Bipolinis tranzistorius (BJT): kas tai, veikimo principas ir panaudojimas

Bipolinis tranzistorius (BJT): supraskite veikimo principą, panaudojimą kaip stiprintuvą, jungiklį ir integrinių grandynų komponentą. Sužinokite pagrindinius parametrus ir taikymus.

Bipolinės sandūros tranzistorius (BJT arba bipolinis tranzistorius) – tai tranzistoriaus tipas, kurio veikimas priklauso nuo dviejų tipų puslaidininkių sąveikos. BJT gali būti naudojami kaip stiprintuvai, jungikliai arba osciliatoriai, ir dažnai randami pavieniai arba dideliais kiekiais kaip integrinių grandynų dalis. Jie vadinami bipoliniais, nes juose dalyvauja tiek elektronai, tiek skylės, perduodamos per PN sandūras.

Struktūra ir pagrindiniai kontaktai

BJT sudaro trys sluoksniai: emiteris (E), bazė (B) ir kolektorius (C). Pagal sluoksnių išsidėstymą skiriami du pagrindiniai tipai: NPN ir PNP. Emiteris yra stipriai dozuotas, bazė – plona ir silpnai dozuota, o kolektorius – didesnės apimties regionas, skirtas srovės surinkimui.

Veikimo principas trumpai

BJT veikia taip: į bazę praleidus nedidelę srovę (I_B), emiterio perteklius nešėjų (elektronų NPN atveju arba skylių PNP atveju) pereina per bazę į kolektorių, sukeldami daug didesnę kolektoriaus srovę (I_C). Pagrindinė priklausomybė dažnai išreiškiama paprasta proporcija:

I_C ≈ β · I_B, kur β (dažnai žymimas kaip h_fe) – tai tiesinio stiprinimo koeficientas.

Darbinės sritys

BJT dažniausiai dirba trijose pagrindinėse srityse:

• Aktyvioji (linijinė) sritis – BJT veikia kaip stiprintuvas; kolektoriaus srovė beveik proporcinga bazės srovei.
• Saturacija (prisotinimo) būsena – tranzistorius visiškai atidarytas, naudojamas kaip mažo įtampos nuostolio jungiklis.
• Atidaryta (iškirtinė) būsena – beveik nėra kolektoriaus srovės, tranzistorius uždarytas (off).

Pagrindinės charakteristikos

• h_fe (β) – Forward Current Gain. Jo reikšmė labai priklauso nuo konkretaus tranzistoriaus, temperatūros ir taikomų strėnių. Mažos galios signaliniuose tranzistoriuose h_fe dažnai yra keliasdešimt iki kelių šimtų; kai kurie tipiniai modeliai turi 100–300, o kitais atvejais – 200–350 ar daugiau. Galiausiai vertė nurodoma gamintojo duomenyse.
• I_C maks. – maksimalioji kolektoriaus srovė.
• U_CE maks. – maksimalus leidžiamas kolektoriaus–emiterio įtampos skirtumas.
• Galios šiluminės charakteristikos – disipacija, prijungimo būdai, aušinimas.

Panaudojimas

BJT plačiai naudojami dėl gero signalo stiprinimo ir greito jungimo galimybių. Tipinės sritys:

• Analoginiai stiprintuvai (žemo triukšmo įėjimai, galios išėjimo etapai).
• Skaitmeniniai jungikliai ir logikos grandinės (ypač iki didesnių įtampų).
• Maitinimo šaltiniai ir reguliatoriai (prietaisų išėjimo etapai, srovės šaltiniai).
• Osciliatoriai, signalo formavimo grandinės, moduliacijos įtaisymai.

Privalumai ir trūkumai

• Privalumai: geras srovės stiprinimas, paprasta naudojimo logika kaip jungiklis, plačiai prieinami ir pigūs.
• Trūkumai: didesnis vairavimo srovės poreikis palyginti su lauko efekto tranzistorais (FET), temperatūros priklausomybė ir kartais didesni nuostoliai įtampos prisotinimo būsenoje.

Praktiniai pastebėjimai

Renkantis BJT reikia atkreipti dėmesį į gamintojo duomenų lapą: nurodomas h_fe intervalas, charakteristikos esant skirtingoms srovėms ir temperatūroms, bei ribinės reikšmės. Tinkamas polinkis ir šiluminis valdymas užtikrins patikimą darbą.

Apibendrinant: Bipolinis tranzistorius (BJT) – universali priemonė srovės stiprinimui ir jungimui elektroninėse grandinėse, kurią sudaro trys kontaktai (E, B, C) ir kuri naudoja tiek elektronus, tiek skyles savo veikime.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra bipolinės sandūros tranzistorius?

K: Kokios yra skirtingos BJT naudojimo sritys?

K: Kur galima rasti BJT?

K: Kodėl jie vadinami bipoliniais tranzistoriais?

K: Kas yra BJT hfe?

K: Koks yra tipinis BJT hfe diapazonas?

K: Kokia yra BJT priekinio srovės stiprinimo funkcija?

Paieška pagal raidę