Algjör leiðarvísir til að skilja tvíhverfa mótum smára (BJT)
Tvíhverfa mótum smára (BJT) eru grundvallaratriði í nútíma rafeindatækni og gegna lykilhlutverki í mögnun og skiptingu í fjölmörgum forritum.Meginatriði í virkni þeirra liggur hæfileikinn til að stjórna hreyfingu rafeinda og götum innan hálfleiðara efna, meginreglu sem fer eftir flækjum P-P-gerð og n-tegundarefna og samspil þeirra á PN mótum.Þessi grein kippir sér í ítarlega uppbyggingu, notkun og hagnýt notkun BJTs og kannar bæði PNP og NPN stillingar.Allt frá smásjárvirkum samskiptum innan grunn, sendandi og safnara svæða til fjölþjóðlegra forrita í tækjum, allt frá einföldum hljóðmagni til flókinna stafrænna hringrásar, eru BJTS vera fullkomin samvirkni milli eðlisfræði og virkni.Með því að huga að rekstraraðferðum þeirra sem og uppstillingu getum við skilið nauðsynlega hlutverk sem BJTs gegna við að auka heiðarleika merkja, stjórna valdastigum og tryggja mikla nákvæmni í ríki.Vörulisti
Mynd 1: Tvíhverfa mótum smára
Að kanna virkni geðhvarfasjúkra smáatriða
Tvíhverfa mótum smára (BJT) er þörf í rafeindatækni til að magna og skipta.Til að skilja hagnýta notkun þeirra hjálpar það að þekkja nokkur grunnatriði hálfleiðara, þar með talið muninn á P-gerð og N-gerð og hvernig PN mótum virka.BJTS stjórna straumi með því að stjórna hreyfingu rafeinda og götna.
BJT eru lykilatriði við að hanna skilvirka magnara.Þeir magna veik merki, sem gerir þau gagnleg í hljóðtækjum, lækningatækjum og fjarskiptum.Til dæmis, í hljóðmagnara, getur BJT aukið hljóðmerki úr farsíma til að keyra hátalara og veita skýrt og hátt hljóð.
Við að skipta um forrit stjórna BJTS rökfræðiaðgerðir í stafrænum hringrásum og stjórna orkuflæði í raforkukerfum.Meðan á skiptingu stendur skiptir BJT fljótt á milli niðurskurðar og mettun og virkar sem rafræn rofi til að stjórna krafti í tækjum eins og tölvum og snjalltækjum.
Mynd 2: Uppbygging tvíhverfa mótum (BJTS)
Uppbygging tvíhverfa mótum smára (BJT)
Tvíhverfa mótunar smári (BJT) er grundvallaratriði í rafeindatækni, sem samanstendur af þremur lögum af hálfleiðara efni.Þessi lög eru stillt annað hvort sem P-N-P eða N-P-N, hvert með ákveðnu lyfjamynstri.Ytri lögin eru sendandi og safnari en aðal lagið virkar sem grunnurinn.Hvert lag er tengt við ytri hringrás í gegnum málmleiðslur, sem gerir kleift að samþætta BJT í ýmis rafræn kerfi.
BJTS virka fyrst og fremst sem núverandi stýrð tæki, sem geta stjórnað og magnað rafstrauma.Í notkun kynnir sendandinn hleðslufyrirtæki (rafeindir í NPN, göt í PNP) í grunninn, þar sem þessir burðarefni eru í minnihluta.Grunnurinn er vísvitandi gerður þunnur og létt dópaður til að leyfa flestum þessum burðarefnum að fara í gegnum safnara án þess að sameina.Safnari, stærri og þyngri dópaður, tekur þessa burðarefni til að meðhöndla hærri strauma og spennu.
Fyrir árangursríka notkun þurfa BJT að viðeigandi hlutdrægni með ytri spennu sem beitt er við skautana.Mótstillingin á sendingu er framsækin til að auðvelda flæði burðarefna, meðan safnara-base mótum er öfug hlutdræg til að loka fyrir burðarrennsli.Þetta fyrirkomulag gerir lítinn grunnstraum kleift að stjórna miklu stærri safnara-emitter straumi.Hlutfall þessara strauma, þekktur sem núverandi ávinningur, er lykillinn fyrir BJT forrit.Núverandi flæðisstefna í BJTS fer eftir tegund smári.Í NPN smári streyma rafeindir frá sendandanum til safnara, en í PNP smári ferðast holur frá sendandanum til safnara.Stefna hefðbundins straumstreymis er auðkennd með ör á sendingarfótinum í skýringartáknum smára: út fyrir NPN og inn á við fyrir PNP.
Mynd 3: Rekstrarsvæði tvíhverfa mótum smára
Hversu geðhvarfasýkingarinnar virka?
Tvíhverfa mótum smára (BJT) starfa á þremur aðal svæðum: virk, mettun og niðurskurður.Hvert svæði er skilgreint af hlutdrægni skilyrða sendingar og safnara-basa mótanna, sem hafa bein áhrif á hlutverk smára í hringrásum.
Virkt svæði: Emitter-Base mótum er framsækið og safnarinn-base mótum er öfug hlutdræg.Þessi stilling gerir BJT kleift að virka sem línulegir magnarar.Hér leiðir lítil breyting á grunnstraumnum í miklu stærri breytingu á safnstraumnum.Þessi eiginleiki er nauðsynlegur fyrir mögnun merkja, þar sem smári eykur inntaksmerki í verulega stærri framleiðsla án þess að ná fullri leiðni.
Mettunarsvæði: Bæði mótum og safnari-grunn mótum eru framsæknir.Þetta setur smári í að fullu „í“ ástandi, svipað og lokaður rofi, þar sem safnstraumurinn er hámarkaður og nálgast mettunartakmarkanir sínar.Þetta svæði er að gera upp fyrir stafræna rafeindatækni, þar sem smári þurfa að kveikja og slökkva hratt og veita skýr og sérstök merki fyrir tvöfaldan rökfræðiaðgerðir.
Afskurðarsvæði: Bæði mótin eru öfug hlutdræg og snúa smári alveg „slökkt.“Í þessu ástandi lækkar safnstraumurinn í núll, svipað og opinn rofi.Þessu ástandi er þörf til að stjórna hringrásarferlum í stafrænum forritum og tryggja engan straumstreymi þegar smári er ætlað að vera slökkt.
Ýmsar gerðir af geðhvarfasýkingum: Einkenni og notkun
Tvíhverfa mótum smáatriða (BJT) eru flokkuð í tvær megin gerðir byggðar á lyfjagjöf þeirra og núverandi flæðisstefnu: PNP og NPN.Hver gerð hefur einstök uppbyggingar- og rekstrareinkenni sem henta sérstökum forritum.
Mynd 4: PNP tvíhverfa mótum
PNP BJT
Í PNP smári er miðju N-gerð lagið samlokað á milli tveggja P-gerð laga, sem virkar sem sendandi og safnari.Í þessari stillingu eru göt aðal hleðslufyrirtækin.Þegar sendingarstigið er framsækið streymir göt frá sendandanum í grunninn.Þar sem grunnurinn er þunnur og létt dópaður fara flestar holur í gegnum safnara, sem er öfug hlutdræg, sem kemur í veg fyrir rafeindaflæði í gagnstæða átt.Þessi uppsetning gerir ráð fyrir virkri straummögnun, þar sem lítill grunnstraumur stjórnar miklu stærri straumi frá sendandanum til safnara.
Mynd 5: NPN tvíhverfa mótum
NPN BJT
NPN smári eru með miðlæga P-gerð lag flankað með N-gerðinni.Hér eru rafeindir aðalhleðslutæki.Framsóknarþingið á sendingarstöðvum gerir rafeindum kleift að renna frá sendandanum í grunninn.Eins og í PNP gerðinni, blokkar andstæða hlutdræg safnara-basa mótar holrennsli frá safnara að grunninum, sem gerir stærra rafeindastreymi frá sendandanum til safnara.NPN smárar eru sérstaklega árangursríkir í forritum sem krefjast mikillar rafeindahreyfingar, svo sem háhraða rofa og magnunarrásir.
Í bæði PNP og NPN smári er stefna núverandi flæðis (hefðbundinn straumur, frá jákvæðum til neikvæðum) og tegund hleðslufyrirtækja lykillinn að því að skilja hvernig BJTS stjórna og magna straum.
Stillingar og stillingar tvíhverfa smára
Hægt er að nota tvíhverfa mótum smáatriða (BJT) í þremur meginstillingum í rafrásum: algengur grunnur, algengur sendandi og sameiginlegur safnari.Hver stilling hefur einstök rafmagnseinkenni sem henta mismunandi forritum.
Mynd 6: Algeng grunnstilling
Sameining Common Base (CB)
Í sameiginlegri grunnstillingu er grunnstöðinni deilt á milli inntaks- og úttaksrásanna og virkar sem grunnur fyrir AC merki.Þessi uppsetning veitir háspennuhagnað en lágmarks straumhagnað, sem gerir það tilvalið fyrir forrit sem þurfa stöðuga spennu mögnun, eins og RF magnara.Hér hefur grunnstraumurinn ekki áhrif á framleiðsluna og tryggir stöðuga frammistöðu jafnvel með breytilegum merkisskilyrðum.
Mynd 7: Algeng grunninntakseinkenni
Í sameiginlegri grunnstillingu er greining á inntakseinkennum hvernig sendandi straumurinn (þ.e.) er breytilegur eftir breytingum á grunn-emitter spennunni (VBE) en halda safnara-basasspennu (VCB) stöðugum.Venjulega er VBE samsæri á x-ásnum gegn IE á y-ásnum.Byrjað er á VCB af núll volt, aukning á VBE leiðir til samsvarandi hækkunar í IE og sýnir sambandið milli innspennu og straums þegar framleiðsla spenna er fest.Þar sem VCB er hækkað í hærra stöðugt gildi, eins og 8 volt, og VBE eykst úr núlli, færist inntakseinkenni ferilsins vegna minni niðurskurðar.Þessi tilfærsla stafar af þrengingu á eyðingarsvæðinu við mótaröðina, sem er drifin áfram af aukinni öfugri hlutdrægni við hærra VCB stig og eykur þannig innspýtingu hleðslufyrirtækja frá sendandanum í grunninn.
Mynd 8: Algeng einkenni grunn framleiðsla
Að kanna eiginleika framleiðslunnar felur í sér að rannsaka hvernig safnstraumur (IC) breytist með breytileika í safnaspennu (VCB) en halda sendingarstraumnum (IE) stöðugum.Upphaflega er IE stillt á núll MA til að greina smári á afskekktu svæðinu.Í þessu ástandi hefur aukning á VCB lítil áhrif á IC, sem gefur til kynna að smári er ekki leiðandi.
Þegar IE er aukið smám saman, til dæmis í 1 Ma, og VCB er fjölbreytt, starfar smári á virku svæði sínu þar sem hann virkar aðallega sem magnari.Framleiðslueinkennum er lýst með ferlum sem halda sig tiltölulega flatt þegar VCB eykst með föstum IE.
Mynd 9: Algeng stilling á sendingu
Sameining Common emitter (CE)
Sameiginleg uppsetning sendingarinnar er vinsælasta vegna sterkra magnunareigna og býður upp á bæði verulegan straum og spennuaukningu.Inntakinu er beitt á milli grunnsins og sendandans og framleiðslan er tekin yfir safnara-emitter mótum.Þessi uppsetning gerir það fjölhæft og hentar til að magna hljóðmerki í neytendafræðinni og þjóna sem skiptisþáttur í stafrænum hringrásum.Árangursrík mögnun þess og getu til að keyra álag gerir það mikið notað í ýmsum forritum.
Mynd 10: Algeng einkenni innsláttar
Í algengu stillingu sendingarinnar er skilningur á hegðun innsláttarrásarinnar nauðsynlegur til að grípa til smára.Ferlið byrjar með grunn-emitter spennunni (VBE) við núll og eykst smám saman meðan það heldur safnara-emitter spennunni (VCE) við núll.Upphaflega hækkar grunnstraumurinn (IB) og sýnir díóða-eins og framsóknarhlutfall á grunn-emitter mótum.Línurit sýna þetta með bröttri aukningu á IB þegar VBE hækkar og undirstrikar spennu næmi Junction.
Þegar VCE er stillt á hærra gildi, svo sem 10 volt, byrjar aftur frá Zero VBE, færir inntakseinkenni ferilinn áberandi.Þessi tilfærsla á sér stað vegna þess að öfug hlutdrægni við safnara-grunnamótin víkkar eyðingarsvæðið.Fyrir vikið þarf hærri VBE til að ná sama IB og áður.
Mynd 11: Algeng einkenni framleiðsla
Til að kanna framleiðsla einkenni í sameiginlegri uppsetningu sendingar, settu fastan grunnstraum (IB), eins og 20 μA, og breyttu safnara-emitter spennu (VCE).Þessi aðferð kortleggur hegðun smára frá niðurskurði í mettun, sem sýnir skýrt samband milli aukins VCE og safnara sem myndast (IC) ..
Mettunarsvæðið er sérstaklega mikilvægt, þar sem smári leiðar á skilvirkan hátt.Hér eru bæði sendandi-base og safnari-base mótin framvirk, sem veldur örri aukningu á IC með litlum aukningu á VCE.
Mynd 12: Sameiginleg stilling safnara
Sameining Common Collector (CC)
Sameiginleg safnara stilling, einnig þekkt sem sendandi fylgismaður, hefur mikla inntak viðnám og lágt framleiðsla viðnám.Inntaksmerkið er beitt á grunninn og framleiðslan er tekin frá sendandanum, sem fylgir náið innspennu.Þessi uppsetning veitir einingarspennuhagnað, sem þýðir að framleiðsla spenna passar næstum því við inntaksspennuna.Það er fyrst og fremst notað til spennujafnaðar, sem gerir það gagnlegt til að tengja háa viðnám uppsprettur með lágu viðnámsálagi, sem eykur heilleika merkja án marktækrar magnunar.
Mynd 13: Algeng einkenni safnara
Sameiginleg safnara stilling, þekktur sem sendandi fylgjandinn vegna þess að framleiðslan fylgir inntakinu, hefur einstök innsláttareinkenni.Til að rannsaka þetta, breytum við grunnsöfnun spennu (VBC) en höldum framleiðsluspennunni (VEC) fastum, byrjar við 3 volt.Þegar VBC eykst úr núlli byrjar inntakstraumurinn (IB) að hækka og bregst beint við breytingum á VBC.Þetta samband er sýnt myndrænt til að lýsa því hvernig smári bregst við stigvaxandi inntaksbreytingum.
Þegar VEC er aukið í hærra stig, fylgjumst við með því hvernig inntakseinkenni breytast, og undirstrikum aðlögun smára að hærri framleiðsluspennu.Þessar upplýsingar skipta sköpum til að skilja mikla inntaksþol sameiginlegs safnara stillingar, sem er hagstætt fyrir viðnámssamsvörun og lágmarka merki tap milli stiganna.
Mynd 14: Algeng einkenni safnara
Til að skoða framleiðsla einkenni sameiginlegu safnara stillingarinnar festum við inntakstrauminn og breytum framleiðsla spennu (VEC).Með engum inntakstraumi er smári áfram ekki leiðandi, á niðurskurðarsvæðinu.Þegar inntakstraumurinn eykst fer smáatriðið inn á virkt svæði sitt og kortleggur sambandið milli sendisstraumsins (þ.e.) og VEC.Þessi kortlagning sýnir fram á lágt framleiðsla viðnám þessarar uppstillingar, gagnleg fyrir spennuforrit.
Kostir og gallar við að nota geðhvarfasýkingar
Kostir
BJT eru metin í rafeindatækni fyrir framúrskarandi magnunarhæfileika sína.Þeir eru nauðsynlegir í hringrásum sem þurfa verulegan aukningu á spennu og straumi.Þessir smáir veita háan spennuhagnað og vinna á áhrifaríkan hátt í ýmsum stillingum: virk, öfug, mettun og niðurskurður.Hver háttur hefur sérstakan ávinning, sem gerir BJTS fjölhæf fyrir mismunandi rafræn forrit.Í virkri stillingu getur BJT magnað veik merki án þess að metta, tilvalin fyrir línuleg magnunarverkefni.Þeir höndla einnig hátíðni merki vel, sem er gagnlegt í RF (útvarpsbylgju) samskiptakerfum.Ennfremur geta BJT virkað sem rofar, sem gerir þá hentugan fyrir svið rafrænna íhluta og kerfa, frá einföldum merkisrofa yfir í flóknar rökstýringar.
Gallar
Hins vegar hafa BJTS nokkra galla.Þeim er viðkvæmt fyrir hitauppstreymi, sem þýðir að hitastigsbreytingar geta haft áhrif á afköst þeirra, valdið óhagkvæmni eða hávaða í framleiðslunni.Þetta er verulegt mál í nákvæmni forritum.Að auki, miðað við FET, hafa BJTs hægari rofahraða og neyta meiri afls, sem er ókostur í nútíma rafeindatækni sem krefst hratt rofa og orkunýtni.Þessi hægari svörun og hærri orkunotkun takmarka notkun þeirra í ákveðnum háhraða og valdnæmum forritum, þar sem FET, með fljótlegri og orkunýtnari afköstum, gætu verið heppilegri.
Forrit geðhvarfasýkinga í nútíma rafeindatækni
BJTs gegna áföngum hlutverki í mörgum rafrásum, sérstaklega við mögnun og skiptingu.Þeir eru nauðsynlegir fyrir hringrás sem þarfnast nákvæmrar stjórnunar á hljóð-, straum- og spennu mögnun.Í magnarahönnun eru NPN smárar oft ákjósanlegir fram yfir PNP gerðir vegna þess að rafeindir, sem eru hleðslufyrirtækin í NPN smári, fara hraðar og skilvirkari en göt, hleðslufyrirtækin í PNP smári.Þetta hefur í för með sér betri árangur magnunar.
BJT eru notuð í ýmsum forritum, allt frá litlum hljóðbúnaði til stórra iðnaðarvélar.Í hljóðmögnun magna þeir örlítið merki frá hljóðnemum til stiga sem henta fyrir hátalara.Í stafrænum hringrásum gerir hæfileiki þeirra til að skipta fljótt kleift að virka sem tvöfaldur rofa, hættulegur fyrir rökfræðiaðgerðir í tölvum.
Að auki er þörf á BJT í sveiflum og mótum og er þörf til að mynda merki og breytingu í fjarskiptum.Hröð skiptihæfni þeirra og getu til að takast á við mismunandi aflstig gerir það að verkum að þeir eru lykilþættir í því að framleiða tíðni byggð merki.
Þróun tvíhverfa mótum smára
Framfarir í hálfleiðara lyfjamisnotkun voru lykillinn að því að búa til nýjar BJT gerðir, svo sem ör-ál, ör-alloy dreifðir og smári eftir Alloy.Þessi nýju afbrigði sýndu verulegar endurbætur á hraða og orkunýtingu og uppfylltu aukna eftirspurn eftir hraðari og áreiðanlegri rafeindahlutum.
Bylting í þróun BJT var kynning á dreifða smári og planar smári.Þessar nýjungar gerðu framleiðsluferlið skilvirkara og gerði kleift að samþætta BJT í smærri og flóknari hringrás.Þessi framfarir ruddu brautina fyrir fjöldaframleiðslu samþættra hringrásar, sem aftur rak hratt framfarir í neytandi rafeindatækni.Í dag finnast BJT í fjölmörgum forritum, allt frá tölvunarfræði og samskiptum til sjálfvirkni og stjórnkerfa.Áframhaldandi nærvera þeirra á þessum sviðum dregur fram varanlegt mikilvægi þeirra og aðlögunarhæfni í nútíma rafeindatækni.
Niðurstaða
Tvíhverfa mótum smára (BJT) eru hluti af nútíma rafeindatækni, sem veitir öflugar lausnir til að magna og skipta yfir litróf forrits.Með ítarlegri athugun á hönnun þeirra, rekstri og blæbrigðum virkni þeirra á ýmsum svæðum-virk, mettun og niðurskurður-BJTS sýna ótrúlegan sveigjanleika og skilvirkni sem er kraftmikil fyrir bæði merkisstýringu og valdastjórnun í rafrænum hringrásum.
Þrátt fyrir nokkrar takmarkanir, svo sem hitauppstreymi óstöðugleika og hlutfallslega óhagkvæmni samanborið við vettvangsáhrifum (FETS), halda BJT áfram að þróast með framförum í hálfleiðara tækni, sem tryggir mikilvægi þeirra í sívaxandi landslagi rafrænnar hönnunar.Varanleg gagnsemi þeirra við að magna veik merki, stjórna orku á skilvirkan hátt og skipta hratt á milli ríkja sem liggja til grundvallar skylduhlutverki þeirra bæði í hliðstæðum og stafrænum rafeindatækni, allt frá grunn hljóðtækjum til háþróaðra reikniaðgerða.Yfirstandandi þróun og fágun BJT, sem er einkennd af nýjungum eins og planar og dreifðum smári, undirstrika alvarlegt framlag þeirra til framfara og áreiðanleika rafrænna íhluta og kerfa samtímans.
Algengar spurningar [FAQ]
1. Hvað er tvíhverfur smári útskýrir uppbyggingu sína?
Tvíhverfa smári er hálfleiðari tæki sem samanstendur af þremur lögum af dópuðu efni og myndar tvö P-N mótum.Svæðin þrjú eru kölluð emitter, base og safnari.Sendinn er mjög dópaður til að sprauta hleðsluberjum (rafeindum eða götum) í grunninn, sem er mjög þunnur og létt dópaður til að auðvelda leið á þessa burðarefni til safnara, sem er miðlungs dópað og hannað til að safna þessum burðarefnum.
2. Hver eru einkenni tvíhverfa smári?
Tvíhverfa smári sýna þrjú lykileinkenni:
Mögnun: Þeir geta magnað inntaksmerki og veitt stærri framleiðsla.
Skiptir: Þeir geta virkað sem rofa, kveikt á (leiðandi) eða slökkt (ekki leiðandi) út frá inntaksmerkinu.
Núverandi stjórnun: Straumurinn milli safnara og emitter er stjórnað af straumnum sem flæðir um grunninn.
3. Hver er grunnhugtakið um tvíhverfa smári?
Endanlegt hugtak á bak við tvíhverfa smári er geta þess til að stjórna og magna straum.Það starfar sem straumdrifinn tæki, þar sem lítill straumur sem fer inn í grunninn stjórnar stærri straumi sem flæðir frá safnara til sendandans.Þetta gerir það að áhrifaríkt tæki til að magna merki í ýmsum rafrásum.
4. Hvert er markmið tvíhverfa mótum smári?
Aðalmarkmið geðhvarfasýkinga er að virka sem núverandi magnari.Með því að nýta litla grunnstrauma til að stjórna stærri innheimtustraumum, þjóna BJT lykilhlutverk í mögnun og skipta um forrit í rafrænum hringrásum.
5. Hver er hlutverk grunnsins í geðhvarfasýkingum?
Grunnurinn í geðhvarfasýkingum smáatriða gegnir alvarlegu hlutverki við að stjórna rekstri smára.Það virkar sem hliðvörður fyrir hleðsluflutningsmennina.Straumurinn, sem beitt er á grunninn, stjórnar fjölda flutningsaðila sem geta farið yfir frá sendandanum til safnara og stjórnað þannig heildarstraumnum í gegnum smári.Þessi litla grunnstraumsmeðferð gerir smári kleift að ná merkimögnun eða virka sem rafræn rofi.