เครื่องใช้ไฟฟ้า - BJT

Bipolar Junction Transistor (BJT) คือทรานซิสเตอร์ที่มีการทำงานขึ้นอยู่กับหน้าสัมผัสที่ทำโดยเซมิโคลอนสองตัว สามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์เครื่องขยายเสียงหรือออสซิลเลเตอร์ เป็นที่รู้จักกันในชื่อทรานซิสเตอร์สองขั้วเนื่องจากการทำงานของมันต้องใช้ตัวพาประจุสองประเภท (รูและอิเล็กตรอน) หลุมเป็นตัวพาประจุที่โดดเด่นในสารกึ่งตัวนำชนิด P ในขณะที่อิเล็กตรอนเป็นตัวรับประจุหลักในเซมิคอนดักเตอร์ประเภท N

สัญลักษณ์ของ BJT

โครงสร้างของ BJT

BJT มีทางแยก PN สองช่องที่เชื่อมต่อกลับไปด้านหลังและแบ่งปันภูมิภาค B (ฐาน) ร่วมกัน สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการติดต่อในทุกภูมิภาคที่เป็นฐานตัวรวบรวมและตัวปล่อย โครงสร้างของทรานซิสเตอร์สองขั้ว PNP แสดงไว้ด้านล่าง

BJT ที่แสดงข้างต้นประกอบด้วยไดโอดสองตัวที่เชื่อมต่อกลับไปด้านหลังส่งผลให้พื้นที่ที่เรียกว่ากึ่งกลางหมดลง ความกว้างของกึ่งกลางของตัวปล่อยฐานและตัวสะสมจะระบุไว้ด้านบนเป็น W _E ', W _B ' และ W _C ' ได้รับดังต่อไปนี้ -

$$ W_ {E} ^ {'} = W_ {E} -X_ {n, BE} $$ $$ W_ {B} ^ {'} = W_ {B} -X_ {p, BE} -X_ {p , BC} $$ $$ W_ {C} ^ {'} = W_ {C} -X_ {n, BC} $$

สัญญาณทั่วไปของกระแสสำหรับตัวปล่อยฐานและตัวเก็บรวบรวมแสดงโดยI _E , I _BและI _Cตามลำดับ ดังนั้นตัวสะสมและกระแสฐานจะเป็นบวกเมื่อกระแสบวกตรงกับตัวเก็บรวบรวมหรือหน้าสัมผัสฐาน นอกจากนี้กระแสของตัวปล่อยจะเป็นบวกเมื่อกระแสออกจากหน้าสัมผัสของตัวปล่อย ด้วยประการฉะนี้

$$ I_ {E} = I_ {B} + I_ {C} $$

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าบวกกับหน้าสัมผัสฐานที่สัมพันธ์กับตัวเก็บรวบรวมและตัวปล่อยแรงดันตัวสะสมฐานและแรงดันไฟฟ้าตัวปล่อยฐานจะกลายเป็นบวก

เพื่อความเรียบง่าย V _CEจะถือว่าเป็นศูนย์

การแพร่กระจายของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นจากตัวปล่อยไปยังฐานในขณะที่การแพร่กระจายของรูเกิดจากฐานไปยังตัวปล่อย เมื่ออิเล็กตรอนไปถึงบริเวณที่สะสมฐานหมดแล้วพวกมันจะถูกกวาดไปทั่วบริเวณนั้นด้วยสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนเหล่านี้สร้างกระแสสะสม

เมื่อ BJT มีความลำเอียงในโหมดแอคทีฟไปข้างหน้ากระแสของตัวปล่อยทั้งหมดจะได้รับโดยการเพิ่มกระแสการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน ( I _{E, n} ) กระแสการแพร่กระจายของรู ( I _{E, p} ) และกระแสเบสตัวส่ง

$$ I_ {E} = I_ {E, n} + I_ {E, p} + I_ {r, d} $$

กระแสสะสมรวมถูกกำหนดโดยกระแสการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน ( I _{E, n} ) น้อยกว่ากระแสรวมฐาน ( I _{r, B} )

$$ I_ {C} = I_ {E, n} -I_ {r, B} $$

ผลรวมของกระแสฐานI _Bหาได้จากการเพิ่มกระแสการแพร่กระจายของรู ( I _{E, p} ), กระแสรวมฐาน ( I _{r, B} ) และกระแสรวมตัวปล่อยฐานของชั้นพร่อง ( I _{r, d} )

$$ I_ {B} = I_ {E, p} + I_ {r, B} + I_ {r, d} $$

ปัจจัยการขนส่ง

ค่านี้กำหนดโดยอัตราส่วนของกระแสสะสมและกระแสตัวปล่อย

$$ \ alpha = \ frac {I_ {C}} {I_ {E}} $$

การใช้กฎปัจจุบันของ Kirchhoff พบว่ากระแสไฟฟ้าฐานกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างกระแสตัวปล่อยและกระแสของตัวเก็บรวบรวม

กำไรปัจจุบัน

ค่านี้กำหนดโดยอัตราส่วนของกระแสตัวสะสมต่อกระแสฐาน

$$ \ beta = \ frac {I_ {C}} {I_ {B}} = \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} $$

ข้างต้นอธิบายว่า BJT สามารถสร้างการขยายกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร ทรานสเฟอร์แฟกเตอร์ (α) เข้าใกล้หนึ่งหากกระแสของตัวเก็บรวบรวมเกือบจะเทียบเท่ากับกระแสอิมิตเตอร์ กำไรปัจจุบัน (β) จึงมีค่ามากกว่าหนึ่ง

สำหรับการวิเคราะห์เพิ่มเติมปัจจัยการขนส่ง (α) จะถูกเขียนใหม่เป็นผลคูณของประสิทธิภาพของตัวปล่อย (γ _E ) ปัจจัยการขนส่งพื้นฐาน (α _T ) และปัจจัยการรวมกันใหม่ของชั้นพร่อง (δ _r ) มีการเขียนใหม่ดังนี้ -

$$ \ alpha = \ gamma _ {E} \ times \ alpha _ {T} \ times \ delta _ {r} $$

ต่อไปนี้เป็นบทสรุปของประสิทธิภาพของตัวปล่อยที่กล่าวถึงปัจจัยการขนส่งพื้นฐานและปัจจัยการรวมตัวของชั้นพร่อง