Bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc BJT là một thiết bị bán dẫn 3 đầu cuối có thể khuếch đại hoặc chuyển đổi điện áp và dòng điện đầu vào tín hiệu nhỏ thành điện áp và dòng điện tín hiệu đầu ra lớn hơn đáng kể.
Cách phát triển của Transistor Bipolar Junction Transistor
Trong suốt những năm 1904–1947, ống chân không chắc chắn là thiết bị điện tử được nhiều người tò mò và phát triển. Năm 1904, điốt ống chân không được J. A. Fleming ra mắt. Ngay sau đó, vào năm 1906, Lee De Forest đã cải tiến thiết bị với tính năng thứ ba, được gọi là lưới điều khiển, sản xuất bộ khuếch đại đầu tiên và được đặt tên là triode.
Trong những thập kỷ tiếp theo, đài phát thanh và truyền hình đã tạo ra nguồn cảm hứng lớn cho ngành kinh doanh ống. Sản xuất đã tăng từ khoảng 1 triệu ống vào năm 1922 lên khoảng 100 triệu vào năm 1937. Vào đầu những năm 1930, tetrode 4 nguyên tố và 5 nguyên tố pentode đã trở nên phổ biến trong ngành kinh doanh ống điện tử.
Trong những năm sau đó, lĩnh vực sản xuất đã phát triển thành một trong những lĩnh vực quan trọng nhất và những cải tiến nhanh chóng đã được tạo ra cho các mô hình này, trong phương pháp sản xuất, trong các ứng dụng công suất cao và tần số cao, và theo hướng thu nhỏ.
Tuy nhiên, vào ngày 23 tháng 12 năm 1947, ngành công nghiệp điện tử sẽ chứng kiến sự xuất hiện của một 'hướng quan tâm' và cải tiến hoàn toàn mới. Hóa ra vào giữa ngày mà Walter H. Brattain và John Bardeen đã trưng bày và chứng minh chức năng khuếch đại của bóng bán dẫn đầu tiên tại Phòng thí nghiệm Điện thoại Bell.
Bóng bán dẫn đầu tiên (ở dạng bóng bán dẫn tiếp xúc điểm) được minh họa trong Hình 3.1.
Hình ảnh lịch sự: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Replica-of-first-transistor.jpg
Các khía cạnh tích cực của thiết bị thể rắn 3 chân này trái ngược với ống là ngay lập tức đáng chú ý: Nó nhỏ hơn nhiều, có thể hoạt động mà không có 'lò sưởi' hoặc tổn thất nhiệt, không thể phá vỡ và mạnh mẽ, hiệu quả hơn về mặt sử dụng điện năng, có thể được lưu trữ và truy cập một cách dễ dàng, không yêu cầu khởi động máy ban đầu và nó hoạt động ở điện áp hoạt động thấp hơn nhiều.
THI CÔNG TRANSISTOR
Bóng bán dẫn về cơ bản là một thiết bị được chế tạo với 3 lớp vật liệu bán dẫn trong đó sử dụng 2 loại n và một lớp vật liệu loại p hoặc loại 2 p và một lớp vật liệu n duy nhất được sử dụng. Loại đầu tiên được gọi là bóng bán dẫn NPN, trong khi biến thể thứ hai được đặt tên là loại bóng bán dẫn PNP.
Cả hai loại này có thể được hình dung trong hình 3.2 với xu hướng DC thích hợp.
Chúng tôi đã học cách trong Xu hướng BJTs DC trở nên cần thiết để thiết lập vùng hoạt động cần thiết và để khuếch đại AC. Đối với điều này, lớp bên emitter được pha tạp nhiều hơn so với lớp cơ sở được pha tạp ít hơn đáng kể.
Các lớp bên ngoài được tạo ra với các lớp có độ dày lớn hơn nhiều so với vật liệu kẹp loại p hoặc loại n. Trong Hình 3.2 ở trên, chúng ta có thể thấy rằng đối với loại này, tỷ lệ của tổng chiều rộng so với lớp trung tâm là khoảng 0,150 / 0,001: 150: 1. Sự pha tạp được thực hiện trên lớp bánh kẹp cũng tương đối thấp hơn so với các lớp bên ngoài, thường dao động trên 10: 1 hoặc thậm chí thấp hơn.
Loại pha tạp giảm này làm giảm khả năng dẫn điện của vật liệu và tăng tính chất điện trở bằng cách hạn chế số lượng của các electron chuyển động tự do hoặc các hạt tải điện 'tự do'.
Trong sơ đồ xu hướng, chúng ta cũng có thể thấy rằng các đầu cuối của thiết bị được hiển thị bằng cách sử dụng chữ in hoa E cho bộ phát, C cho bộ thu và B cho cơ sở, trong cuộc thảo luận trong tương lai của chúng tôi, tôi sẽ giải thích lý do tại sao tầm quan trọng này được hiển thị cho các đầu cuối này.
Ngoài ra, thuật ngữ BJT được sử dụng để viết tắt bóng bán dẫn lưỡng cực và được chỉ định cho 3 thiết bị đầu cuối này. Cụm từ 'lưỡng cực' chỉ ra sự liên quan của các lỗ trống và các điện tử tham gia trong quá trình pha tạp đối với một chất phân cực đối lập.
VẬN HÀNH TRANSISTOR
Bây giờ chúng ta hãy hiểu hoạt động cơ bản của BJT với sự trợ giúp của phiên bản PNP của Hình 3.2. Nguyên tắc hoạt động của một đối NPN sẽ hoàn toàn tương tự nếu sự tham gia của các electron và lỗ trống được hoán đổi cho nhau.
Như có thể thấy trong hình 3.3, bóng bán dẫn PNP đã được vẽ lại, loại bỏ cơ sở để phân cực thu. Chúng ta có thể hình dung vùng cạn kiệt trông như thế nào về chiều rộng bị thu hẹp do xu hướng cảm ứng, gây ra một dòng chảy lớn đa số các nhà cung cấp dịch vụ xuyên qua vật liệu loại p sang loại n.
Trong trường hợp độ lệch gốc-phát của bóng bán dẫn pnp bị loại bỏ như được minh họa trong Hình 3.4, dòng của các hạt tải điện đa số trở thành 0, cho phép dòng chảy của các hạt tải điện thiểu số.
Tóm lại, chúng ta có thể hiểu rằng, trong một tình huống thiên vị một điểm tiếp giáp p-n của BJT trở thành phân cực ngược trong khi tiếp giáp kia được phân cực thuận.
Trong hình 3.5, chúng ta có thể thấy cả hai điện áp xu hướng được áp dụng cho một bóng bán dẫn pnp, gây ra dòng sóng mang đa số và thiểu số được chỉ định. Ở đây, từ độ rộng của các vùng suy giảm, chúng ta có thể hình dung rõ ràng đường giao nhau nào đang hoạt động với điều kiện phân cực thuận và điều kiện phân cực ngược.
Như thể hiện trong hình, một lượng đáng kể các hạt tải điện đa số cuối cùng sẽ bị khuếch tán qua tiếp giáp p-n phân cực thuận vào vật liệu loại n. Điều này đặt ra một câu hỏi trong tâm trí chúng tôi, liệu những hạt mang điện này có thể đóng vai trò quan trọng nào để thúc đẩy dòng điện cơ bản IB hoặc cho phép nó chảy trực tiếp vào vật liệu loại p không?
Xem xét rằng nội dung loại n được kẹp lại là cực kỳ mỏng và có độ dẫn điện tối thiểu, một số ít trong số các tàu sân bay này sẽ sử dụng tuyến đường đặc biệt có điện trở cao này qua thiết bị đầu cuối cơ sở.
Mức của dòng điện cơ bản thường là xung quanh microampe hơn là miliampe đối với dòng cực phát và dòng thu.
Phạm vi lớn hơn của các sóng mang đa số này sẽ khuếch tán dọc theo đường tiếp giáp phân cực ngược vào vật liệu loại p gắn với đầu cực thu như được chỉ ra trong Hình 3.5.
Nguyên nhân thực tế đằng sau sự dễ dàng tương đối này mà các hạt mang đa số được phép đi qua điểm nối phân cực ngược được nhanh chóng nhận ra bằng ví dụ về một điốt phân cực ngược trong đó các hạt mang đa số cảm ứng trở thành hạt tải điện thiểu số trong vật liệu loại n.
Nói cách khác, chúng tôi tìm thấy sự giới thiệu của các hạt tải điện thiểu số vào vật liệu vùng cơ sở loại n. Với kiến thức này và cùng với thực tế là đối với điốt, tất cả các hạt tải điện thiểu số trong vùng suy giảm đều đi qua tiếp giáp phân cực ngược, dẫn đến dòng electron, như được chỉ ra trong Hình 3.5.
Giả sử bóng bán dẫn trong Hình.3.5 là một nút duy nhất, chúng ta có thể áp dụng định luật dòng điện Kirchhoff để có được phương trình sau:
Điều này cho thấy rằng dòng điện phát bằng tổng của dòng điện cơ bản và dòng điện thu.
Tuy nhiên, dòng điện góp được tạo thành từ một số phần tử, đó là phần lớn và phần tử mang thiểu số như được chứng minh trong Hình.3.5.
Phần tử sóng mang dòng điện thiểu số ở đây tạo thành dòng điện rò, và được ký hiệu là ICO (IC hiện tại có đầu cuối phát mở).
Do đó, dòng điện thu ròng được thiết lập như cho trong phương trình 3.2 sau:
IC dòng thu được đo bằng mA cho tất cả các bóng bán dẫn mục đích chung, trong khi ICO được tính bằng uA hoặc nA.
ICO sẽ hoạt động khá giống một diode phân cực ngược và do đó có thể dễ bị thay đổi nhiệt độ, và do đó phải được cẩn thận thích hợp trong khi thử nghiệm, đặc biệt là trong các mạch được thiết kế để hoạt động trong các tình huống phạm vi nhiệt độ khác nhau, nếu không kết quả có thể rất lớn bị ảnh hưởng do yếu tố nhiệt độ.
Điều đó nói rằng, do có nhiều cải tiến nâng cao trong bố cục xây dựng của các bóng bán dẫn hiện đại, ICO bị giảm đáng kể và có thể bị bỏ qua hoàn toàn đối với tất cả các BJT ngày nay.
Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ học cách cấu hình các BJT trong chế độ cơ sở chung.
Người giới thiệu: https://en.wikipedia.org/wiki/John_Bardeen
Trước: Độ lệch bộ phân áp trong mạch BJT - Ổn định hơn mà không có yếu tố beta Tiếp theo: Tìm hiểu cấu hình cơ sở chung trong BJT
