Güç Elektroniği - BJT

Bir Bipolar Bağlantı Transistörü (BJT), çalışması iki yarı iletken tarafından yapılan temasa bağlı olan bir transistördür. Anahtar, amplifikatör veya osilatör görevi görebilir. İki kutuplu transistör olarak bilinir, çünkü çalışması iki tür yük taşıyıcı gerektirir (delikler ve elektronlar). Delikler, P tipi yarı iletkenlerde baskın yük taşıyıcıları oluştururken, N tipi yarı iletkenlerde elektronlar ana yük taşıyıcılarıdır.

BJT'nin Sembolleri

Bir BJT'nin Yapısı

Bir BJT'nin arka arkaya bağlanan ve ortak bir B bölgesini (taban) paylaşan iki PN bağlantısı vardır. Bu, temel, toplayıcı ve yayıcı olan tüm bölgelerde temasların kurulmasını sağlar. PNP bipolar transistörün yapısı aşağıda gösterilmiştir.

Yukarıda gösterilen BJT, arka arkaya bağlanan iki diyottan oluşur ve bu, yarı nötr olarak adlandırılan bölgelerin tükenmesine neden olur. Yayıcı, taban ve toplayıcının yarı-nötr genişliği yukarıda W _E ', W _B ' ve W _C 'olarak belirtilmiştir. Aşağıdaki gibi elde edilirler -

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

Verici, taban ve toplayıcı için akımların geleneksel işaretleri sırasıyla I _E , I _B ve I _C ile gösterilir . Bu nedenle, kollektör ve taban akımı, pozitif bir akım kollektör veya taban temasıyla karşılaştığında pozitiftir. Ek olarak, akım yayıcı kontağından çıktığında yayıcı akımı pozitiftir. Böylece,

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

Toplayıcıya ve yayıcıya göre temel kontağa pozitif bir voltaj uygulandığında, taban toplayıcı voltajının yanı sıra temel verici voltajı da pozitif hale gelir.

Basit olması açısından, V _CE'nin sıfır olduğu varsayılır.

Elektronların difüzyonu, yayıcıdan tabana, deliklerin difüzyonu ise tabandan yayıcıya kaynaklanır. Elektronlar taban toplayıcıyı tüketen bölgeye ulaştığında, bir elektrik alanı tarafından bölgeden geçerler. Bu elektronlar kollektör akımını oluşturur.

Bir BJT ileri aktif modda önyargılı olduğunda, toplam yayıcı akımı, elektron difüzyon akımı ( I _{E, n} ), delik difüzyon akımı ( I _{E, p} ) ve baz yayıcı akımı eklenerek elde edilir .

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

Toplam toplayıcı akımı, elektron difüzyon akımı ( I _{E, n} ), eksi baz rekombinasyon akımı ( I _{r, B} ) ile verilir.

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

Baz akım I _B'nin toplamı , delik difüzyon akımı ( I _{E, p} ), baz rekombinasyon akımı ( I _{r, B} ) ve tükenme katmanının ( I _{r, d} ) baz-yayıcı rekombinasyon akımının eklenmesiyle elde edilir .

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

Taşıma Faktörü

Bu, kollektör akımının ve yayıcı akımın oranıyla verilir.

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

Kirchhoff'un mevcut yasasını uygulayarak, temel akımın emitör akımı ile kollektör akımı arasındaki fark tarafından verildiği bulundu.

Şu anki kazanç

Bu, kollektör akımının taban akıma oranıyla verilir.

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

Yukarıda, bir BJT'nin nasıl akım amplifikasyonunu üretebileceği açıklanmaktadır. Taşıma faktörü (α), kollektör akımı neredeyse emitör akımına eşitse bire yaklaşır. Mevcut kazanç (β) böylece birden fazla olur.

Daha fazla analiz için, taşıma faktörü (α), yayıcı verimliliği (γ _E ), baz taşıma faktörü (α _T ) ve tükenme katmanının (δ _r ) rekombinasyon faktörünün bir ürünü olarak yeniden yazılır . Aşağıdaki gibi yeniden yazılmıştır -

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

Aşağıda tartışılan yayıcı verimliliği, temel taşıma faktörü ve tükenme katmanı rekombinasyon faktörünün bir özeti verilmektedir.