Điện tử công suất - BJT
Transistor Bipolar Junction (BJT) là một bóng bán dẫn có hoạt động phụ thuộc vào sự tiếp xúc của hai chất bán dẫn. Nó có thể hoạt động như một bộ chuyển mạch, bộ khuếch đại hoặc bộ dao động. Nó được biết đến như một bóng bán dẫn lưỡng cực vì hoạt động của nó đòi hỏi hai loại hạt tải điện (lỗ trống và electron). Các lỗ tạo thành hạt mang điện tích chủ đạo trong chất bán dẫn loại P trong khi các electron là hạt mang điện tích chính trong chất bán dẫn loại N.
Các ký hiệu của BJT
Cấu trúc của một BJT
BJT A có hai tiếp điểm PN được nối ngược trở lại và chia sẻ một vùng chung B (cơ sở). Điều này đảm bảo các địa chỉ liên lạc được thực hiện ở tất cả các khu vực là cơ sở, bộ thu và bộ phát. Cấu trúc của bóng bán dẫn lưỡng cực PNP được hiển thị bên dưới.
BJT được hiển thị ở trên bao gồm hai điốt được kết nối ngược trở lại, dẫn đến sự cạn kiệt của các vùng được gọi là gần như trung tính. Chiều rộng gần như trung tính của bộ phát, đế và bộ thu được biểu thị ở trên là W E ', W B ' và W C '. Chúng thu được như sau:
$$ W_ {E} ^ {'} = W_ {E} -X_ {n, BE} $$ $$ W_ {B} ^ {'} = W_ {B} -X_ {p, BE} -X_ {p , BC} $$ $$ W_ {C} ^ {'} = W_ {C} -X_ {n, BC} $$Các dấu hiệu thông thường của các dòng cho emitter, cơ sở và nhà sưu tập được biểu thị bằng tôi E , I B và I C tương ứng. Do đó, bộ thu và dòng cơ sở là dương khi một dòng điện dương gặp bộ thu hoặc tiếp điểm cơ sở. Ngoài ra, dòng điện phát ra là dương khi dòng điện rời khỏi tiếp điểm của bộ phát. Vì vậy,
$$ I_ {E} = I_ {B} + I_ {C} $$Khi một điện áp dương được đặt vào tiếp điểm gốc so với bộ thu và bộ phát, điện áp bộ thu gốc cũng như điện áp bộ phát gốc trở thành dương.
Để đơn giản, V CE được giả định bằng không.
Sự khuếch tán của các điện tử xảy ra từ chất phát đến đế trong khi sự khuếch tán của các lỗ trống bắt nguồn từ đế đến chất phát. Một khi các điện tử đến vùng cạn kiệt bộ thu bazơ, chúng sẽ bị điện trường quét qua vùng đó. Các điện tử này tạo thành dòng điện thu.
Khi một BJT được phân cực ở chế độ hoạt động thuận, tổng dòng phát thu được bằng cách thêm vào dòng khuếch tán electron ( I E, n ), dòng khuếch tán lỗ trống ( I E, p ) và dòng baseemitter.
$$ I_ {E} = I_ {E, n} + I_ {E, p} + I_ {r, d} $$Tổng dòng điện thu được cho bởi dòng khuếch tán điện tử ( I E, n ), nhỏ hơn dòng tái tổ hợp cơ sở ( I r, B ).
$$ I_ {C} = I_ {E, n} -I_ {r, B} $$Tổng của dòng điện cơ bản I B thu được bằng cách cộng dòng khuếch tán lỗ ( I E, p ), dòng điện tái tổ hợp cơ sở ( I r, B ) và dòng điện tái tổ hợp gốc-phát của lớp suy giảm ( I r, d ).
$$ I_ {B} = I_ {E, p} + I_ {r, B} + I_ {r, d} $$Yếu tố vận chuyển
Điều này được cho bởi tỷ số giữa dòng thu và dòng phát.
$$ \ alpha = \ frac {I_ {C}} {I_ {E}} $$Áp dụng định luật Kirchhoff, người ta thấy rằng dòng điện cơ bản được cho bởi sự khác biệt giữa dòng phát và dòng thu.
Lợi ích hiện tại
Điều này được cho bởi tỷ lệ của dòng điện thu và dòng điện cơ bản.
$$ \ beta = \ frac {I_ {C}} {I_ {B}} = \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} $$Phần trên giải thích cách một BJT có thể tạo ra sự khuếch đại dòng điện. Hệ số vận chuyển (α) tiến gần đến một nếu dòng thu gần tương đương với dòng phát. Do đó độ lợi hiện tại (β) trở nên lớn hơn một.
Để phân tích sâu hơn, hệ số vận chuyển (α) được viết lại dưới dạng tích của hiệu suất phát (γ E ) hệ số vận chuyển cơ sở (α T ) và hệ số tái tổ hợp của lớp suy giảm (δ r ). Nó được viết lại như sau:
$$ \ alpha = \ gamma _ {E} \ times \ alpha _ {T} \ times \ delta _ {r} $$Sau đây là tóm tắt về hiệu quả bộ phát đã thảo luận, hệ số vận chuyển cơ sở và yếu tố tái kết hợp lớp cạn kiệt.