什么是双极晶体管，什么是开关电路

半导体器件 (SSD) 的使用在无线电电子学中很普遍。这减小了各种设备的尺寸。双极晶体管被广泛使用，由于某些特性，它的功能比简单的场效应晶体管更广泛。要了解它的用途和使用条件，就要考虑它的工作原理、连接方式和分类。

设计及操作原理

晶体管是一种电子半导体，由 3 个电极组成，其中一个是控制电极。双极晶体管与极性晶体管的不同之处在于存在两种类型的电荷载流子（负和正）。

负电荷代表从晶格外壳释放的电子。形成正电荷或空穴来代替释放的电子。

尽管具有多功能性，但双极晶体管 (BT) 的设计非常简单。它由 3 个导体类型层组成：发射极 (E)、基极 (B) 和集电极 (C)。

发射极（源自拉丁语“释放”）是一种半导体结，其主要功能是将电荷注入基极。集电极（拉丁语为“收集器”）用于接收发射极电荷。底座是控制电极。

发射极层和集电极层几乎相同，但添加杂质以改善传感器特性的程度不同。添加杂质称为掺杂。对于集电极层（CL），掺杂被弱表达以增加集电极电压（Uk）。发射极半导体层被重掺杂以增加反向允许击穿 U 并改善载流子注入基极层（增加电流传输系数 - Kt）。基层被弱掺杂以提供更大的电阻 (R)。

基极和发射极之间的过渡面积小于 K-B。面积差异是提高 Kt 的原因。 K-B 结以反向偏压开启，以释放大部分热量 Q，这些热量被消散并为晶体提供更好的冷却。

BT 的性能取决于基层 (BS) 的厚度。这种依赖性是按反比关系变化的值。更小的厚度导致更快的性能。这种依赖性与电荷载流子的传输时间有关。然而，与此同时，Uk 下降。

发射极和 K 之间流过强电流，称为 K 电流 (Ik)。在 E 和 B 之间流过一个小电流，称为 B 电流 (Ib)，用于控制。当 Ib 发生变化时，Ik 也会发生变化。

该晶体管有两个 p-n 结：E-B 和 K-B。有效时，E-B接正向偏压，K-B接反向偏压。由于 E-B 结是开放的，负电荷（电子）流入 B。然后它们与空穴发生部分复合。然而，由于B的掺杂和厚度小，大部分电子到达K-B。

在 BS 中，电子是非必要的电荷载流子，电磁场帮助它们克服 K-B 跃迁。随着 Ib 的增加，E-B 开口将变宽，更多的电子将在 E 和 K 之间运行。在这种情况下，低幅度信号将显着放大，因为 Ik 大于 Ib。

为了更容易理解双极型晶体管的物理意义，有必要将其与一个清晰的例子联系起来。我们必须假设抽水的泵是电源，水龙头是晶体管，水是Ik，水龙头旋钮的转动度数是Ib。要增加头部，您需要稍微转动水龙头 - 以执行控制动作。通过这个例子，我们可以总结出 PP 操作的简单原理。

然而，随着 K-B 结处 U 的显着增加，可能会发生冲击电离，其结果是电荷的雪崩倍增。当与隧道效应相结合时，此过程会产生电击穿，并且随着时间的推移会产生热击穿，这会使 BC 失去作用。有时，由于通过集电极输出的电流显着增加，热击穿发生而没有电击穿。

另外，当U在K-B和E-B上发生变化时，这些层的厚度发生变化，如果B薄，就会出现弓形效应（也称为B穿刺），其中K-B和E-B结相连。由于这种现象，PP 停止履行其职能。

运作模式

双极型晶体管可以在 4 种模式下工作：

1. 积极的。
2. 截止（RO）。
3. 饱和度 (SS)。
4. 屏障（RB）。

BT 的活动模式可以是正常 (NAR) 和反向 (IAR)。

正常活动模式

在这种模式下，U 是直接的，称为 E-B 电压 (Ue-B)，在 E-B 结处流动。该模式被认为是最佳的，并在大多数电路中使用。 E 结将电荷注入到基区，这些电荷移动到集电极。后者加速充电，产生增益效应。

反向活动模式

在这种模式下，K-B 结是打开的。 BT 以相反的方向运行，即从 K 注入穿过 B 的空穴电荷载流子。它们被 E 跃迁收集。 BT 的增益特性较弱，在这种模式下很少使用 BT。

饱和模式。

在 PH 中，两个路口都是开放的。当 E-B 和 K-B 正向连接到外部源时，BT 将在 PH 中运行。 E 和 K 结的扩散电磁场被外部源产生的电场衰减。结果，势垒能力将降低，主要电荷载流子的扩散能力将受到限制。从 E 和 K 结到 B 的空穴注入开始。这种模式多用于模拟技术，但在某些情况下可能会有例外。

截止模式

在此模式下，BT 完全闭合，无法传导电流。然而，BT 中的非必要电荷载流子的通量微不足道，从而产生了小值的热电流。该模式用于各种类型的过载和短路保护。

屏障模式

PD 的基极通过一个电阻器连接到 K。K 或 E 电路中包含一个电阻器，它设置通过 PD 的电流 (I) 量。 BR 经常用于电路中，因为它允许 BT 在任何频率和更大的温度范围内工作。

接线图

为了正确应用和接线 PD，您需要知道它们的分类和类型。双极晶体管的分类：

1. 制造材料：锗、硅和砷化镓。
2. 制造特征。
3. 功耗：小功率（最高0.25 W）、中功率（0.25-1.6 W）、大功率（1.6 W以上）。
4. 频率限制：低频（最高2.7 MHz）、中频（2.7-32 MHz）、高频（32-310 MHz）、超高频（超过310 MHz）。
5. 功能目的。

BT的功能用途分为以下几种：

1. 具有归一化和非归一化噪声系数 (NNNKNSH) 的低频放大器。
2. 带有 NiNKNSH 的高频放大器。
3. 用 NiNNFSH 放大超高频。
4. 强大的高压放大器。
5. 高频和超高频发生器。
6. 小功率和大功率高压切换。
7. 用于高 U 值操作的脉冲大功率。

此外，还有这些类型的双极晶体管：

1. P-n-p。
2. N-p-n。

切换双极晶体管的电路有 3 种，各有优缺点：

1. B将军
2. 普通 E。
3. 普通K。

共基 (CB) 开关

该电路在高频下使用，可以优化使用频率响应。在 Oh 模式下连接一个 BT，然后在 OB 模式下连接将放大其频率响应。这种连接方案用于天线型放大器。高频下的噪音水平降低。

优点：

1. 最佳温度值和宽频率范围 (f)。
2. 高英国价值。

缺点：

1. 低增益。
2. 低输入 R。

打开发射器 (OhE) 连接

使用该电路会发生 U 和 I 放大。该电路可以由单一电源供电。常用于功率放大器（P）。

优点：

1. 高 I、U、P 增益。
2. 单电源。
3. 它相对于输入反转输出交替 U。

它有明显的缺点：最低温度稳定性和频率响应比OB连接差。

公共收集器连接 (OC)

输入U完全传回输入，Ki类似于OC接法，但U为低电平。

这种类型的夹杂物用于匹配在晶体管上制作的级，或与具有高输出 R（电容式麦克风或拾音器）的输入信号源一起使用。优点是输入 R 值高，输出 R 值低。缺点是 U 放大率低。

双极晶体管的主要特点

BT的主要特点：

1. 我有所收获。
2. 输入和输出 R。
3. 逆I-ke。
4. 开机时间。
5. 传输频率 Ib。
6. 反向 Ik。
7. 最大 I 值。

应用

双极晶体管广泛应用于人类活动的各个领域。主要应用在用于放大、产生电信号以及开关元件的设备中。它们用于各种功率放大器、普通和开关模式电源，可调节 U 和 I 值，以及计算机技术。

此外，它们通常用于构建各种消费者保护，防止过载、U 中的尖峰、短路。广泛应用于矿山、冶金等行业。

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