهذا ، انخفضت أبعاد الأجهزة المختلفة. تلقى الترانزستور ثنائي القطب تطبيقًا واسعًا ، نظرًا لبعض الميزات ، فإن وظيفته أوسع من وظيفة الترانزستور ذي التأثير الميداني البسيط. لفهم سبب الحاجة إليها وتحت أي ظروف يتم استخدامها ، من الضروري مراعاة مبدأ التشغيل وطرق التوصيل والتصنيف.

الجهاز ومبدأ العملية

الترانزستور هو أشباه موصلات إلكترونية تتكون من 3 أقطاب كهربائية أحدها تحكم. يختلف نوع الترانزستور ثنائي القطب عن الترانزستور القطبي في وجود نوعين من ناقلات الشحنة (سالبة وموجبة).

الشحنات السالبة هي إلكترونات تنطلق من الغلاف الخارجي للشبكة البلورية. يتم تشكيل نوع موجب من الشحنة ، أو الثقوب ، بدلاً من الإلكترون المنطلق.

جهاز الترانزستور ثنائي القطب (BT) بسيط للغاية ، على الرغم من تعدد استخداماته. يتكون من 3 طبقات من النوع الموصّل: الباعث (E) والقاعدة (B) والمجمع (K).

الباعث (من اللاتينية "لتحرير") هو نوع من تقاطع أشباه الموصلات وظيفته الرئيسية هي حقن الشحنات في القاعدة. جامع (من اللاتينية "جامع") يستخدم لتلقي رسوم باعث. القاعدة هي قطب التحكم.

طبقتا الباعث والمجمع متماثلتان تقريبًا ، لكنهما يختلفان في درجة إضافة الشوائب لتحسين خصائص ثنائي الفينيل متعدد الكلور. إضافة الشوائب تسمى المنشطات. بالنسبة لطبقة المجمع (CL) ، يتم التعبير عن المنشطات بشكل ضعيف لزيادة جهد المجمع (المملكة المتحدة). طبقة أشباه الموصلات الباعثة مخدرة بشدة من أجل زيادة الانهيار العكسي المسموح به U وتحسين حقن المواد الحاملة في الطبقة الأساسية (يزيد معامل النقل الحالي - Kt). الطبقة الأساسية مخدرة بشكل خفيف لتوفير المزيد من المقاومة (R).

يكون الانتقال بين القاعدة والباعث أصغر في المنطقة من K-B. بسبب الاختلاف في المناطق ، يحدث تحسن في Kt. أثناء تشغيل ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يتم تشغيل انتقال K-B بانحياز عكسي لتحرير الجزء الرئيسي من كمية الحرارة Q ، والتي تتبدد وتوفر تبريدًا أفضل للبلورة.

تعتمد سرعة BT على سمك الطبقة الأساسية (BS). هذا الاعتماد هو قيمة تختلف في تناسب عكسي. بسماكة أقل - سرعة أكبر. يرتبط هذا الاعتماد بوقت رحلة شركات الشحن.ومع ذلك ، في الوقت نفسه ، ينخفض ​​حجم المملكة المتحدة.

يتدفق تيار قوي بين الباعث و K ، يسمى التيار K (Ik). يتدفق تيار صغير بين E و B - التيار B (Ib) ، والذي يستخدم للتحكم. عندما يتغير Ib ، يتغير Ik.

يحتوي الترانزستور على تقاطعات pn: E-B و K-B. عندما يكون الوضع نشطًا ، يتم توصيل E-B بتحيز من النوع الأمامي ، ويتم توصيل CB بتحيز عكسي. نظرًا لأن انتقال EB في حالة الفتح ، فإن الشحنات السالبة (الإلكترونات) تتدفق إلى B. بعد ذلك ، تتحد جزئيًا مع الثقوب. ومع ذلك ، فإن معظم الإلكترونات تصل إلى K-B بسبب قلة شرعية وسمك B.

في BS ، تعتبر الإلكترونات ناقلات شحنة ثانوية ، ويساعدها المجال الكهرومغناطيسي على التغلب على انتقال K-B. مع زيادة Ib ، ستتوسع فتحة E-B وستعمل المزيد من الإلكترونات بين E و K. في هذه الحالة ، سيحدث تضخيم كبير لإشارة السعة المنخفضة ، لأن Ik أكبر من Ib.

من أجل فهم المعنى المادي لتشغيل الترانزستور من النوع ثنائي القطب بسهولة أكبر ، من الضروري ربطه بمثال جيد. يجب أن نفترض أن مضخة ضخ المياه هي مصدر طاقة ، صنبور الماء عبارة عن ترانزستور ، الماء هو Ik ، ودرجة دوران مقبض الصنبور هي Ib. لزيادة الضغط ، تحتاج إلى لف الصنبور قليلاً - لتنفيذ إجراء تحكم. بناءً على المثال ، يمكننا استنتاج مبدأ بسيط لتشغيل البرنامج.

ومع ذلك ، مع زيادة كبيرة في U في الانتقال من K-B ، يمكن أن يحدث تأين تأثير ، مما يؤدي إلى مضاعفة شحنة الانهيار.عندما تقترن بتأثير النفق ، تعطي هذه العملية انهيارًا كهربائيًا ، ومع زيادة الوقت ، انهيار حراري ، مما يؤدي إلى تعطيل PP. يحدث الانهيار الحراري في بعض الأحيان دون حدوث عطل كهربائي نتيجة لزيادة كبيرة في التيار من خلال خرج المجمع.

بالإضافة إلى ذلك ، عندما تتغير U إلى K-B و E-B ، يتغير سمك هذه الطبقات ، إذا كانت B رقيقة ، يحدث تأثير الإغلاق (يُطلق عليه أيضًا ثقب B) ، حيث يتم توصيل التحولات K-B و E-B. نتيجة لهذه الظاهرة ، توقف PP عن أداء وظائفها.

أوضاع التشغيل

يمكن أن يعمل الترانزستور ثنائي القطب في 4 أوضاع:

1. نشيط.
2. القطع (RO).
3. التشبع (PH).
4. الحاجز (RB).

الوضع النشط لـ BT عادي (NAR) وعكسي (IAR).

الوضع النشط العادي

في هذا الوضع ، يتدفق U عند تقاطع E-B ، وهو مباشر ويسمى جهد E-B (Ue-b). يعتبر الوضع الأمثل ويستخدم في معظم المخططات. يضخ الانتقال E الشحنات في منطقة القاعدة ، والتي تتحرك نحو المجمع. يعمل هذا الأخير على تسريع الشحنات ، مما يخلق تأثيرًا معززًا.

الوضع النشط المعكوس

في هذا الوضع ، يكون انتقال K-B مفتوحًا. تعمل BT في الاتجاه المعاكس ، أي يتم حقن حاملات شحنة الثقوب من K ، مروراً بـ B. ويتم جمعها عن طريق الانتقال E. خصائص التضخيم لـ PP ضعيفة ، ونادراً ما تستخدم BT في هذا الوضع.

وضع التشبع

في PH ، كلا التحولات مفتوحة. عندما يتم توصيل E-B و K-B بمصادر خارجية في الاتجاه الأمامي ، ستعمل BT في مركبة الإطلاق. يضعف المجال الكهرومغناطيسي للانتشار للوصلات E و K بواسطة المجال الكهربائي ، الذي يتم إنشاؤه بواسطة مصادر خارجية.نتيجة لذلك ، سيكون هناك انخفاض في قدرة الحاجز والحد من قدرة الانتشار لحوامل الشحن الرئيسية. سيبدأ حقن الثقوب من E و K إلى B. ويستخدم هذا الوضع بشكل أساسي في التكنولوجيا التناظرية ، ولكن في بعض الحالات قد تكون هناك استثناءات.

وضع القطع

في هذا الوضع ، يتم إغلاق BT تمامًا ولا يمكنها إجراء التيار. ومع ذلك ، يوجد في BT تدفقات غير مهمة من ناقلات الشحنة الثانوية ، والتي تخلق تيارات حرارية بقيم صغيرة. يستخدم هذا الوضع في أنواع مختلفة من الحماية ضد الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة.

نظام الحاجز

يتم توصيل قاعدة BT من خلال المقاوم بـ K. يتم تضمين المقاوم في دائرة K أو E ، والتي تحدد القيمة الحالية (I) من خلال BT. غالبًا ما يستخدم BR في الدوائر ، لأنه يسمح لـ BT بالعمل في أي تردد وعلى نطاق درجة حرارة أكبر.

مخططات التحويل

من أجل الاستخدام الصحيح والاتصال من BTs ، تحتاج إلى معرفة تصنيفها ونوعها. تصنيف الترانزستورات ثنائية القطب:

1. مادة الإنتاج: الجرمانيوم والسيليكون والزرنيخيدوجاليوم.
2. ميزات التصنيع.
3. الطاقة المشتتة: طاقة منخفضة (حتى 0.25 واط) ، متوسطة (0.25-1.6 واط) ، قوية (أعلى من 1.6 واط).
4. التردد المحدد: التردد المنخفض (حتى 2.7 ميجا هرتز) ، التردد المتوسط ​​(2.7-32 ميجا هرتز) ، التردد العالي (32-310 ميجا هرتز) ، الميكروويف (أكثر من 310 ميجا هرتز).
5. الغرض الوظيفي.

ينقسم الغرض الوظيفي لـ BT إلى الأنواع التالية:

1. تضخيم الترددات المنخفضة مع عامل ضوضاء طبيعي وغير طبيعي (NiNNKSh).
2. تضخيم التردد العالي مع NiNNKSh.
3. تضخيم الميكروويف باستخدام NiNNKSh.
4. تضخيم الجهد العالي القوي.
5. مولد بترددات عالية وعالية.
6. أجهزة تحويل الجهد العالي منخفضة الطاقة وعالية الطاقة.
7. نبضة قوية لقيم U عالية.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أنواع من الترانزستورات ثنائية القطب:

1. ف ن ص.
2. N-p-n.

هناك 3 دوائر لتشغيل الترانزستور ثنائي القطب ، لكل منها مزاياها وعيوبها:

1. عام ب.
2. عام E.
3. الجنرال ك.

التبديل بقاعدة مشتركة (OB)

يتم تطبيق الدائرة بترددات عالية ، مما يتيح الاستخدام الأمثل لاستجابة التردد. عند توصيل BT واحد وفقًا للمخطط مع OE ، ثم مع OB ، سيزداد تواتر التشغيل. يستخدم مخطط التوصيل هذا في مضخمات من نوع الهوائي. يتم تقليل مستوى الضوضاء عند الترددات العالية.

مزايا:

1. درجات الحرارة المثلى ونطاق التردد الواسع (و).
2. قيمة عالية في المملكة المتحدة.

عيوب:

1. منخفض أكسب.
2. مدخلات منخفضة R.

تبديل الباعث المشترك (CE)

عند الاتصال وفقًا لهذا المخطط ، يحدث التضخيم في U و I. يمكن تشغيل الدائرة من مصدر واحد. غالبًا ما تستخدم في مضخمات الطاقة (P).

مزايا:

1. مكاسب عالية لـ I ، U ، P.
2. مصدر طاقة واحد.
3. متغير الإخراج U معكوس بالنسبة إلى المدخلات.

لها عيوب كبيرة: أقل ثبات في درجة الحرارة وخصائص التردد تكون أسوأ مما لو كانت متصلة بـ OB.

التبديل مع جامع مشترك (موافق)

يتم نقل الإدخال U بالكامل مرة أخرى إلى الإدخال ، ويكون Ki مشابهًا عند الاتصال بـ OE ، ولكنه منخفض في U.

يستخدم هذا النوع من التبديل لمطابقة الشلالات المصنوعة على الترانزستورات ، أو مع مصدر إشارة الإدخال الذي يحتوي على خرج عالي R (ميكروفون من النوع المكثف أو لاقط). تشمل المزايا ما يلي: قيمة كبيرة للمدخلات ومخرج صغير R.العيب هو ربح U منخفض.

الخصائص الرئيسية للترانزستورات ثنائية القطب

الخصائص الرئيسية لـ BT:

1. أننى أكتسب.
2. المدخلات والمخرجات R.
3. عكس Ik-e.
4. وقت التشغيل.
5. تردد الإرسال Ib.
6. عكس ايك.
7. أقصى قيمة أنا.

التطبيقات

ينتشر استخدام الترانزستورات ثنائية القطب في جميع مجالات النشاط البشري. تم تلقي التطبيق الرئيسي للجهاز في الأجهزة للتضخيم ، وتوليد الإشارات الكهربائية ، وكذلك بمثابة عنصر محوّل. يتم استخدامها في مضخمات الطاقة المختلفة ، في مصادر الطاقة العادية والتبديل مع القدرة على ضبط قيم U و I ، في تكنولوجيا الكمبيوتر.

بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يتم استخدامها لبناء حماية متنوعة للمستهلك ضد الأحمال الزائدة ، والارتفاعات المفاجئة في التيار U ، والدوائر القصيرة. تستخدم على نطاق واسع في صناعات التعدين والمعدنية.

مقالات مماثلة: