คู่มือที่สมบูรณ์เพื่อทำความเข้าใจทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJT)

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTs) เป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยมีบทบาทสำคัญในการขยายและการสลับการดำเนินงานในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายศูนย์กลางของการทำงานของพวกเขาคือความสามารถในการควบคุมการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและหลุมภายในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งเป็นหลักการที่ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของวัสดุชนิด P และ N-type และปฏิสัมพันธ์ที่ทางแยก PNบทความนี้นำเสนอโครงสร้างโดยละเอียดการดำเนินงานและการใช้งานจริงของ BJTS สำรวจการกำหนดค่า PNP และ NPNจากการโต้ตอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ภายในฐานตัวปล่อยและภูมิภาคตัวสะสมไปจนถึงแอปพลิเคชันขนาดมหึมาในอุปกรณ์ตั้งแต่แอมพลิฟายเออร์เสียงง่าย ๆ ไปจนถึงวงจรดิจิตอลที่ซับซ้อน BJTs รวบรวมการทำงานร่วมกันที่สมบูรณ์แบบระหว่างฟิสิกส์และฟังก์ชั่นโดยการพิจารณากลไกการทำงานของพวกเขาเช่นเดียวกับการกำหนดค่าของพวกเขาเราสามารถเข้าใจบทบาทที่จำเป็นที่ BJTs เล่นในการเพิ่มความสมบูรณ์ของสัญญาณการจัดการระดับพลังงานและสร้างความมั่นใจในความแม่นยำสูงในการสลับสถานะ

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: ทรานซิสเตอร์แยกสองขั้ว

สำรวจฟังก์ชั่นของทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว

จำเป็นต้องมีทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTs) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อขยายและสลับเพื่อให้เข้าใจถึงการใช้งานจริงของพวกเขาช่วยให้รู้พื้นฐานของเซมิคอนดักเตอร์รวมถึงความแตกต่างระหว่างวัสดุชนิด P และ N-type และวิธีการทำงานของ PN JunctionsBJTs ควบคุมกระแสไฟฟ้าโดยการควบคุมการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและหลุม

BJT เป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบเครื่องขยายเสียงที่มีประสิทธิภาพพวกเขาขยายสัญญาณที่อ่อนแอทำให้พวกเขามีประโยชน์ในอุปกรณ์เสียงอุปกรณ์การแพทย์และการสื่อสารโทรคมนาคมตัวอย่างเช่นในแอมพลิฟายเออร์เสียง BJT สามารถเพิ่มสัญญาณเสียงจากอุปกรณ์มือถือเพื่อขับลำโพงให้เสียงที่ชัดเจนและดัง

ในการสลับแอปพลิเคชัน BJT จัดการการดำเนินการลอจิกในวงจรดิจิตอลและการควบคุมการไหลของพลังงานในระบบพลังงานในระหว่างการใช้งานการสลับ BJT สลับกันอย่างรวดเร็วระหว่างสถานะการตัดและความอิ่มตัวอย่างรวดเร็วซึ่งทำหน้าที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อควบคุมพลังงานในอุปกรณ์เช่นคอมพิวเตอร์และเครื่องใช้ไฟฟ้าอัจฉริยะ

รูปที่ 2: โครงสร้างทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTS) โครงสร้าง

โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJT)

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJT) เป็นองค์ประกอบพื้นฐานในอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สามชั้นเลเยอร์เหล่านี้ได้รับการกำหนดค่าเป็น P-N-P หรือ N-P-N แต่ละชั้นมีรูปแบบยาสลบที่เฉพาะเจาะจงชั้นนอกเป็นตัวปล่อยและนักสะสมในขณะที่ชั้นกลางทำหน้าที่เป็นฐานแต่ละเลเยอร์เชื่อมต่อกับวงจรภายนอกผ่านตะกั่วโลหะทำให้ BJT สามารถรวมเข้ากับระบบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ฟังก์ชั่น BJTs เป็นหลักเป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมปัจจุบันสามารถควบคุมและขยายกระแสไฟฟ้าได้ในการดำเนินการ emitter แนะนำผู้ให้บริการประจุ (อิเล็กตรอนใน NPN, หลุมใน PNP) ลงในฐานซึ่งผู้ให้บริการเหล่านี้อยู่ในชนกลุ่มน้อยฐานถูกสร้างขึ้นโดยจงใจบางและเจือจางเบา ๆ เพื่อให้ผู้ให้บริการเหล่านี้ส่วนใหญ่ผ่านไปยังนักสะสมโดยไม่ต้องรวมตัวกันอีกครั้งนักสะสมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีขนาดใหญ่ขึ้นจับผู้ให้บริการเหล่านี้เพื่อจัดการกับกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

สำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพ BJTs ต้องการการให้น้ำหนักที่เหมาะสมด้วยแรงดันไฟฟ้าภายนอกที่ใช้กับเทอร์มินัลของพวกเขาทางแยก emitter-base นั้นมีอคติไปข้างหน้าเพื่ออำนวยความสะดวกในการไหลของผู้ให้บริการในขณะที่ทางแยกเบสคอลเล็คเตอร์จะถูกย้อนกลับไปยังบล็อกการไหลของผู้ให้บริการการจัดเรียงนี้ช่วยให้กระแสฐานขนาดเล็กสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่ามากอัตราส่วนของกระแสน้ำเหล่านี้เรียกว่ากำไรปัจจุบันเป็นกุญแจสำคัญสำหรับแอปพลิเคชัน BJTทิศทางการไหลของกระแสใน BJTs ขึ้นอยู่กับประเภทของทรานซิสเตอร์ในทรานซิสเตอร์ NPN อิเล็กตรอนจะไหลจากตัวปล่อยไปยังนักสะสมในขณะที่ในทรานซิสเตอร์ PNP หลุมจะเดินทางจากตัวปล่อยไปยังนักสะสมทิศทางของการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบดั้งเดิมนั้นถูกระบุโดยลูกศรบนขาตัวส่งสัญญาณในสัญลักษณ์แผนผังของทรานซิสเตอร์: ออกไปด้านนอกสำหรับ NPN และภายในสำหรับ PNP

รูปที่ 3: ภูมิภาคปฏิบัติการของทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้วทำงานอย่างไร?

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTS) ทำงานในสามภูมิภาคหลัก: แอคทีฟความอิ่มตัวและการตัดแต่ละภูมิภาคจะถูกกำหนดโดยเงื่อนไขอคติของทางแยกและฐานสะสมซึ่งส่งผลโดยตรงต่อบทบาทของทรานซิสเตอร์ในวงจร

ภูมิภาคที่ใช้งานอยู่: ทางแยกเบสอิมิตเตอร์นั้นมีอคติไปข้างหน้าการกำหนดค่านี้ช่วยให้ BJT สามารถทำหน้าที่เป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นที่นี่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในฐานปัจจุบันส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่ขึ้นในกระแสสะสมคุณสมบัตินี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขยายสัญญาณซึ่งทรานซิสเตอร์เพิ่มสัญญาณอินพุตให้เป็นเอาต์พุตที่ใหญ่กว่าอย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ถึงค่าการนำไฟฟ้าเต็มรูปแบบ

พื้นที่ความอิ่มตัว: ทั้งทางแยก exitter-base และ collector-base จะมีอคติไปข้างหน้าสิ่งนี้ทำให้ทรานซิสเตอร์อยู่ในสถานะ "บน" อย่างเต็มที่คล้ายกับสวิตช์ปิดซึ่งกระแสของตัวสะสมจะถูกขยายให้ใหญ่สุดใกล้ขีด จำกัด ความอิ่มตัวของมันภูมิภาคนี้กำลังตั้งรกรากสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลซึ่งทรานซิสเตอร์จำเป็นต้องเปิดและปิดอย่างรวดเร็วโดยให้สัญญาณที่ชัดเจนและชัดเจนสำหรับการดำเนินงานแบบไบนารีตรรกะ

ภูมิภาคที่ถูกตัดออก: ทั้งสองจุดกลับมีอคติย้อนกลับเปลี่ยนทรานซิสเตอร์อย่างสมบูรณ์ "ปิด"ในสถานะนี้กระแสตัวสะสมจะลดลงเป็นศูนย์คล้ายกับสวิตช์เปิดเงื่อนไขนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมเส้นทางวงจรในแอปพลิเคชันดิจิทัลเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีกระแสกระแสเมื่อทรานซิสเตอร์มีจุดประสงค์เพื่อปิด

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้วหลายประเภท: ลักษณะและการใช้งาน

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTS) แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักตามการเตรียมการยาสลบและทิศทางการไหลในปัจจุบัน: PNP และ NPNแต่ละประเภทมีลักษณะโครงสร้างและการดำเนินงานที่ไม่ซ้ำกันซึ่งเหมาะกับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง

รูปที่ 4: ทรานซิสเตอร์แยกสองขั้ว PNP

PNP BJT

ในทรานซิสเตอร์ PNP ชั้น N-type กลางจะถูกประกบกันระหว่างสองชั้น P-type ทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณและนักสะสมในการกำหนดค่านี้หลุมเป็นตัวพาประจุหลักเมื่อทางแยกเบสอิมิตเตอร์เป็นไปข้างหน้าลำตัวจะไหลจากตัวปล่อยไปยังฐานเนื่องจากฐานบางและเจือเบา ๆ หลุมส่วนใหญ่จะไหลผ่านไปยังตัวสะสมซึ่งกลับมีอคติย้อนกลับป้องกันการไหลของอิเล็กตรอนในทิศทางตรงกันข้ามการตั้งค่านี้ช่วยให้การขยายกระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพซึ่งกระแสฐานขนาดเล็กควบคุมกระแสที่ใหญ่กว่ามากจากตัวส่งสัญญาณไปยังตัวสะสม

รูปที่ 5: ทรานซิสเตอร์แยกสองขั้ว NPN

NPN BJT

ทรานซิสเตอร์ NPN มีชั้น P-type ส่วนกลางขนาบข้างด้วยวัสดุประเภท Nที่นี่อิเล็กตรอนเป็นผู้ให้บริการหลักส่งต่อการส่งสัญญาณไปข้างหน้าทางแยกอิมิตเตอร์เบสช่วยให้อิเล็กตรอนไหลจากตัวส่งสัญญาณไปยังฐานเช่นเดียวกับในประเภท PNP ทางแยกทางแยกที่มีลำเอียงแบบย้อนกลับบล็อกการไหลของรูของรูจากตัวสะสมไปยังฐานช่วยให้การไหลของอิเล็กตรอนที่ใหญ่ขึ้นจากตัวส่งสัญญาณไปยังตัวสะสมทรานซิสเตอร์ NPN นั้นมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องการการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูงเช่นการสลับความเร็วสูงและวงจรขยาย

ในทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN ทั้งทิศทางของการไหลของกระแส (กระแสทั่วไปจากบวกไปเป็นลบ) และประเภทของตัวพาประจุเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจว่า BJTs ควบคุมและขยายกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร

การกำหนดค่าและการตั้งค่าของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTs) สามารถใช้ในการกำหนดค่าหลักสามครั้งในวงจรอิเล็กทรอนิกส์: ฐานทั่วไปตัวปล่อยทั่วไปและตัวสะสมทั่วไปการกำหนดค่าแต่ละครั้งมีลักษณะทางไฟฟ้าที่ไม่ซ้ำกันเหมาะกับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน

รูปที่ 6: การกำหนดค่าฐานทั่วไป

การกำหนดค่าฐานสามัญ (CB)

ในการกำหนดค่าฐานทั่วไปเทอร์มินัลพื้นฐานจะถูกแชร์ระหว่างวงจรอินพุตและเอาต์พุตซึ่งทำหน้าที่เป็นกราวด์สำหรับสัญญาณ ACการตั้งค่านี้ให้กำไรแรงดันไฟฟ้าสูง แต่ได้รับกระแสน้อยที่สุดทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการขยายแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรเช่นแอมพลิฟายเออร์ RFที่นี่กระแสพื้นฐานไม่ได้มีผลต่อเอาต์พุตมั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่สอดคล้องกันแม้จะมีเงื่อนไขสัญญาณตัวแปร

รูปที่ 7: ลักษณะการป้อนข้อมูลพื้นฐานทั่วไป

ในการกำหนดค่าทรานซิสเตอร์ฐานทั่วไปการวิเคราะห์ลักษณะอินพุตตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้า (IE) แตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าพื้นฐาน (VBE) ในขณะที่คงที่ค่าคงที่แรงดันไฟฟ้าสะสม (VCB)โดยทั่วไปแล้ว VBE จะถูกพล็อตบนแกน x กับ IE บนแกน yเริ่มต้นด้วย VCB ของศูนย์โวลต์การเพิ่มขึ้นของ VBE นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของ IE ที่สอดคล้องกันแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าอินพุตและกระแสเมื่อแรงดันเอาต์พุตได้รับการแก้ไขเมื่อ VCB เพิ่มขึ้นเป็นค่าที่มีเสถียรภาพที่สูงขึ้นเช่น 8 โวลต์และ VBE เพิ่มขึ้นจากศูนย์เส้นโค้งลักษณะอินพุตจะเปลี่ยนเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นผลมาจากการลดลงของพื้นที่การพร่องที่ทางแยก Emitter-base ซึ่งขับเคลื่อนโดยอคติย้อนกลับที่เพิ่มขึ้นในระดับ VCB ที่สูงขึ้นซึ่งจะช่วยเพิ่มการฉีดผู้ให้บริการประจุจากตัวปล่อยเข้าสู่ฐาน

รูปที่ 8: ลักษณะเอาต์พุตพื้นฐานทั่วไป

การสำรวจลักษณะเอาท์พุทเกี่ยวข้องกับการศึกษาว่ากระแสของตัวสะสม (IC) เปลี่ยนแปลงอย่างไรกับการเปลี่ยนแปลงในแรงดันไฟฟ้าเบสตัวสะสม (VCB) ในขณะที่รักษาค่าคงที่กระแสไฟฟ้า (เช่น)เริ่มแรก IE ถูกตั้งค่าเป็นศูนย์ MA เพื่อวิเคราะห์ทรานซิสเตอร์ในภูมิภาคที่ถูกตัดออกในสถานะนี้การเพิ่มขึ้นของ VCB มีผลเพียงเล็กน้อยต่อ IC ซึ่งบ่งชี้ว่าทรานซิสเตอร์นั้นไม่ดี

เมื่อ IE เพิ่มขึ้นเพิ่มขึ้นตัวอย่างเช่น 1 mA และ VCB มีการเปลี่ยนแปลงทรานซิสเตอร์จะทำงานในภูมิภาคที่ใช้งานอยู่ซึ่งส่วนใหญ่ทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียงลักษณะการส่งออกจะแสดงผ่านเส้นโค้งที่ค่อนข้างแบนเมื่อ VCB เพิ่มขึ้นด้วย IE คงที่

รูปที่ 9: การกำหนดค่าตัวส่งสัญญาณทั่วไป

การกำหนดค่า Emitter (CE) ทั่วไป

การกำหนดค่าตัวส่งสัญญาณทั่วไปเป็นที่นิยมมากที่สุดเนื่องจากคุณสมบัติการขยายที่แข็งแกร่งซึ่งนำเสนอทั้งการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกนำไปใช้ระหว่างฐานและตัวส่งสัญญาณและเอาต์พุตจะถูกนำไปยังทางแยกตัวสะสม-emitterการตั้งค่านี้ทำให้มันหลากหลายและเหมาะสำหรับการขยายสัญญาณเสียงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบการสลับในวงจรดิจิตอลการขยายที่มีประสิทธิภาพและความสามารถในการขับเคลื่อนโหลดทำให้มันใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันต่างๆ

รูปที่ 10: คุณสมบัติอินพุตตัวส่งสัญญาณทั่วไป

ในการกำหนดค่าตัวส่งสัญญาณทั่วไปการทำความเข้าใจพฤติกรรมวงจรอินพุตเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการจับการทำงานของทรานซิสเตอร์กระบวนการเริ่มต้นด้วยแรงดันไฟฟ้าพื้นฐาน (VBE) ที่ศูนย์และเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่รักษาแรงดันไฟฟ้าตัวสะสม (VCE) ที่ศูนย์ในขั้นต้นกระแสฐาน (IB) เพิ่มขึ้นแสดงอคติไปข้างหน้าแบบไดโอดที่ทางแยกพื้นฐานกราฟแสดงให้เห็นถึงสิ่งนี้ด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างมากใน IB เมื่อ VBE เพิ่มขึ้นโดยเน้นความไวของแรงดันไฟฟ้าของทางแยก

เมื่อ VCE ถูกตั้งค่าเป็นค่าที่สูงขึ้นเช่น 10 โวลต์เริ่มต้นอีกครั้งจากศูนย์ VBE เส้นโค้งลักษณะอินพุตจะเปลี่ยนอย่างเห็นได้ชัดการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอคติย้อนกลับที่จุดเชื่อมต่อตัวสะสมเบสนั้นขยายขอบเขตการพร่องเป็นผลให้จำเป็นต้องใช้ VBE ที่สูงขึ้นเพื่อให้ได้ IB เดียวกันเหมือนเดิม

รูปที่ 11: ลักษณะเอาต์พุตของตัวส่งสัญญาณทั่วไป

ในการศึกษาลักษณะเอาต์พุตในการตั้งค่า emitter ทั่วไปตั้งค่าปัจจุบันฐานคงที่ (IB) เช่น 20 μAและเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าตัวสะสม (VCE)วิธีนี้แมปพฤติกรรมของทรานซิสเตอร์จากการถูกตัดไปสู่ความอิ่มตัวแสดงความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างการเพิ่ม VCE และกระแสตัวสะสมที่เกิดขึ้น (IC) ..

พื้นที่อิ่มตัวมีความสำคัญอย่างยิ่งที่ทรานซิสเตอร์ดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพที่นี่ทั้งทางแยกอิมิตเตอร์เบสและเบสตัวสะสมนั้นมีอคติไปข้างหน้าทำให้เกิด IC เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยใน VCE

รูปที่ 12: การกำหนดค่าตัวสะสมทั่วไป

การกำหนดค่า Common Collector (CC)

การกำหนดค่าตัวสะสมทั่วไปหรือที่เรียกว่า Emitter Follower มีความต้านทานอินพุตสูงและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำสัญญาณอินพุตถูกนำไปใช้กับฐานและเอาต์พุตนำมาจากตัวส่งสัญญาณซึ่งจะติดตามแรงดันไฟฟ้าอินพุตอย่างใกล้ชิดการตั้งค่านี้ให้การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าความสามัคคีซึ่งหมายถึงแรงดันเอาต์พุตเกือบตรงกับแรงดันไฟฟ้าอินพุตส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้าทำให้มีประโยชน์สำหรับการเชื่อมต่อแหล่งที่มาของความต้านทานสูงกับโหลดความต้านทานต่ำเพิ่มความสมบูรณ์ของสัญญาณโดยไม่ต้องขยายอย่างมีนัยสำคัญ

รูปที่ 13: ลักษณะอินพุตตัวสะสมทั่วไป

การกำหนดค่าตัวสะสมทั่วไปที่เรียกว่า Emitter Follower เนื่องจากเอาต์พุตตามอินพุตมีคุณสมบัติอินพุตที่ไม่ซ้ำกันเพื่อศึกษาสิ่งเหล่านี้เราจะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าฐาน (VBC) ในขณะที่รักษาแรงดันเอาต์พุต (VEC) คงที่เริ่มต้นที่ 3 โวลต์เมื่อ VBC เพิ่มขึ้นจากศูนย์กระแสอินพุต (IB) เริ่มเพิ่มขึ้นโดยตรงตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงใน VBC โดยตรงความสัมพันธ์นี้จะแสดงแบบกราฟิกเพื่อแสดงให้เห็นว่าทรานซิสเตอร์ทำปฏิกิริยากับการเปลี่ยนแปลงอินพุตที่เพิ่มขึ้นอย่างไร

เมื่อ VEC เพิ่มขึ้นเป็นระดับที่สูงขึ้นเราจะสังเกตว่าลักษณะการป้อนข้อมูลเปลี่ยนไปอย่างไรโดยเน้นการปรับตัวของทรานซิสเตอร์ให้เข้ากับแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตที่สูงขึ้นข้อมูลนี้มีความสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจความต้านทานอินพุตสูงของการกำหนดค่าตัวสะสมทั่วไปซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันการจับคู่ความต้านทานลดการสูญเสียสัญญาณระหว่างขั้นตอน

รูปที่ 14: ลักษณะเอาต์พุตตัวสะสมทั่วไป

ในการตรวจสอบคุณสมบัติเอาต์พุตของการกำหนดค่าตัวสะสมทั่วไปเราจะแก้ไขกระแสอินพุตและแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุท (VEC) แตกต่างกันไปหากไม่มีกระแสอินพุตทรานซิสเตอร์ยังคงไม่ได้รับการอุปถัมภ์ในภูมิภาคที่ถูกตัดออกเมื่อกระแสอินพุตเพิ่มขึ้นทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่ภูมิภาคที่ใช้งานอยู่การแมปความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า (เช่น) และ VECการทำแผนที่นี้แสดงให้เห็นถึงความต้านทานเอาต์พุตต่ำของการกำหนดค่านี้เป็นประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้า

ข้อดีและข้อเสียของการใช้ทรานซิสเตอร์แยกสองขั้ว

ข้อดี

BJTs มีค่าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับความสามารถในการขยายที่ยอดเยี่ยมพวกมันจำเป็นต้องมีในวงจรที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สำคัญทรานซิสเตอร์เหล่านี้ให้ผลกำไรแรงดันสูงและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในโหมดต่าง ๆ : ใช้งาน, ย้อนกลับ, ความอิ่มตัวและการตัดแต่ละโหมดมีประโยชน์เฉพาะทำให้ BJT มีความหลากหลายสำหรับแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกันในโหมดที่ใช้งาน BJT สามารถขยายสัญญาณที่อ่อนแอโดยไม่ต้องอิ่มตัวเหมาะสำหรับงานการขยายเชิงเส้นพวกเขายังจัดการสัญญาณความถี่สูงได้ดีซึ่งมีประโยชน์ในระบบการสื่อสาร RF (ความถี่วิทยุ)นอกจากนี้ BJT สามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์ทำให้เหมาะสำหรับช่วงของส่วนประกอบและระบบอิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่สวิตช์สัญญาณง่าย ๆ ไปจนถึงวงจรลอจิกที่ซับซ้อน

ข้อเสีย

อย่างไรก็ตาม BJT มีข้อเสียบางอย่างพวกเขามีแนวโน้มที่จะเกิดความไม่แน่นอนทางความร้อนหมายถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของพวกเขาทำให้เกิดความไร้ประสิทธิภาพหรือเสียงรบกวนในเอาต์พุตนี่เป็นปัญหาที่สำคัญในแอปพลิเคชันที่มีความแม่นยำนอกจากนี้เมื่อเปรียบเทียบกับ FET แล้ว BJTs มีความเร็วในการสลับช้าลงและใช้พลังงานมากขึ้นซึ่งเป็นข้อเสียในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยที่ต้องใช้การสลับอย่างรวดเร็วและประสิทธิภาพการใช้พลังงานการตอบสนองที่ช้าลงและการใช้พลังงานที่สูงขึ้นจะ จำกัด การใช้งานของพวกเขาในแอพพลิเคชั่นที่มีความเร็วสูงและไวต่อพลังงานซึ่ง FETs ซึ่งมีประสิทธิภาพที่รวดเร็วและประหยัดพลังงานมากขึ้นอาจเหมาะสมกว่า

การประยุกต์ใช้ทรานซิสเตอร์แยกสองขั้วในอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

BJT มีบทบาทที่ยืนกรานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการขยายและการสลับพวกเขาจำเป็นสำหรับวงจรที่ต้องการการควบคุมที่แม่นยำเกี่ยวกับเสียงกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำในการออกแบบเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์ NPN มักจะเป็นที่ต้องการมากกว่าประเภท PNP เนื่องจากอิเล็กตรอนซึ่งเป็นผู้ให้บริการประจุในทรานซิสเตอร์ NPN เคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากกว่าหลุมผู้ให้บริการประจุในทรานซิสเตอร์ PNPส่งผลให้ประสิทธิภาพการขยายที่ดีขึ้น

BJTs ใช้ในการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่อุปกรณ์เสียงขนาดเล็กไปจนถึงเครื่องจักรอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ในการขยายเสียงพวกเขาจะขยายสัญญาณเล็ก ๆ จากไมโครโฟนไปยังระดับที่เหมาะสมสำหรับลำโพงในวงจรดิจิตอลความสามารถในการสลับอย่างรวดเร็วช่วยให้พวกเขาทำหน้าที่เป็นสวิตช์ไบนารีอันตรายสำหรับการใช้ตรรกะในคอมพิวเตอร์

นอกจากนี้จำเป็นต้องใช้ BJT ในออสซิลเลเตอร์และตัวปรับและจำเป็นสำหรับการสร้างสัญญาณและการปรับเปลี่ยนในการสื่อสารโทรคมนาคมความสามารถในการสลับอย่างรวดเร็วและความสามารถในการจัดการระดับพลังงานที่แตกต่างกันทำให้เป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตสัญญาณตามความถี่

การพัฒนาทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว

ความก้าวหน้าในเทคนิคการยาสลบเซมิคอนดักเตอร์เป็นกุญแจสำคัญในการสร้างประเภท BJT ใหม่เช่นไมโครอัลลีย์, ไมโครอัลลอยด์กระจายและทรานซิสเตอร์โพสต์อัลลอยด์ตัวแปรใหม่เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงความเร็วและประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เร็วขึ้นและเชื่อถือได้มากขึ้น

ความก้าวหน้าในการพัฒนา BJT เป็นการแนะนำของทรานซิสเตอร์กระจายและทรานซิสเตอร์ระนาบนวัตกรรมเหล่านี้ทำให้กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพมากขึ้นทำให้สามารถรวม BJT เข้ากับวงจรขนาดเล็กและซับซ้อนได้มากขึ้นความคืบหน้านี้ปูทางไปสู่การผลิตวงจรรวมจำนวนมากซึ่งจะผลักดันความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภควันนี้ BJTs พบได้ในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายตั้งแต่การคำนวณและการสื่อสารไปจนถึงระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมการปรากฏตัวอย่างต่อเนื่องของพวกเขาในสาขาเหล่านี้เน้นความสำคัญและความสามารถในการปรับตัวที่ยั่งยืนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

บทสรุป

ทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้ว (BJTS) เป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยซึ่งให้บริการโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพสำหรับการขยายและสลับข้ามสเปกตรัมของแอปพลิเคชันผ่านการตรวจสอบอย่างละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบการดำเนินงานและความแตกต่างของการทำงานของพวกเขาในภูมิภาคต่าง ๆ-แอคทีฟความอิ่มตัวและการตัด-BJTs แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพที่น่าทึ่งซึ่งเป็นแบบไดนามิกสำหรับทั้งความสมบูรณ์ของสัญญาณและการจัดการพลังงานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

แม้จะมีข้อ จำกัด บางประการเช่นความไม่แน่นอนทางความร้อนและความไร้ประสิทธิภาพสัมพัทธ์เมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ภาคสนาม (FET) BJTs ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องกับความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ยูทิลิตี้ที่ยั่งยืนของพวกเขาในการขยายสัญญาณที่อ่อนแอการจัดการพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและการสลับอย่างรวดเร็วระหว่างรัฐเป็นรากฐานของบทบาทที่จำเป็นของพวกเขาในอิเล็กทรอนิกส์แบบอะนาล็อกและดิจิตอลจากอุปกรณ์เสียงพื้นฐานไปจนถึงระบบการคำนวณที่ซับซ้อนการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและการปรับแต่ง BJTs ซึ่งทำเครื่องหมายด้วยนวัตกรรมเช่นระนาบและทรานซิสเตอร์กระจายเน้นย้ำถึงการมีส่วนร่วมอย่างจริงจังต่อความก้าวหน้าและความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบและระบบอิเล็กทรอนิกส์ร่วมสมัย

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. ทรานซิสเตอร์สองขั้วอธิบายโครงสร้างของมันคืออะไร?

ทรานซิสเตอร์ bipolar เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ประกอบด้วยวัสดุเจือสามชั้นซึ่งก่อให้เกิดการแยก P-N สองทางทั้งสามภูมิภาคเรียกว่า emitter ฐานและนักสะสมตัวปล่อยออกมาอย่างหนักเพื่อฉีดสายการบิน (อิเล็กตรอนหรือหลุม) ลงในฐานซึ่งบางและเจือเบา ๆ และเจือเบา ๆ เพื่อให้สามารถผ่านสายการบินเหล่านี้ไปยังนักสะสมได้ง่ายซึ่งมีสารเจือปานกลางและออกแบบมาเพื่อรวบรวมผู้ให้บริการเหล่านี้

2. ลักษณะของทรานซิสเตอร์สองขั้วคืออะไร?

ทรานซิสเตอร์สองขั้วมีลักษณะสำคัญสามประการ:

การขยาย: พวกเขาสามารถขยายสัญญาณอินพุตให้เอาต์พุตที่ใหญ่กว่า

การสลับ: พวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด (ตัวดำเนินการ) หรือปิด (ไม่ใช้คำนำ) ตามสัญญาณอินพุต

การควบคุมปัจจุบัน: กระแสระหว่างตัวสะสมและตัวส่งสัญญาณถูกควบคุมโดยกระแสที่ไหลผ่านฐาน

3. แนวคิดพื้นฐานของทรานซิสเตอร์สองขั้วคืออะไร?

แนวคิดที่ดีที่สุดที่อยู่เบื้องหลังทรานซิสเตอร์สองขั้วคือความสามารถในการควบคุมและขยายกระแสไฟฟ้ามันทำงานเป็นอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้าซึ่งกระแสขนาดเล็กที่เข้าสู่ฐานควบคุมกระแสที่ใหญ่กว่าที่ไหลจากตัวสะสมไปยังตัวส่งสัญญาณสิ่งนี้ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการขยายสัญญาณในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

4. วัตถุประสงค์ของทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้วคืออะไร?

วัตถุประสงค์หลักของทรานซิสเตอร์แยกสองขั้วคือการทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายเสียงปัจจุบันด้วยการใช้ประโยชน์จากกระแสน้ำฐานขนาดเล็กเพื่อควบคุมกระแสตัวสะสมตัวสะสมขนาดใหญ่ BJTs ให้บริการบทบาทสำคัญในการขยายและการสลับแอปพลิเคชันในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

5. ฟังก์ชั่นของฐานในทรานซิสเตอร์แยกสองขั้วคืออะไร?

ฐานของทรานซิสเตอร์ทางแยกสองขั้วมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการทำงานของทรานซิสเตอร์มันทำหน้าที่เป็นผู้รักษาประตูสำหรับผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายกระแสไฟฟ้าที่ใช้กับฐานควบคุมจำนวนผู้ให้บริการที่สามารถข้ามจากตัวส่งไปยังตัวสะสมได้ดังนั้นจึงควบคุมการไหลของกระแสโดยรวมผ่านทรานซิสเตอร์การจัดการในปัจจุบันฐานขนาดเล็กนี้ช่วยให้ทรานซิสเตอร์ได้รับการขยายสัญญาณหรือทำหน้าที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์