Site Loader

Содержание

Вакансии компании Группа компаний НПН

О КОМПАНИИ:

Компания «НПН» — оптово-логистическая структура города Нижний Новгород, cпециализирующаяся на оптовой реализации автозапчастей для отечественных автомобилей и спецтехники.

Более 19 лет мы поставляем качественные автокомпоненты и запчасти нашим партнерам, с которыми за это время сложились стабильные и устойчивые отношения. Подтверждением этого являются многочисленные отзывы об уровне качества нашей деятельности в сфере оптовых поставок автозапчастей. Ведущие предприятия автомобильной отрасли — ОАО «Чусовской Металлургический Завод» (рессора ГАЗ, КАМАЗ, УАЗ), Концерн ПРАМО (радиаторы ЛРЗ, стартеры, генераторы), ООО «Радиатор» (радиаторы ШААЗ, радиаторы Оренбург), ЗАО «Тюменский машиностроительный завод» (сцепление Тюмень), «Мотордеталь» (поршневая Кострома) — предоставили нам статус официального представителя и определили эксклюзивные условия сотрудничества. Кроме этого, со многими производителями налажены прямые поставки запчастей.

В 2007 году произошло изменение структуры Компании: выделяются отдел снабжения, отдел продаж, региональный отдел, отдел IT, транспортно-логистический отдел, а также отдельные направления по инструментам, хоз.товарам, рессорам и аккумуляторам. Организован выставочный зал реализуемых автозапчастей (рессора, листы рессоры, а также витрины с электрооборудованием Электромаш, Автоприбор, Автоарматура С-Петербург, поршневые группы «Костромской завод Мотордеталь» и многое другое). В 2007 году Группа Компаний НПН начинает продвижение на Нижегородском рынке автозапчастей под торговыми марками «ZK» и «UniTerm Comfort». 

 

О СОТРУДНИКАХ:

В нашей компании работает более 500 человек, помимо этого мы имеем 8 филиалов в крупных городах России. 

Отдел персонала осуществляет систематическое обучение сотрудников навыкам активных продаж и управленческих решений, что позволяет нам всегда занимать лидирующие позиции и оставаться конкурентноспособными.  

Каждый год мы празднуем День рождения компании, Новый год , кроме того, уже не первый год ГК НПН организует подарки для детей сотрудников. Это отличный повод порадовать детей сотрудников, где целый день работают их родители. В целом, это отличный способ командообразования, но честно скажу — организовывая, мы просто хотели сделать детям праздник. Мы проводим ежегодные летние выезды на рафтах, теплоходе, рыбалка, спортивные мероприятия , а также фуршеты на 23 февраля и 8 марта, Масленицу, День влюбленных, Слет руководителей филиалов и прочее. 🙂

Основная цель всех наших корпоративов — добавление еще большего количества положительных эмоций в рабочий процесс, а также улучшение коммуникаций между отделами и сотрудниками!

Любому сотруднику важно быть услышанным и понятым, поэтому у нас организован Управленческий клуб, в котором обсуждаются  все текущее  проблемы и задачи.

Приступая к работе с нами, Вы присоединяетесь к команде энергичных профессионалов, всей душой болеющих за конечный результат нашего единого общего дела. И Вам предоставляется замечательная возможность внести свой вклад в его развитие. Мы надеемся, что работа здесь будет приносить Вам радость, и Вы сможете гордиться тем, что работаете в компании ООО ГК «НПН».

 

ЧТО КОМПАНИЯ ГАРАНТИРУЕТ СВОИМ СОТРУДНИКАМ

  1. Поддержка и обучение на этапе адаптации

  2. Наши сотрудники – это единая команда, работающая на результат и общую идею

  3. Работая в стабильной компании, которая существует 19 лет

  4. Наша система мотивации разработана таким образом, что сможет Вас заинтересовать

  5. Корпоративные мероприятия за которые платит компания (общие календарные праздники)

  6. Мы ярко проводим дни рождения сотрудников!

  7. Новогодние подарки детям сотрудников

  8. Стабильная зарплата, надежность и уверенность в завтрашнем дне.

  9. Демократичное руководство, а значит мы готовы слушать и слышать

  10. Карьерный рост , мы готовы помогать Вам расти

  11. Тренинги и обучение, усовершенствование Ваших профессиональных качеств за счет компании

  12. Интересные проекты и задачи

  13. Полный социальный пакет

  14. Организованный спортивный досуг

  15. Бесплатное пользование электронной библиотекой

  16. Управленческий клуб, повышение управленческих компетенций и навыков

  17. Частичная компенсация питания

  18. Страховка сотрудников

  19. Участие в значимых проектах форумах и стратегических сессиях

  20. Работа в современной компании с современными HR- процессами

  21. Парковка на территории компании , что дает безопасность и спокойствие

  22. Доски почета, мы ценим и уважаем наши кадры

  23. Мы анализируем наши преимущества и идем в ногу со временем, что позволяет нам занимать лидирующие позиции в своем сегменте!

  24. Спец. одежда для сотрудников склада

  25. Программа социальной поддержки сотрудников

  26. Доступность программы кредитов для сотрудников

2Т306Г транзистор кремниевые эпитаксиально-планарные структуры NPN (50мА 10В) (h31э =40-200) (КТЮ-3-1), цена 44.20 грн

Изображения служат только для ознакомления См. спецификации продукта 2Т306Г Транзисторы кремниевые эпитаксиально-планарные структуры n-p-n переключательные и усилительные с ненормированным коэффициентом шума. Предназначены для применения в усилителях высокой частоты (2Т306В, 2Т306Г, КТ306В, КТ306Г, КТ306Д) и переключающих устройствах (2Т306А, 2Т306Б, КТ306А, КТ306Б). Транзисторы выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Тип приборов указывается на корпусе. Масса транзистора не более 0,65 г. Тип корпуса: КТЮ-3-1. Технические условия: СБ0.336.015 ТУ. Основные технические характеристики транзистора 2Т306Г: • Структура транзистора: n-p-n • Рк max — Постоянная рассеиваемая мощность коллектора: 150 мВт; • fгр — Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером: не менее 500 МГц; • Uкбо max — Максимальное напряжение коллектор-база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера: 15 В; • Uэбо max — Максимальное напряжение эмиттер-база при заданном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора: 4 В; • Iк max — Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 30 мА; • Iкбо — Обратный ток коллектора — ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера: не более 0,5 мкА; • h31Э — Статический коэффициент передачи тока для схемы с общим эмиттером в режиме большого сигнала: 40. ..200; • Ск — Емкость коллекторного перехода: не более 5 пФ; • Rкэ нас — Сопротивление насыщения между коллектором и эмиттером: не более 30 Ом Технические характеристики транзисторов 2Т306А, 2Т306Б, 2Т306В, 2Т306Г: Тип транзистора Структура Предельные значения параметров при Тп=25°С Значения параметров при Тп=25°С TП max Т max IК max IК. И. max UКЭR max UКБ0 max UЭБ0 max РК max h31э UКЭ нас. IКБО f гp. КШ СК СЭ мА мА В В В мВт В мкА МГц дБ пФ пФ °С °С 2Т306А n-p-n 30 50 10 15 4 150 20…60 0,3 0,5 300 8 5 4,5 150 -60…+125 2Т306Б n-p-n 30 50 10 15 4 150 40…120 0,3 0,5 500 8 5 4,5 150 -60…+125 2Т306В n-p-n 30 50 10 15 4 150 20…100 0,3 0,5 300 8 5 4,5 150 -60…+125 2Т306Г n-p-n 30 50 10 15 4 150 40…200 0,3 0,5 500 8 5 4,5 150 -60…+125 Условные обозначения электрических параметров транзисторов: • IК max — максимально допустимый постоянный ток коллектора транзистора. • IК. И. max — максимально допустимый импульсный ток коллектора транзистора. • UКЭR max — максимальное напряжение между коллектором и эмиттером при заданном токе коллектора и сопротивлении в цепи база-эмиттер. • UКЭ0 max — максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора при заданном токе коллектора и токе базы, равным нулю. • UКБ0 max — максимальное напряжение коллектор-база при заданном токе коллектора и токе эмиттера, равным нулю. • UЭБ0 max — максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база при токе коллектора, равном нулю. • РК max — максимально допустимая постоянная мощность, рассеивающаяся на коллекторе транзистора. • h31Э — статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора. • h31Э — коэффициент передачи тока биполярного транзистора в режиме малого сигнала в схеме с общим эмиттером. • UКЭ нас. — напряжение насыщения между коллектором и эмиттером транзистора. • IКБО — обратный ток коллектора. Ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера. • f гр — граничная частота коэффициента передачи тока. • КШ — коэффициент шума транзистора. • СК — емкость коллекторного перехода. • СЭ — емкость коллекторного перехода. • ТП max — максимально допустимая температура перехода. • Т max — максимально допустимая температура окружающей среды.

npn — это… Что такое npn?

  • NPN — is a three letter acronym that may refer to: National Police of Nicaragua Na Progu Nieznanego, a UFO research organization in Poland National Party of Nigeria, a political party in Nigeria New Politics Network, a UK think tank Non protein… …   Wikipedia

  • NPN — steht für eine Type von Bipolartransistor Nicht Protein Stickstoff, siehe Pansen Diese Seite ist eine Begriffsklärung zur Unterscheidung mehrerer mit demselben Wort bezeichneter Begriffe …   Deutsch Wikipedia

  • NPN — abbr. nonprotein nitrogen. * * * …   Universalium

  • NPN — Transistor bipolaire Vue interne d un transistor bipolaire de puissance 2N3055 conçu dans les années 1980 Un transistor bipolaire est un dispositif électronique à base de semi conducteur de la famille des transistors. Son principe de… …   Wikipédia en Français

  • NPN — Abbreviation for nonprotein nitrogen. * * * neural Petri net; nonprotein nitrogen * * * NPN abbr nonprotein nitrogen * * * nonprotein nitrogen …   Medical dictionary

  • npn tranzistorius — statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. n p n transistor vok. n p n Transistor, m rus. n p n транзистор, m pranc. transistor de polarité n p n, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • NPN-Transistor — verschiedene Transistor Bauformen Ein Bipolartransistor, meist als BJT (Bipolar Junction Transistor) bezeichnet, ist ein Transistor, bei dem Ladungsträger beider Polarität (Elektronen und Defektelektronen) zur Funktion beitragen. Im Gegensatz zu… …   Deutsch Wikipedia

  • npn-Transistor — I npn Transistor,   Transistor. II npn Transistor,   einer der beiden Grundtypen des bipolaren Transistors, mit n leitender Emitterzone, p leitender Basiszone und n leitender Kollektorzone …   Universal-Lexikon

  • NPN — abbreviation nonprotein nitrogen …   New Collegiate Dictionary

  • NPN — Non Protein Nitrogen (Medical » Human Genome) National Petroleum News (Community » Media) * Negative Positive Negative (Academic & Science » Electronics) * National Prevention Network (Community) * New Parents Network (Community) * No Problem… …   Abbreviations dictionary

  • NPN — • Negative Positive Negative (transistor) • NASA Part Number NASA …   Acronyms

  • 13Структура интегрального n-p-n транзистора

     

     

    13Структура интегрального n-p-n транзистора.

     

    Структура интегрального биполярного n-p-n транзистора представлена на рис. 1, там же показано условное изображение транзистора на электрических схемах.

    Рис. 1.  Структура интегрального биполярного n-p-n транзистора

    Транзистор состоит из эмиттерной, базовой и коллекторной областей. Толщина базовой области транзистора должна быть заметно меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда, тогда большая часть неосновных (для базы) носителей, инжектированных эмиттером, не успеет рекомбинировать при диффузионном перемещении к коллектору.

    В p-n переходе имеется область пространственного заряда, причем электрические поля в эмиттерном и коллекторном переходах направлены так, что для p-n-p транзистора базовая область создает энергетический барьер для дырок, стремящихся перейти из эмиттера в базу, для n-p-n транзистора базовая область создает аналогичный барьер для электронов эмиттерной области.

    При отсутствии внешнего смещения на переходах потоки носителей заряда через переходы скомпенсированы и токи через электроды транзистора отсутствуют.

    В активной области работы транзистора эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный в обратном. В этой области транзистор работает в режиме усиления входного сигнала. Приложенное к эмиттерному переходу смещение уменьшает потенциальный барьер и из эмиттера в базу инжектируются дырки (в p-n-p транзисторе) или электроны (в n-p-n транзисторе). Инжектированные носители проходят через слой базы и достигают коллектора. Между базой и коллектором для неосновных носителей барьера нет, поэтому дошедшие до коллектора носители заряда выбрасываются в коллекторную область и создают коллекторный ток. Поскольку большинство неосновных носителей не успевает рекомбинировать, основная часть инжектированных эмиттером носителей достигает коллектора. В то же время мощность, затраченная во входной эмиттерной цепи на создание тока, меньше мощности, которая выделяется в выходной коллекторной цепи, что обусловливает усиление мощности.

    Поскольку коллектор смещен в обратном направлении высота энергетического барьера для основных носителей в базе и коллекторе велика и их инжекция через коллекторный переход отсутствует. Через коллекторный переход могут проходить только потоки неосновных носителей заряда, перемещению которых не препятствует поле области пространственного заряда.

    Усиление транзистора оценивают коэффициентом α, связывающим ток эмиттера Iэ и ток коллектора Iк:

    Iк = α Iэ

    Коэффициент α называют коэффициентом усиления тока в схеме с общей базой. Численное значение коэффициента α близко к единице (0.9 — 0.999). Чаще пользуются коэффициентом усиления тока в схеме с общим эмиттером

    B = α / (1  α)

    Кроме активной области работы возможны:

    ·                     режим насыщения (оба перехода открыты), который используется в переключательных схемах вычислительной техники и цифровой автоматики,

    ·                     закрытая область (оба перехода заперты),

    ·                     инверсная активная область (коллекторный переход открыт, эмиттерный заперт, в которую транзистор может попадать во время переходных процессов.

    При моделировании электронных схем на биполярных транзисторах преимущественно используются модель Эберса-Молла и модель Гуммеля-Пуна.

    (PDF) Стабилизаторы напряжения на основе p-n-p (n-p-n) структур

    25-27 квітня 2017 року (Київ, Україна) 257

    ELCONF-2017, http://elconf.kpi.ua

    приложении некоторого напряжения (напряжения пробоя ), энергетические уровни зон на

    границе двух областей изгибаются на столько, что электроны из валентной зоны p-области

    туннелируют через потенциальный барьер в зону проводимости n-области. Лавинный же

    пробой основан на эффекте лавинного умножения носителей. При приложении некоторого

    напряжения носители заряда получают энергию, достаточную для ионизации атомов

    кристаллической решетки. При этом следует заметить, что лавинный пробой характерен для

    p-n переходов с относительно большой его шириной, а туннельный – с малой.

    Наиболее распространенными являются кремниевые стабилитроны, так как они имеют

    малый обратный ток и мало склонны к возникновению теплового пробоя в режиме

    стабилизации. Напряжение стабилизации в них, в зависимости от уровня легирования

    областей, может изменяться в широких пределах от единиц до тысяч вольт.

    Исходя их механизма пробоя, лежащего в основании работы стабилитронов они

    разделяются на низковольтные ( ) – основанные на туннельном пробое и

    высоковольтные ( ) – основанные на лавинном пробое, а так же стабилитроны,

    напряжение стабилизации которых лежит в пределах от 5 до 7 В, в таких стабилитронах

    действуют оба механизма пробоя. Кроме того, для малых напряжений стабилизации (менее

    1 В) используют прямую ветвь ВАХ диода, такие приборы называются стабисторами. [3].

    Кроме напряжения стабилизации , косновным параметрами стабилитронов относят

    дифференциальное сопротивление , сопротивление постоянному току , коэффициент

    качества , минимальный и максимальный токи стабилизации, а так

    же температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН).

    Применение стабилитронов и основные требования к ним

    Основная область использования стабилитрона – стабилизация, ограничение и сдвиг

    напряжения, источник опорного напряжения. Выбор стабилитрона с конкретным набором

    параметров определяется конкретной целью. Поэтому существуют различные конструкции

    стабилитронов, например, мощные, маломощные, быстродействующие и др.

    Однако основным параметром, который стремятся в большинстве случаев снизить до

    минимума является ТКН. Все устройства, особенно измерительные, стараются сделать

    наиболее точными и достоверными, поэтому они должны иметь высокую надежность. А

    изменение напряжения стабилизации в схемах, при изменении температуры внешней среды

    или при нагревании самого прибора, может привести к отклонениям параметров устройства или

    же к выходу его из строя. Поэтому параметр ТКН имеет принципиально важное значение.

    Следует отметить, что знак ТКН стабилитрона зависит от эффекта, который положен в

    основу его работы. Так для лавинного механизма пробоя присущ положительный ТНК, в то

    время как для туннельного пробоя и для положительной ветви ВАХ ТКН имеет отрицательные

    значения (см. рис. 1).

    Как проводить анализ полупроводниковых устройств в трехмерной постановке?

    Трёхмерное моделирование полупроводниковых структур может быть чрезвычайно полезным для развития и совершенствования комплексных полупроводниковых технологий и устройств вследствие сокращения количества экспериментов и физического прототипирования в цикле разработки. Расчет устройств в 3D является сложной задачей, поскольку необходимо учитывать, как масштабные размеры устройства, так и нелинейный характер физических эффектов в полупроводниках. В итоге это приводит к очень серьезным затратам и нагрузкам на вычислительные ресурсы. В данной заметке мы разберём пример расчёта биполярного транзистора в 3D и дадим некоторые полезные советы для эффективного трёхмерного моделирования полупроводникых систем в COMSOL Multiphysics.

    Биполярные транзисторы

    Первые разработки биполярных транзисторов относятся к 1940-х годам. В то время они широко использовались в интегральных схемах. Несмотря на то, что современные полевые устройства в значительной степени заменили биполярные транзисторы в цифровых логических схемах, биполярные транзисторы по-прежнему широко используются в аналоговой электронике. Особенно широко они распространены в схемах регулирования мощности, где используются в качестве переключателей и усилителей тока.

    Рекомендации по моделированию

    Для эффективного численного моделирования подобных процессов и получения точных результатов важно понимать те процессы, которые в т.ч. необходимо будет учитывать при настройке модели. Они могут различаться в зависимости от конфигурации устройства и его режима работы. Всегда полезно предварительно проверить, что модель даёт надёжные и точные результаты в постановке с минимально разумной сложностью.

    Это особенно важно для моделирования полупроводников в 3D: решение некоторых некорректно настроенных моделей может занять много суток, а некоторые могут вообще не сойтись.

    В данной заметке мы расскажем, как правильно настроить трёхмерную модель классического биполярного транзистора. Сначала мы разберём принцип работы устройства и важные физические процессы, которые необходимо задать в модели. Также мы обсудим некоторые характерые величины и критерии, которые важно учитывать при создании модели.

    Задание легирование и использование симметрии устройства

    Как и для многих других полупроводниковых устройств, работа биполярного транзистора зависит во многом от выбранного типа легирования. Существует два типа легирования: легирование p-типа (акцепторами), приводящее к образованию дополнительных дырок, и легирование n-типа (донорами) — с образованием дополнительных электронов.

    Биполярный транзистор состоит из трёх чередующихся областей с легированием p-типа и n-типа. Есть два возможных варианта структуры – n-p-n и p-n-p. В данной заметке мы остановимся на структуре типа n-p-n, как на наиболее распространённой. В n-p-n топологии слой с легированием p-типа располагается между двумя слоями с n-типом легирования. Обычно в устройстве выделяют три характерные области, которые называются эмиттер, база и коллектор. Электрическое подключение реализуется через три металлических контакта, каждый из которых подключён к соответствующей области (указанной выше).

    Схема легирования для n-p-n структуры, основные области устройства и электрические контакты показаны ниже:


    Геометрия и схема биполярного транзистора. Сверху: Геометрия биполярного транзистора в программном обеспечении COMSOL Multiphysics. Снизу: Поперечное сечение вдоль плоскости z-x, которая выделена синим цветом на верхнем изображении. Показана логика легирования и электрические контакты, которые подключаются к эмиттеру, базе и коллектору.

    Из-за чередования различных областей легирования в биполярном транзисторе формируется два p-n перехода (противоположнонаправленных) с общей базой. Поведение носителей заряда с учетом этих p-n переходов играет ключевую роль в функционировании биполярного транзистора.

    В рамках данной заметки мы пошагово разберём принцип моделирования этих процессов для эффективного расчёта биполярного транзистора.

    Плоскости симметрии

    Перед созданием трёхмерной модели полупроводника необходимо сначала ответить на следующий вопрос: «Можно ли использовать симметрию для уменьшения размера модели?»

    Многие типовые устройства обычно имеют либо одну или несколько плоскостей симметрии, либо вращательную или осевую симметрию. По возможности мы советуем использовать осесимметричные модели, так как это может сократить постановку до 2D. С примером расчёта полевого транзистора цилиндрической формы в двумерной осесимметричной постановке вы можете ознакомиться здесь.

    В устройстве, которое мы хотим рассчитать, есть две плоскости симметрии, а именно — плоскости x-z и y-z (которые разбивают устройство на четыре части). При использовании их наша модель будет состоять только из одного квадранта. На изображении ниже показан правый верхний квадрант:


    Итоговая геометрия модели. Так как у данной геометрии две плоскости симметрии, то в итоге необходимо проводить расчет только одного квадранта. Это уменьшит размер модели, которая в итоге будет требовать меньше оперативной памяти и меньше времени для получения решения. Металлические контакты задаются как граничные условия на поверхности, на рисунке они отображены жёлтым и зелёным цветами.

    Разрешение профиля легирования

    После задания наиболее выгодной (и компактной) расчетной геометрии возникает следующий вопрос: «Какое потребуется сеточное разрешение для корректного учета всех процессов, возникающих внутри устройства?»

    Очевидно, что необходимо правильно учесть характерные геометрические размеры устройства. Однако, рассматриваемые физические процессы часто происходят на масштабах, которые намного меньше геометрических размеров. При моделировании полупроводниковых устройств настройка разрешения может стать довольно сложной задачей, поскольку масштабы различных физических процессов очень разнятся. Ещё больше усложнить задачу может тот факт, что пространственное разрешение, необходимое для адекватного описания многих процессов, может изменяться в зависимости от других параметров модели таких, как прикладываемые напряжения.

    Хорошей отправной точкой может является реализация качественного разрешения профелей легирования. Это связано с тем, что в областях с резким градиентом концентрации примесей, другие величины также серьезно изменяются. К счастью, провести проверку разрешения профиля легирования достаточно легко, поскольку эти данные напрямую задаются пользователем и остаются постоянными при изменении других параметров.

    Пакет COMSOL Multiphysics предоставляет возможность для предварительного просмотра концентрации примесей в моделируемом устройстве. Концентрация легирующей примеси является аналитической функцией, которую можно визуализировать и рассчитать без решения модели. Для этого достаточно воспользоваться операций Get Initial Value (Получить начальные значения), доступной в узле Study (Исследование). Затем можно просто построить график начального распределения примесей, на основании которого можно судить о достаточности выбранной конфигурации сетки для полного расчёта.

    Ниже показан трёхмерный график распределения примесей и одномерный график концентрации легирующей примеси, построенный вдоль вертикальной секущей линии, проходящей через центр устройства.


    Распределение концентрации примесей в биполярном транзисторе. Слева: Трёхмерное распределение концентрации примесей в модели. Красная область соответствует эмиттеру n-типа. Градиент концентраций легирующей примеси составляет несколько порядков, что вполне характерно для полупроводниковых приборов, поэтому на графике трудно увидеть невооруженным глазом три различные области легирования. Справа: График концентрации легирующей примеси, построенный вдоль красной вертикальной секущей линии на левом изображении. Благодаря логарифмической шкале на графике можно отчётливо видеть n-p-n структуру (каждая область для наглядности подписана). Обратите внимание, что концентрация легирующей примеси в каждой области неоднородная, но самые резкие изменения происходят на границах p-n переходов эмиттер-база и коллектор-база.

    Построение эффективной сетки

    В COMSOL Multiphysics при моделировании полупроводников в 3D рекомендуется использовать структурированную сетку типа Swept. Сначала строится сетка на поверхности, которая затем протягивается вдоль геометрического объёма (по глубине). Элементами такой сетки являются призмы, вытянутые вдоль направления протяжки.

    Ниже вы можете увидеть подобную сетку для нашей модели. На верхней поверхности была построена свободная треугольная сетка, которая затем была протянута до нижней поверхности. Сетка структурирована таким образом, что высота призм изменяется вдоль всего устройства в направлении оси z и в интересующих нас областях уплотняется.


    В данном примере используется структурированная сетка типа Swept. Сетка уплотняется вдоль оси z в окрестности p-n перехода и около электрических контактов на верхней и нижней поверхностях.

    Как обсуждалось выше, важно сгустить сетку в областях с резким изменением концентрации примесей. В рассматриваемой модели для этого использовался вспомогательный кубоид, который расположен непосредственно под верхней поверхностью. Создаваемые им дополнительные внутренние границы как раз находятся в областях с наибольшим изменением концентрации примесей и специально используются для уплотнения сетки в необходимых областях. Кроме того, при настройке полупроводниковых моделей желательно сделать густую сетку и около электрических контактов для разрешения градиентов плотности тока и электрического поля, которые часто возникают в этих зонах. По этой причине на верхней и нижней поверхностях также была построена более плотная сетка.

    Сгущение сетки в указанных выше зонах является хорошей но все же стартовой отправной точкой. Как уже упоминалось ранее, необходимо учитывать все присутствующие в модели физические процессы и при необходимости подстраивать сетку для их корректного расчёта.

    В биполярных транзисторах, которые мы рассматриваем в данной заметке, области p-n переходов — это ключевые и наиболее важные зоны, регламентирующие требования по сетке. Тем не менее, в других устройствах это может быть иначе. К примеру, в полевых транзисторах часто требуется построение очень плотной и густой сетки под поверхностью контакта затвора, поскольку именно в тонком слое под ним локализуется плотность тока (подробнее см. модель МОП-транзистора).

    В общем случае хорошим референсным значением будет дебаевская длина, которая имеет минимальное значение в областях с высокой плотностью заряда. Наконец, как и при любом численном расчете, важно убедиться в сеточной сходимости вашей модели в COMSOL Multiphysics. Это можно легко проверить, параметризовав характерный размер сетки и проведя по нему параметрической исследование.

    Для 3D-моделей полупроводниковых устройств желательно провести несколько предварительных расчётов, чтобы подобрать оптимальную конфигурацию сетки перед переходом к полной финальной модели. К примеру, для начала можно рассчитать задачу в двухмерном поперечном сечении, оценить дебаевскую длину, проверить сеточную сходимость, и только затем уже переходить к полноценной трёхмерной модели.

    Учет релевантных физических эффектов в модели

    Полупроводниковые устройства в зависимости от применения работают в различных режимах и конфигурациях. Трёхмерное моделирование полупроводников требует значительных вычислительных ресурсов, поэтому желательно знать конкретное применение устройства и с учетом этого и создавать модель.

    При создании модели полупроводникового устройства в COMSOL Multiphysics задайтесь вопросом: «Какие физические процессы и эффекты важнее всего учесть моём устройстве?»

    При расчёте 3D-моделей полупроводников учёт дополнительных физических процессов приводит к резкому увеличению времени вычислений, поэтому старайтесь ограничиться рассмотрением только действительно нужных процессов. К примеру, при моделировании устройства, в котором ток обусловлен преимущественно электронами, а не дырками, целесообразно решать задачу только для электронов, как основных носителей заряда. Также, при моделировании устройства, которое подключено к очень эффективному радиатору, возможно, не стоит учитывать неизотермические эффекты и неоднородное распределение температуры в устройства.

    Ниже показан снимок экрана Построителя моделей для рассматриваемой модели биполярного транзистора. Помимо узлов по умолчанию, легирование было задано с помощью четырех доменных условий, электрические контакты определены как соответствующие граничные условия. Также было добавлено условие Trap-Assisted Recombination (Рекомбинация на ловушках), необходимое для правильного расчёта тока через сильнолегированные области. Другие физические процессы не были включены в модель.


    Снимок окна Построителя моделей для рассматриваемой модели биполярного транзистора.

    Режим усиления тока для сенсорного контура

    При классическом режиме работы биполярных транзисторов эмиттер заземляется и подается напряжение по-отдельности на базу и на коллектор. Такая схема подключения изображена ниже. Она характерная при использовании биполярного транзистора в качестве усилителя тока. Мы будем рассматривать именно этот режим работы.


    Схема подключения биполярного транзистора для конфигурации с общим эмиттером.

    Важность учета неосновных носителей заряда

    При таком режиме работы напряжения на базе и коллекторе измеряются относительно заземлённого эмиттера, поэтому такая конфигурация называется схемой с общим эмиттером. В такой конфигурации эффективное сопротивление между эмиттером и коллектором можно изменять, варьируя ток на базе.

    При этом транзистор будет работать в режиме усиления тока. Это связано с тем, что величина тока, протекающего между коллектором и эмиттером (при заданном напряжении коллектор-эмиттер), пропорциональна току, который протекает между базой и эмиттером.

    Отношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления по току. Обычно у биполярных транзисторов этот коэффициент более 100, что позволяет управлять током коллектора с помощью тока базы, который в 100 раз меньше выходного тока. Из-за этой особенности биполярные транзисторы находят применение в самых разных устройствах управления электропитанием и регулировки мощности. Типовое применение заключается в использовании небольшого тока некоторой сенсорной управляющей схемы для управления током более энергоёмкого элемента.

    К примеру, небольшой ток, создаваемый чувствительным к температуре контуром, используется для управления большим выходным током для питания нагревательного элемента. Для конкретной прикладной задачи следует проанализировать соответствующие физические процессы, чтобы точно настроить модель, включив в нее все необходимое, и убедиться в адекватности результатов.

    Биполярные транзисторы получили свое название в следствие того, что их работа обусловлена в равной степени и током электронов, и током дырок. Такой режим работы отличается от полевых транзисторов (в частности MOSFET- устройствах), в которых ток переносится только одним типом носителей. В связи с этим, при моделировании биполярного транзистора важно учитывать и рассчитывать, как ток электронов, так и ток дырок.

    Для того, чтобы понять принцип работы биполярного транзистора n-p-n типа, можно рассмотреть два p-n перехода, формирующих устройство, и направление электрического смещения в каждом из них. При работе в качестве усилителя тока, напряжение на контактах базы и коллектора является положительным по отношению к заземлённому контакту эмиттера, при этом напряжение на контакте коллектора больше, чем на базе. Это называется прямым активным режимом работы.

    При таком режиме между эмиттером и базой создаётся прямое смещение, а между коллектором и базой — обратное. При прямом электрическом смещении между эмиттером и базой термовозбуждённые носители заряда переходят из эмиттера в область базы. Электроны, которые перемещаются из области эмиттера n-типа в область базы, в данном случае являются неосновным носителями заряда, поскольку в области p-типа находится много дырок, но мало электронов. Электроны, как неосновные носилели, диффундируют через область с их высокой концентрацией между эмиттером и базой в направлении более низкой концентрации, всё глубже в область базы p-типа. Затем электроны, которые находятся вблизи области обратного напряжения смещения коллектор-база двигаются к контакту коллектора из-за электрического поля, образованного между коллектором и базой. Однако, дырки, основные носители заряда, в области базы не могут проникать в область перехода с обратным смещением. В результате, ток электронов может протекать между контактами эмиттера и коллектора, проходя через все три области, а ток дырок ограничен областями базы и эмиттера.

    Итоговые комментрации по учету релевантных физических эффектов в модели

    Теперь, когда мы имеем представление о режиме работы устройства, можно определиться с теми физическими эффектами, которые необходимо учитывать в модели.

    Мы уже сгустили сетку в окрестности областей с резким изменением концентрации примесей. Таким образом, мы ожидаем правильное разрешение p-n переходов и соответствующих электрических полей. Другой важный физический процесс, который необходимо учесть, — это диффузия неосновных носителей заряда в область базы. Это важный процесс, так как он существенно влияет на производительность устройства и служит важным критерием при проектировании и оптимизации работы биполярного транзистора.

    К примеру, область базы должна быть достаточно тонкой по сравнению с диффузионной длиной электронов, чтобы последние могли попасть в область коллектора, но не настолько тонкой, чтобы оба носителя заряда туннелировали непосредственно из эмиттера в коллектор. Диффузия носителей заряда естественным образом входит в уравнения для расчёта полупроводников, а построенная сетка достаточна по плотности для разрешения диффузионной длины в области базы. Поэтому конкретно в этом случае не требуется никаких дополнительных настроек.

    Настройка исследований и постобработка результатов

    На последнем этапе подготовки модели нужно настроить подходящее для моделирования устройства исследование, соответствующее нормальному режиму его работы. Сейчас самое время спросить себя: «Какие режимы работы характерны для данного устройства?».

    Полупроводниковые компоненты используются в самых разных конфигурациях и для самых разных задач. Однако, если моделировать все возможные применения, то общее время расчёта может оказаться слишком большим. К примеру, вместо параметрического свипа по параметру приложенного напряжения в широком диапазоне значений, лучше ограничить исследование реальным рабочим диапазоном устройства.

    Кроме этого, подумайте, какие результаты вы хотите получить после расчёта и настройте исследования так, чтобы их было удобно извлечь на основе решения. В рассматриваемой нами модели добавлено два исследования. В первом напряжение на коллекторе задается равным 0.5 V, а параметрический свип производится по напряжению на базе. Во втором – задан ток базы 2 μA, и свип производится по напряжения на коллекторе. Первое исследование позволяет рассчитать зависимость коэффициента усиления по току. Во втором рассчитывается зависимость тока, протекающего через эмиттер и коллектор, как функция от напряжения между эмиттером и коллектором, для заданного тока базы.

    Расчёт коэффициента усиления по току

    По результатам первого исследования можно построить характеристику, известную как график Гуммеля. Данный график — стандартный способ оценки работы биполярных транзисторов в режиме усилителя тока. На нём показана зависимость токов коллектора и базы от напряжения на базе в логарифмическом масштабе по оси y. Отношение тока коллектора к току базы является коэффициентом усиления по току, т.е. важнейшим параметром производительности усилительного устройства.

    Ниже показан график Гуммеля. Из графика видно, что ток коллектора примерно на два порядка больше тока базы во всём рабочем диапазоне напряжений.
    График Гуммеля, на котором показаны зависимости токов коллектора и базы от напряжения базы. Напряжение на коллекторе равно 5 V.

    На следующем графике изображена зависимость коэффициента усиления по току от тока коллектора. Коэффициент усиления составляет примерно 160 в диапазоне 9-ти порядков тока коллектора. Однако, при увеличении тока коллектора до значений выше 1 mA коэффициент усиления по току резко падает. Данный расчёт показывает, что предел устройства по току равен примерно 1 mA, если оно используется в качестве усилителя тока при напряжении между коллектором и эмиттером 0.5 V.


    График зависимости коэффициента усиления по току биполярного транзистора от тока коллектора при заданном напряжении эмиттер-коллектор в 0.5 V.

    Обратите внимание, что то же исследование и постобработку можно провести для других значений напряжения на коллекторе. Однако, из-за больших вычислительных затрат целесообразно сузить этот диапазон до рабочих значений напряжений, как уже обсуждалось выше.

    Рабочие характеристики схемы с общим эмиттером

    Второе исследование позволило рассчитать ток коллектора как функцию от напряжения на коллекторе, при заданном токе базы 2 μA. Изначально ток коллектора очень быстро увеличивается с ростом напряжения на коллекторе, а затем насыщается до значения около 300 μA.


    График зависимости тока коллектора от напряжения на коллекторе при заданном токе базы в 2 μA.

    По результатам моделирования аналогичного устройства в двумерной постановке можно увидеть, что уровень тока насыщения определяется входящим током базы. Кстати, это пример того, как можно совместно использовать 2D и 3D модели для более эффективного моделирования. Мы рекомендуем использовать двухмерные постановки везде, где это возможно: для оценки общего режима работы и определения релевантных комбинаций параметров и диапазонов, прежде, чем переходить к полноценной трёхмерной модели.

    На основе расчета можно построить трехмерную визуализацию тока, протекающего внутри устройства. Ниже стрелками показан ток электронов (черные стрелки) и ток дырок (белые стрелки) при заданном напряжении на коллекторе 1.5 V и токе базы 2 μA, что соответствует режиму насыщения. Цветом же на графике в сечении устройства показано распределение напряжения. На нём хорошо видны p-n переходы. Как и ожидалось, ток дырок не попадает в область коллектора в то время, как ток электронов протекает преимущественно между коллектором и эмиттером.


    3D-визуализация тока, протекающего через биполярный транзистор при заданном напряжении на коллекторе 1.5 V и выходном токе базы 2 μA. Ток электронов показан чёрными стрелками, а ток дырок — белыми. Цветом показано распределение напряжения в сечении устройства.

    Выводы по моделированию полупроводниковых устройств в 3D

    На основе данного примера мы систематизировали основные техники и советы по моделированию и анализу полупроводниковых устройств в трехмерной постановке с использованием программного обеспечения COMSOL Multiphysics. Не смотря на то, что рассматриваемое устройство достаточно простое, вы можете использовать те же принципы и настройки для любой более комплексной модели полупроводникоого компонента. Моделирование полупроводников, особенно в 3D, является сложным и ресурсоёмким процессом, и мы надеемся, что советы этой заметки помогут вам в качестве вводного руководства.

    Дополнительные материалы

    • Для получения более подробной информации по моделированию биполярных транзисторов в COMSOL Multiphysics разберите следующие примеры, доступные в библиотеке моделей и приложений:
    • Для получения дополнительной информации о физических процессах, которые были упомянуты в заметке и в рассмотренной модели, ознакомьтесь со следующими статьями:

    Типы транзисторов, структура (транзистор pnp и транзистор npn)

    Транзистор представляет собой кристалл n-типа, заключенный между двумя кристаллами p-типа, или кристалл p-типа, заключенный между двумя кристаллами n-типа. общий эмиттер между коллектором и базой.

    Структура транзистора

    Он состоит из трех смежных областей легированного полупроводникового материала, первая область называется эмиттерной (E), последняя называется коллекторной (C), а средняя область называется базовой (B).

    Типы транзисторов

    Существует два основных типа биполярных транзисторов:

    1. Транзистор pnp состоит из базы n-типа (n), а эмиттера и коллектора из p-типа (p).
    2. Транзистор npn состоит из базы p-типа (p) и эмиттера и коллектора n-типа (n).

    Транзисторы

    Подключение транзистора в цепи с общей базой (npn)

    Эмиттер (Е) соединен с базой (В) прямым соединением, а коллектор (С) соединен с базой (В) обратным соединением, Электроны испускаются из эмиттера (n) в базу ( p), где они бродят по базе, пока их не подберет сборщик (n).

    При растекании электронов внутри базы (p) часть их расходуется на заполнение дырок для рекомбинации вместе, так что ток коллектора (I C ) всегда меньше тока эмиттера (I E ) где:

    I E = I C + I B

    Коэффициенты транзисторов:

    Отношение между током коллектора и током эмиттера называется делением тока (α e ):

    α e = I C / I E

    Значение α e становится близким к I, потому что ширина базы очень мала, имеет большое количество примесей и только очень малая часть тока расходуется на заполнение дырок в базе и электронов продолжить движение до коллектора, Деление тока (α e ) есть отношение тока коллектора к току эмиттера при постоянной разности потенциалов между базой и коллектором.

    Когда деление тока в транзисторе = 0,98, Это означает, что отношение тока коллектора (I C ) к току эмиттера (I E ) при постоянной разности потенциалов между базой и коллектором (V CB ) = 98 / 100

    Транзистор используется при включении в общую базовую цепь для увеличения электрической мощности и не может использоваться для увеличения электрического тока, поскольку ток коллектора меньше тока эмиттера.

    Подключение транзистора по схеме с общим эмиттером (npn)

    Эмиттер (E) соединяется с базой (B) прямым соединением, Эмиттер (E) соединяется с коллектором (C) таким образом, что эмиттер соединяется с отрицательным полюсом, а коллектор с положительным полюсом .

    Электроны эмиттера (n) отталкиваются от отрицательных полюсов двух батарей, таким образом, токи электронов собираются в эмиттере и движутся к коллектору, Если к базовому току добавить небольшой электрический сигнал, его эффект проявляется увеличивается ток коллектора.

    Коэффициенты транзистора:

    Отношение между током коллектора и током базы называется коэффициентом усиления по току (β e ).

    Коэффициент усиления по току (β e ) представляет собой отношение тока коллектора к току базы при постоянной разности потенциалов между эмиттером и коллектором.

    β e = I C / I B

    ток базы (I B ) при постоянной разности потенциалов между эмиттером и коллектором (V CE ) = 46.

    Расчет коэффициента усиления по току (β e ) в единицах деления тока (α e )

    α E = I C / I E , ∴ I C = α E I E

    β E = I = I C / I B , I B = I E I C

    ∴ I B = I E α e I E

    β E = I C / I B = α E I E / ( I E α E I Е )

    β E = α E I E / I E ( 1 α E )

    β e = α e / ( 1 α e )

    5

    Транзистор использует

    В качестве усилителя: Идея транзистора в качестве усилителя в схеме с общим эмиттером заключается в том, что когда очень слабый электрический сигнал добавляется к малому току базы, его эффект усиливается в токе коллектора, и это называется действием транзистор.

    В качестве переключателя: Транзистор включен в электрическую цепь таким образом, что эмиттер общий, поэтому

    V CC = V CE + I C R C

    (Где: V CC — напряжение батареи, V CE — разность потенциалов между коллектором и эмиттером, I C — ток коллектора, R C — сопротивление цепи), Учитывая, что база является входом, а коллектор — выходом.

    Транзистор на случай включения (замкнутый ключ): При подключении базы (В) с положительным напряжением или большим (V в ) большой ток (I C ) проходит через коллекторную цепь, таким образом, значение (I C R C ) становится большим, а значение (V CE ) уменьшается, что означает, что выход мал, Это означает, что транзистор пропускает ток базы, потому что (V в > V из ) и действует как замкнутый переключатель.

    Транзистор на случай выключения (размыкание ключа): При подключении базы (В) с отрицательным или малым напряжением (В в ), значение I C уменьшается, значение I C R C уменьшается, поэтому значение V CE увеличивается, что означает, что выход большой, Это означает, что транзистор не пропускает ток базы, потому что (V вых. > V вх. ) и действует как открытый выключатель.

    Транзистор действует в обратном порядке, так что когда входное напряжение (В в ) транзистора велико, выходное напряжение (В вых ) мало и наоборот, Полярность транзистора может определить с помощью омметра.

    Типы электронных компонентов, соединение pn-перехода и применение

    Аналоговая и цифровая электроника, логические элементы, преобразование десятичных и двоичных чисел

    Что такое транзистор NPN? Определение, конструкция, работа и применение транзистора PNP

    Определение : NPN-транзистор представляет собой тип биполярного транзистора, который имеет 3 слоя и используется для усиления сигнала.Это токоуправляемое устройство . NPN — это аббревиатура, используемая для отрицательного положительного отрицательного транзистора . Это означает, что полупроводник p-типа сплавлен между двумя полупроводниковыми материалами n-типа.

    Он имеет 3 области, а именно эмиттерную, базовую и коллекторную. Поток электронов отвечает за проводимость в транзисторе NPN.

    Содержимое: Транзистор NPN

    1. Символ
    2. Строительство
    3. Рабочий
    4. Приложения
    5. Ключевые термины

    Обозначение транзистора NPN

    На рисунке ниже показано условное обозначение транзистора NPN:

    В символическом представлении направленная наружу стрелка на клемме эмиттера ясно показывает направление тока через устройство.В транзисторе NPN основными носителями являются электроны.

    Конструкция транзистора NPN

    Поскольку мы уже знакомы с тем фактом, что NPN-транзистор формируется, когда полупроводниковый материал p-типа (кремний или германий) сплавляется между двумя полупроводниковыми материалами n-типа.

    На рисунке ниже представлена ​​конструктивная структура транзистора NPN:

    Он имеет в основном 3 области, то есть эмиттер, базу и коллектор .

    Область соединения между эмиттером и базой называется соединением эмиттер-база. Точно так же область соединения между основанием и областью коллектора называется соединением коллектор-основание. Из-за наличия 2 переходов между 3 областями он действует как 2 диода PN-перехода.

    Уровни легирования всех 3 регионов разные. Эмиттерная область высоколегированная ; базовая область слегка легирована . И уровень легирования коллекторной области находится между эмиттерной и базовой областью, или мы можем сказать, что его уровень легирования составляет умеренный .

    Здесь следует отметить, что мы не можем поменять местами область эмиттера и коллектора . Причина этого в том, что толщина коллекторной области несколько больше, чем эмиттерной. Так что он может рассеивать больше энергии.

    Работа транзистора NPN

    Давайте теперь разберемся, как работает NPN-транзистор.

    Когда на транзистор не подается какое-либо приложенное смещение или когда между его выводами не подключена батарея. Тогда говорят, что это несмещенное состояние транзистора.Мы уже обсуждали, как диод с PN-переходом работает без смещения. А мы уже знаем, что транзистор образован двумя PN переходами.

    Итак, из-за изменения температуры при отсутствии смещения электроны в эмиттерной области начинают двигаться в сторону базовой области. Но через определенный момент времени на переходе эмиттер-база транзистора создается область обеднения. После достижения базовой области только около 5% электронов объединяются с дырками в этой области, остальные дрейфуют через область коллектора.Точно так же и здесь через некоторое время создается область обеднения в переходе база-коллектор транзистора.

    Здесь следует отметить, что концентрация легирования материала отвечает за толщину или тонкость обедненной области. Более четко можно сказать, что ширина области обеднения будет больше в случае слаболегированной области по сравнению с сильнолегированной областью. По этой причине мы получаем большую ширину обеднения на переходе коллектор-база, чем на переходе эмиттер-база .Эти две обедненные области действуют как потенциальный барьер для любого дальнейшего потока основных носителей.

    Двигаясь дальше, давайте теперь разберемся со случаем, когда на выводы транзистора подается напряжение. Как правило, на переход эмиттер-база подается прямое постоянное напряжение, а на переход коллектор-база подается обратное постоянное напряжение.

    На рисунке показано смещенное состояние транзистора NPN:

    Из-за прямого приложенного напряжения на переходе эмиттер-база ширина области обеднения сужается.Точно так же обратное приложенное напряжение увеличивает ширину перехода коллектор-база. По этой причине мы показали тонкую область обеднения на переходе эмиттер-база по сравнению с переходом коллектор-база на приведенном выше рисунке.

    Из-за прямого приложенного напряжения V BE электроны начинают инжектироваться в область эмиттера. Электроны в этой области обладают достаточной энергией, благодаря которой они преодолевают барьерный потенциал перехода эмиттер-база и достигают базовой области.

    На рисунке ниже показано движение носителей заряда в транзисторе NPN:

    Поскольку базовая область очень тонкая и слабо легированная. Таким образом, достигнув этого места, очень немногие электроны соединяются с дырками. Из-за очень тонкой области базы и обратного напряжения на переходе коллектор-база электроны начинают дрейфовать в области коллектора из-за сильного электростатического поля. Итак, теперь эти электроны собираются на выводе коллектора транзистора.

    По мере того, как рекомбинирующие дырки и электроны отделяются друг от друга, электроны начинают двигаться к коллектору. Из-за этого движения через устройство также протекает очень малый базовый ток . По этой причине ток эмиттера является суммой тока базы и тока коллектора.

    I E = I B + I C

    Применение транзистора NPN

    1. Поскольку NPN-транзисторы используются для усиления сигнала.Таким образом используется в усилительных цепях.
    2. Он также находит применение в логарифмических преобразователях.
    3. Одним из основных преимуществ транзистора NPN является его характеристика переключения. Таким образом, широко используется в приложениях переключения.
    4. Они также используются в высокочастотных приложениях.

    Ключевые термины, относящиеся к транзистору NPN

    1. Эмиттерная область : Оставляется большая часть конструкции, которая имеет размер больше базовой области, но меньше коллекторной области.Он сильно легирован. Он используется для переноса основных носителей, т. Е. Электронов, в базовую область. Это область с прямым смещением, что означает, что она всегда смещена в прямом направлении по отношению к базовой области.
    2. Базовая область : Средняя часть конструкции является базовой областью. Его область мала по сравнению с областью эмиттера и коллектора транзистора. Он слегка легирован, чтобы иметь минимальную рекомбинацию, чтобы иметь большой ток на коллекторе.
    3. Коллектор области : Это самая правая часть структуры и его функционирование заключается в самом его названии т.е.т. е. он собирает носителей, переданных базовым регионом. В эту область подается обратное смещение относительно базовой области.

    Работа другого типа биполярного транзистора, то есть PNP, почти аналогична NPN-транзистору. Однако единственная разница заключается в основных несущих, ответственных за протекание тока, и в предусмотренном для него устройстве смещения.

    Транзистор

    Упрощенная конструкция транзистора npn

    Транзистор Упрощенная конструкция транзистора npn.

    Физическая структура и режимы работы Упрощенная структура транзистора pnp.

    Работа npn-транзистора в активном режиме Протекание тока в npn-транзисторе, смещенном для работы в активном режиме (компоненты обратного тока из-за дрейфа термически генерируемых неосновных носителей не показаны).

    Работа npn-транзистора в активном режиме Профили концентрации неосновных носителей в базе и эмиттере npn-транзистора, работающего в активном режиме; в.BE 0 и v. CB 0.

    Работа npn-транзистора Течение тока в активном режиме Ток коллектора Ток базы Ток эмиттера

    Модели эквивалентных схем Модели эквивалентных схем с большим сигналом npn BJT, работающие в активном режиме.

    Транзистор pnp Ток протекает через транзистор pnp, смещенный для работы в активном режиме.

    Транзистор pnp Две модели с большим сигналом для транзистора pnp, работающего в активном режиме.

    Зависимость ic от напряжения коллектора – ранний эффект i. Резюме. Характеристики CB для npn-транзистора в активном режиме.

    Рис. (а) Концептуальная схема измерения i. Резюме. CE характеристики BJT. (б) И. Резюме. Характеристики CE практического BJT.

    Рис. (а) Концептуальная схема, иллюстрирующая работу транзистора усилителя. (б) Схема (а) с источником сигнала v, исключенным для анализа постоянного тока (смещения).

    Рис. Линейная работа транзистора в условиях слабого сигнала: Слабый сигнал vbe с треугольной формой волны накладывается на постоянное напряжение VBE. Это приводит к току коллекторного сигнала ic, также треугольной формы, наложенному на постоянный ток IC. Ic = gm vbe, где gm — наклон кривой ic — v. BE в точке смещения Q.

    Рис. Две слегка отличающиеся версии упрощенной гибридной модели для работы BJT со слабым сигналом.Эквивалентная схема в (a) представляет BJT как источник тока, управляемый напряжением (усилитель крутизны), а схема в (b) представляет BJT как источник тока, управляемый током (усилитель тока).

    Рис. Две слегка отличающиеся версии так называемой Т-модели BJT. Схема в (a) представляет собой представление источника тока, управляемого напряжением, а схема в (b) представляет собой представление источника тока, управляемого током. Эти модели явно показывают сопротивление эмиттера re, а не базовое сопротивление r, представленное в гибридной модели.

    Рис. Цепь, работу которой необходимо проанализировать графически.

    Рис. Графическое построение для определения постоянного тока базы в цепи рис. 4. 34.

    Рис. Графическая конструкция для определения постоянного тока коллектора IC и напряжения коллектор-эмиттер VCE в схеме рис.

    Рис. Графическое определение составляющих сигнала vbe, ib, ic и vce при наложении составляющей сигнала vi на постоянное напряжение VBB (см. рис.).

    Рис. Усилитель с общим эмиттером с сопротивлением Re в эмиттере. (а) Цепь. (b) Эквивалентная схема с заменой BJT на его T-модель (c) Схема в (b) с исключением ro.

    Рис. Усилитель с общей базой. (а) Цепь. (b) Эквивалентная схема, полученная заменой BJT ее T-моделью.

    Рис. Усилитель с общим коллектором или эмиттерным повторителем. (а) Цепь. (b) Эквивалентная схема, полученная заменой BJT ее T-моделью.(c) Схема в (b) перерисована, чтобы показать, что ro параллельно RL. (г) Схема для определения Ro.

    Рис. Резистор npn и его модель Эберса-Молля (EM). В скобках указана шкала или токи насыщения диодов DE (EBJ) и DC (CBJ).

    Рис. 4. 60 Базовый цифровой логический инвертор BJT.

    Рис. 4. 64 Гибридная модель, включающая сопротивление r , которая моделирует влияние vc на ib.

    Все о транзисторах NPN | MAD PCB Производство, сборка и проектирование

    Что такое транзистор NPN?

     

    Транзисторы NPN представляют собой тип биполярного транзистора с тремя слоями, которые используются для усиления сигнала.Это устройство, которое управляется током. Транзистор отрицательный-положительный-отрицательный обозначается аббревиатурой NPN. В этой конфигурации полупроводник p-типа сплавлен между двумя полупроводниковыми материалами n-типа.

    Он разделен на три части: эмиттерную, базовую и коллекторную. В транзисторе NPN поток электронов заставляет его проводить ток. Также см. PNP-транзистор.

     

    Символ NPN

     

    На следующей диаграмме показано символическое представление транзистора NPN.

    Обозначение транзистора NPN

     

    Направление тока через устройство четко показано направленной наружу стрелкой на клемме эмиттера на символическом изображении. Электроны составляют большинство носителей в транзисторах NPN.

     

    Конструкция транзистора NPN

     

    Транзистор NPN строится двумя способами. Транзисторы NPN образуются, когда полупроводниковый материал p-типа (кремний или германий) сплавляется между двумя полупроводниковыми материалами n-типа, как мы уже знаем.Конструктивная структура транзистора NPN изображена на схеме ниже:

    Конструкция транзистора NPN

     

    Транзистор NPN состоит из нескольких различных компонентов. Он разделен на три части: эмиттерную, базовую и коллекторную.

    Соединение эмиттер-база — это область, соединяющая эмиттер и базовую область. Соединение коллектор-база, с другой стороны, является точкой, где встречаются области базы и коллектора. Он функционирует как два диода PN-перехода из-за наличия двух переходов между тремя областями.

    Уровни легирования в каждом из трех регионов разные. Эмиттерная область имеет много легирования, в то время как базовая область также имеет много легирования. А уровень легирования коллекторной области умеренный, находится где-то между эмиттерной и базовой областью. Его обратным является PNP-транзистор, в котором P-область зажата между двумя областями N-типа.

    Стоит отметить, что области эмиттера и коллектора нельзя поменять местами. Это связано с тем, что толщина области коллектора немного больше толщины области эмиттера.Так что больше энергии может быть рассеяно.

     

    Работа транзисторов NPN

     

    Когда на транзистор не подается смещение или между его выводами не подключена батарея. Тогда это называется несмещенным состоянием транзистора. Мы уже говорили о том, как работает диод с PN-переходом при отсутствии смещения. Как мы уже знаем, транзистор состоит из двух PN-переходов.

    В результате в условиях отсутствия смещения электроны в эмиттерной области начинают двигаться в сторону базовой области из-за колебаний температуры.Однако по прошествии определенного времени на переходе эмиттер-база транзистора образуется область обеднения. Только около 5% электронов объединяются с дырками в этой области после достижения области базы, а остальные дрейфуют через область коллектора. Точно так же через некоторое время на переходе база-коллектор транзистора образуется область обеднения.

    Стоит отметить, что толщина или тонкость обедненной области определяется концентрацией легирования материала.Иными словами, в случае слаболегированной области ширина обедненной области будет больше, чем в случае сильнолегированной области. Поэтому ширина обеднения на переходе коллектор-база больше, чем на переходе эмиттер-база. Эти две области истощения служат потенциальным камнем преткновения для любого дальнейшего потока большинства носителей.

    На следующей диаграмме показано состояние смещения NPN-транзистора:

    Работа транзистора NPN

     

    Ширина обедненной области, также называемой PN-переходом, сужается в результате прямого приложенного напряжения на переходе эмиттер-база.Точно так же ширина перехода коллектор-база увеличивается за счет обратного приложенного напряжения. Вот почему по сравнению с переходом коллектор-база на предыдущем рисунке переход эмиттер-база имеет тонкую область обеднения.

    Электроны начинают инжектироваться в область эмиттера в результате прямого приложенного напряжения VBE. Электроны в этой области обладают достаточной энергией, чтобы преодолеть барьерный потенциал перехода эмиттер-база и достичь области базы.

    Движение носителей заряда в NPN-транзисторе показано на диаграмме ниже:

    Перемещение держателя зарядного устройства в транзисторе NPN

     

    Потому что базовая область очень тонкая и слегка легированная.В результате только несколько электронов объединяются с дырками, как только они достигают места назначения. Из-за сильного электростатического поля электроны начинают дрейфовать в области коллектора из-за очень тонкой области базы и обратного напряжения на переходе коллектор-база. В результате эти электроны теперь собираются на выводе коллектора транзистора. Электроны начинают двигаться к коллектору по мере того, как рекомбинирующие дырки и электроны отделяются друг от друга. В результате этого движения через устройство также протекает очень небольшой базовый ток.Поэтому ток эмиттера равен сумме токов базы и коллектора. ИЭ = ИБ + ИС

     

    Приложения

     

    • Они используются для высокочастотных приложений.
    • В коммутационных устройствах чаще всего используются NPN-транзисторы.
    • Этот компонент используется в усилительных цепях.
    • Для усиления слабых сигналов используется в парных цепях Дарлингтона.
    • Транзисторы
    • NPN используются в приложениях, где требуется сток тока.
    • Этот компонент используется в некоторых классических схемах усилителей, таких как двухтактные усилители.
    • Например, в датчиках температуры.
    • Приложения с чрезвычайно высокой частотой.
    • Эта переменная используется в логарифмических преобразователях.
    • Поскольку усиление сигнала осуществляется с помощью NPN-транзисторов. В усилительных схемах он используется таким образом.
    • Логарифмические преобразователи — еще одна область, где он используется.
    • Характеристика переключения транзистора NPN является одним из его наиболее значительных преимуществ.В результате он обычно используется для переключения приложений.

     

    Связанные термины

     

    • Область эмиттера : Это самая большая часть конструкции, которая больше базовой области, но меньше области коллектора. В нем много допинга. Он используется для переноса основных носителей в базовую область, то есть электронов. Это область с прямым смещением, что означает, что она всегда снабжена базовой областью со смещением в прямом направлении.
    • Область основания : Область основания расположена в середине строения. По сравнению с областями эмиттера и коллектора транзистора, он имеет небольшую область. Он слегка легирован, чтобы обеспечить минимальную рекомбинацию и высокий ток на коллекторе.
    • Область коллектора : Это крайняя правая секция структуры, и ее функция выражена в ее названии: она собирает носители, переданные базовой областью. По сравнению с базовой областью эта область получает обратное смещение.

    Что такое транзистор NPN? — Определение, конструкция, работа и применение

    Определение: NPN-транзистор представляет собой управляемую током схему , которая состоит из трех выводов: эмиттера, базы и коллектора. Он формируется путем прослоения слоя материала N-типа между двумя слоями материала P-типа. Действует как источник тока , поскольку обеспечивает ток через клемму базы. Транзистор NPN полностью противоположен транзистору PNP.

    Транзистор

    NPN можно понимать как транзистор отрицательный-положительный-отрицательный . Это связано с тем, что слой полупроводника N-типа состоит из электронов в качестве основного носителя. Поскольку NPN-транзистор состоит из эмиттера N-типа, то основными носителями заряда в NPN-транзисторе являются электроны.

    Эти электроны при движении от перехода с низким сопротивлением, т.е. перехода эмиттер-база, к переходу, состоящему из области высокого сопротивления, т.е. переходу коллектор-база, создают ток.

    NPN-транзистор предпочтительнее PNP-транзистора, поскольку подвижность электронов больше, чем подвижность дырок. В транзисторах NPN основными носителями являются электроны, а в транзисторах PNP основными носителями являются дырки. Таким образом, подвижность носителей заряда в NPN будет больше, чем в PNP.

    Символ, который используется для обозначения транзистора NPN в электронных схемах, приведен на схеме ниже.

    Строительство

    Транзистор NPN образован с помощью трех слоев, два из которых являются полупроводниковыми N-типа, а другой — полупроводниковыми P-типа.Часто говорят, что транзистор формируется путем соединения двух диодов встречно-параллельно. Но это не так, это просто для представления конструкции.

    Если он образован соединением двух диодов встречно-параллельно, то полученная структура будет иметь четыре легированные области, так как каждый из диодов имеет 2 легированные области. В этом случае база, образованная встречным соединением, не будет иметь однородного легирования, что является необходимым условием для транзистора.

    Таким образом, он всегда образован тремя слоями, из которых один слабо легирован, т.е.е. база, вторая сильно легированная, то есть эмиттерная, а последняя коллекторная, легированная умеренно. База P-типа зажата между эмиттером и коллектором N-типа. Это приводит к образованию полупроводника N-типа.

    Эмиттер и коллектор взаимозаменяемы?

    Область эмиттера и коллектора не взаимозаменяемы, поскольку размер эмиттера меньше размера коллектора. Коллектор выполнен большего размера по сравнению с эмиттером, потому что, если размер коллектора большой, он будет собирать все больше и больше носителей заряда, и тепло также может легко рассеиваться через переход большей площади.

    Рабочий

    Переход база-эмиттер должен быть смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база должен быть смещен в обратном направлении. Таким образом, N-клемма перехода эмиттер-база подключается к отрицательной клемме V BE, , а P-клемма батареи подключается к положительной клемме V BE .

    Для обратного смещения перехода коллектор-база клемма N подключается к положительной клемме V CB , а клемма P подключается к отрицательной клемме аккумулятора V CE .Это сделает широкий слой обеднения на переходе коллектор-база и узкий слой обеднения на переходе эмиттер-база.

    Когда к переходу эмиттер-база приложено прямое смещение, электроны в N-области будут отталкиваться от отрицательной клеммы батареи и двигаться к области базы. Базовая область очень мала по сравнению с областью эмиттера и коллектора. Кроме того, интенсивность легирования основания самая низкая. Таким образом, он состоит из меньшего количества отверстий.

    Из-за небольшого количества дырок в базовой области только несколько электронов будут рекомбинировать с дырками.Остальные электроны, которые еще не рекомбинировали, будут двигаться в сторону области коллектора. Это и будет ток в цепи. Размер коллектора велик, поэтому он может собирать больше носителей заряда и рассеивать тепло.

    Ток в транзисторе NPN обусловлен электронами, поскольку электроны являются основными носителями заряда в транзисторе NPN.

    Ток эмиттера в транзисторе NPN равен сумме токов базы и коллектора. Математически это можно записать как: —

    приложений

    Транзистор

    NPN можно использовать в качестве усилителя, переключателя, логарифмического преобразователя, датчика температуры и т. д.

    Транзистор также известен как BJT, что является аббревиатурой от биполярного транзистора. Это называется так, потому что проводимость в BJT происходит из-за биполярных элементов, то есть как отрицательных, так и положительных. Транзистор NPN представляет собой ток из-за частиц с отрицательным зарядом, а транзистор PNP представляет собой ток из-за дырок в качестве основных носителей заряда, которые несут положительный заряд.

    Высокоскоростной SOI LIGBT без защелки с двойными канавками и полностью встроенной структурой NPN

    [1] Ивамуро Н, Ласка Т.История IGBT, современное состояние и перспективы на будущее. IEEE Trans Electron Devices, 2017, 64, 741 doi: 10.1109/TED.2017.2654599
    [2] Дисней Д., Летавич Т., Трайкович Т. и др. Высоковольтные интегральные схемы: история, состояние дел и перспективы на будущее. IEEE Trans Electron Devices, 2017, 64, 659 doi: 10.1109/TED.2016.2631125
    [3] Ху Х, Хуан Х М, Чен Х Б.Новый боковой TIGBT КНИ с двойным RESURF с автономным смещением nMOS для улучшенного соотношения V CE (sat) E off . IEEE Trans Electron Devices, 2019, 66, 814 doi: 10.1109/TED.2018.2878474
    [4] Грин Д.В., Свит М., Вершинин К.В. и соавт. Анализ производительности сегмента npn анода LIGBT. IEEE Trans Electron Devices, 2005, 52, 2482 doi: 10.1109/TED.2005.857168
    [5] Чен В. С., Чжан Б., Ли З. Дж. Быстродействующий боковой IGBT с эффективной площадью с трехмерным анодом, управляемым n-областью. IEEE Electron Device Lett, 2010, 31, 467 doi: 10.1109/LED.2010.2043638
    [6]

    Сунь В.Ф., Чжу Дж., Ян З. и др. Композитная структура, названная самонастраивающейся модуляцией проводимости SOI-LIGBT с низким напряжением в открытом состоянии.2017 29-й Международный симпозиум по силовым полупроводниковым приборам и ИС (ISPSD), 2017, 85

    [7] Duan B X, Sun LC, Yang Y T. Анализ нового LIGBT без защелкивания с быстрым переключением и улучшенной устойчивостью к защелке с помощью моделирования TCAD. IEEE Electron Device Lett, 2019, 40, 63 doi: 10.1109/LED.2018.2881289
    [8] Luo X R, Zhao Z Y, Huang L H, et al.Быстропереключаемый SOI LIGBT без моментального возврата со встроенным n-MOS с автоматическим смещением. IEEE Trans Electron Devices, 2018, 65, 3572 doi: 10.1109/TED.2018.2842092
    [9]

    Мацудай Т., Китагава М., Накагава А. Инъекция траншейных ворот, усиленная боковой IEGT на SOI. Материалы Международного симпозиума по силовым полупроводниковым приборам и интегральным схемам, 1995, 141

    .
    [10] Чжан Л., Чжу Дж., Сунь В.Ф. и др.U-образный канал SOI-LIGBT с двойными канавками. IEEE Trans Electron Devices, 2017, 64, 2587 doi: 10.1109/TED.2017.2696258
    [11] Чжан Л., Чжу Дж., Сунь В.Ф. и др. Сравнение характеристик короткого замыкания траншейного затвора и плоского затвора П-образного канала КНИ-ЛИГБТ. Твердотельный электрон, 2017, 135, 24 doi: 10.1016/j.sse.2017.06.009
    [12] Симпсон М Р.Анализ отрицательного дифференциального сопротивления в характеристиках I V LIGBT с короткозамкнутым анодом. IEEE Trans Electron Devices, 1991, 38, 1633 doi: 10.1109/16.85160
    [13]

    Чул Дж. Х., Бён Д. С., О Дж. К. и др. Быстро переключающийся SOI SA-LIGBT без области NDR. 12-й Международный симпозиум по силовым полупроводниковым устройствам и интегральным схемам, 2000 г., 149

    .
    [14] Син Дж К О, Мукерджи С.Биполярный транзистор с боковым изолированным затвором (LIGBT) с сегментированной структурой анода. IEEE Electron Device Lett, 1991, 12, 45, doi: 10.1109/55.75699.
    [15]

    Чжоу К., Сунь Т., Лю К. и др. SOI LIGHT с короткозамкнутым анодом без защелки и многосегментным анодом. 2017 29-й Международный симпозиум по силовым полупроводниковым приборам и интегральным схемам, 2017, 315

    [16]

    Чжан Л., Чжу Дж., Сунь В.Ф. и др.SOI-LIGBT с высокой плотностью тока с сегментированными канавками в области анода для подавления режима отрицательного дифференциального сопротивления. 27-й Международный симпозиум IEEE по силовым полупроводниковым устройствам и интегральным схемам (ISPSD), 2015 г., 49

    [17] Инструкция по эксплуатации устройства

    TCAD Sentaurus. Synopsys, Inc., Маунтин-Вью, Калифорния, США, 2013 г.

    [18]

    Такахаши Х., Харугути Х., Хагино Х. и др.Биполярный транзистор с траншейным затвором (CSTBT) с хранимой несущей — новое силовое устройство для высоковольтных приложений. 8-й Международный симпозиум по силовым полупроводниковым приборам и интегральным схемам, 1996 г., 349

    .
    [19] He Y T, Qiao M, Zhang B. Двухзатворный SOI LIGBT со сверхнизкими потерями при переключении с барьером траншейного затвора и хранимым слоем несущей. Chin Phys B, 2016, 25, 127304 doi: 10.1088/1674-1056/25/12/127304
    [20] Sun T, Luo X R, Wei J и др.КНИ LIGBT, хранящийся на несущей, со сверхнизким напряжением во включенном состоянии и высокой токовой способностью. IEEE Trans Electron Devices, 2018, 65, 3365 doi: 10.1109/TED.2018.2848468
    [21] Luo X R, Yang Y, Sun T и др. КНИ LIGBT с короткозамкнутым анодом и малыми потерями без щелчка с самоадаптирующимся сопротивлением. IEEE Trans Electron Devices, 2019, 66, 1390 doi: 10.1109/TED.2019.28
  • Принципы и практическое применение транзисторов NPN

    Основные принципы транзисторов NPN

    Университеты очень хорошо освещают эту тему, но, несмотря на то, что я все еще пытаюсь обсудить принципы работы транзисторов NPN, я думаю, что их легче понять нетехническим людям.NPN-транзистор — это название, данное транзистору с биполярным переходом с двумя материалами N-типа или отрицательными носителями, в то время как имеется только один материал P-типа или положительный носитель. Транзисторы NPN используют приведенные ниже схематические символы.

    Транзисторы NPN используют приведенную ниже структуру для определения состава материала. Есть два материала N-типа между материалом P-типа. В материале N-типа преобладает отрицательный заряд, в то время как в материале P-типа преобладает положительный заряд.

    Транзистор NPN можно рассматривать как два диода с соединенными анодами, как показано на рисунке ниже.Для диода анод в основном является положительной клеммой, а катод — отрицательной клеммой, а NPN-транзистор имеет два диода с подключенными анодами, поскольку материал P-типа состоит из двух материалов N-типа. Транзистор NPN

    в настоящее время поставляется в различных упаковках. Например, популярный маломощный NPN-транзистор BC817 от NXP имеет несколько корпусов, как показано ниже.


    Спасибо владельцу этой фотографии

    Некоторые блоки питания NPN:

    Кредит владельцу этой фотографии

    Транзисторы NPN полезны в логических реализациях, электронных переключателях, драйверах реле, драйверах двигателей и усилителях. .

    NPN-транзистор Принципы и электрические свойства

    Биполярный переходной транзистор, как правило, представляет собой устройство, управляемое током. Что это значит? Это означает, что ему нужен был поток тока к его основанию, чтобы он работал нормально, как и ожидалось. Не уровень напряжения, подаваемого на базу, а величина тока, протекающего на базу, заставляет транзистор работать. С этим свойством теперь очевидно, что вам нужен резистор, включенный последовательно с базой, чтобы установить уровень тока, протекающего через базу.

    На самом деле, есть только два общих веща, чтобы запомнить при работе с принципами транзисторов NPN:

    1. 2

    2. Набор режимов работы

    вам нужно включить транзистор, прежде чем ток сможет течь к базе. Для включения транзистора необходимо преодолеть переход база-эмиттер. Напряжение, необходимое для преодоления перехода база-эмиттер (сокращенно VBE), такое же, как и падение напряжения на диоде; около 0.7В.

    В реальных условиях VBE должен основываться на техническом описании используемого транзистора. Например, BC817-25 полупроводников NXP, VBEsat зависит от температуры и тока коллектора. См. график ниже.

    (В некоторых спецификациях используется VBEsat для определения напряжения база-эмиттер).

    В обычных приложениях приложенное к базе напряжение всегда намного выше, чем VBEsat, поэтому изменение VBEsat не является проблемой. Однако изменение VBE, если оно не учтено должным образом, поставит под угрозу работу транзистора, поскольку изменится ток базы, а затем и ток коллектора при работе в активной области.

    После преодоления VBE устройство становится управляемым током. Величина тока коллектора будет сильно зависеть от уровня тока базы, пока операция находится в активной области.


    Ток базы и коллектора транзистора NPN связан коэффициентом бета (β).

    Beta = I

    C / I B

    После включения NPN-транзистора вы можете установить режим его работы, будь то усилитель или переключатель. Они зависят от величины базового тока.

    Некоторые термины, используемые в транзисторах

    1. Бета или HFE — производители используют взаимозаменяемо Beta и HFE. Не путайте, так как оба они относятся к коэффициенту усиления по току транзистора, в частности, к отношению I C к I B .

    Beta = HFE = I C /I B

    Ток коллектора (I C ) – ток, протекающий через коллектор

    5. Ток эмиттера (I E ) – ток, протекающий через эмиттер

    6. VBE – напряжение база-эмиттер

    7. VCE – коллектор – напряжение эмиттер

    8. VBC – напряжение база-коллектор

    9. VEB – напряжение эмиттер-база

    10. VCB – напряжение коллектор-база

    11. VB – напряжение база относительно земли

    12. VE – напряжение эмиттера относительно земли

    13.VC – напряжение коллектора относительно земли

    Некоторые принципы и технические характеристики транзисторов NPN:
    1. VBE – напряжение базы относительно земли минус напряжение эмиттера относительно земли (VB – VE)

    2. VCE – Напряжение коллектора относительно земли минус напряжение эмиттера относительно земли (VC – VE)

    3. VBC – Базовое напряжение относительно земли минус напряжение коллектора относительно земли (VB –VC)

    4. VEB – Напряжение эмиттера относительно земли минус напряжение базы относительно земли (VE – VB)

    5. VEC – Напряжение эмиттера относительно земли минус напряжение коллектора относительно земли (VE – VC)

    6. VCB – Напряжение коллектора относительно земли минус базовое напряжение относительно земли (VC – VB)

      9 0027

    Для биполярного переходного транзистора (BJT) наибольшим током является ток эмиттера (I E ), за ним следует ток коллектора (I C ), затем ток базы (I B ).I E — это просто сумма I C и I B .

    I E = I C + I B

    При активной работе I B находится в микроамперном диапазоне, и можно согласиться, что I 909 C E приблизительно равно I .

    I E ~ I C

    БЯТ известен своим свойством усиления, которое определяется термином бета (β). Бета математически определяется как

    β = I C / I B

    Таким образом, когда вы встречаете термин или символ бета в таблице данных, это означает отношение тока коллектора к току базы.

    NPN транзистор может работать в трех регионах:

    1. Active

    2. 4

    3. Насыщенность

    9035

    Затененные в серые ниже иллюстрации — это активная область . Светло-синим оттенком отмечена область отсечки, а область насыщения — оранжевым оттенком. В активной области работа NPN-транзистора определяется линией нагрузки постоянного тока. Это линия, которую можно проследить, когда операция NPN перемещается из-за изменения базового тока (от I B1 до I B6 ), VCE и I C .Точка Q на рисунке просто указывает, где на линии нагрузки постоянного тока приходится операция NPN.

    В активной области увеличение тока базы приведет к соответствующему увеличению тока коллектора, как описано в уравнении ниже.

    I C = β X I B

    В области насыщения I C или ток коллектора максимален. В этой области любое увеличение тока базы больше не будет влиять на ток коллектора.Таким образом, уравнение

    I C = β X I B

    на этот раз больше не работает.

    С другой стороны, в области отсечки ток коллектора отсутствует, а ток базы равен нулю. В этой области транзистор NPN просто находится в выключенном состоянии. В этом регионе VCE равно питанию коллектора.

    Требования к подключению транзистора NPN

    1. Питание коллектора (V CC ) – не должно превышать допустимое напряжение VCE (положительное напряжение) напряжение коллектор-эмиттер с открытой базой)

    2.Базовое напряжение смещения – должно быть больше, чем требования VBE (положительное напряжение)

    3. Базовый резистор – устанавливает базовый ток

    4. Эмиттерный резистор – устанавливает эмиттерное напряжение и ток

    5. Коллекторный резистор – устанавливает коллекторное напряжение и ток

    Ниже приведены некоторые распространенные соединения для транзисторов NPN:

    Вариант 1 — самое простое соединение. Он имеет VCC, который является источником питания коллектора, и VBB, который представляет собой приложенное напряжение к базе.Имеет сопротивление базы и коллектора; Рб и Рк. Это соединение очень распространено при вождении с низким бортом.

    В варианте 2 добавлен эмиттерный резистор. Этот резистор устанавливает напряжение эмиттера. Это характерно для активной работы. Вариант 3 аналогичен варианту 1, за исключением добавления резистора Rb1. Rb1 гарантирует, что база автоматически соединится с землей, как только приложенное напряжение VBB не будет иметь низкий уровень. По этой причине шум предотвращает ложное включение NPN-транзистора.

    Вариант 4 аналогичен варианту 3, плюс резистор Re в эмиттере.Добавленный резистор задает напряжение эмиттера. Легко настроить работу NPN-транзистора в активной области с добавлением Re.

    Вариант 5 фактически аналогичен варианту 4. Единственное отличие состоит в том, что VBB взят из VCC. Вариант 6 также аналогичен вариантам 4 и 5. Не путайте конденсаторы C1 и C2. При анализе постоянного тока эти конденсаторы считаются открытыми и, таким образом, вообще не являются частью схемы, сводя схему к вариантам 4 и 5.

    Вариант 7 аналогичен варианту 3, только в том, что VBB взят из VCC. Вариант 8 аналогичен вариантам 3 и 7. Добавленные конденсаторы C1 и C2 не являются частью схемы при анализе постоянного тока.

    Варианты 4, 5 и 6 называются смещением делителя напряжения. Смещение делителя напряжения является наиболее стабильным типом подключения транзистора NPN. Смещение устойчиво к вариациям бета-версии устройства. В некоторых приложениях это также сводит к минимуму влияние вариаций VBE.

    Факторы, влияющие на стабильность

    Принципы работы NPN-транзистора не должны ограничиваться только установкой правильного смещения, необходимо также определить некоторые факторы, влияющие на стабильность.Стабильность очень важна при массовом производстве и длительной эксплуатации. Общим фактором, влияющим на стабильность NPN-транзистора, является рабочая температура, изменение VBE и изменение коэффициента бета. Рабочая температура может повлиять на параметры транзистора NPN. При разработке схемы необходимо учитывать влияние рабочих температур. VBE может варьироваться от устройства к устройству. Она также будет варьироваться в зависимости от рабочей температуры. Бета-версия будет варьироваться от устройства к устройству даже в одной и той же партии. Бета обычно имеет более широкий диапазон.Будьте внимательны при рассмотрении вариантов проектирования схемы.

    Смещение делителя напряжения (VDB) сведет к минимуму упомянутые выше колебания. VDB на самом деле является наиболее стабильным типом смещения.

    Как смещение делителя напряжения сводит к минимуму отклонения схемы NPN-транзистора и повышает помехоустойчивость Упростим далее, почему так VDB называют самым стабильным типом смещения или схемой соединения.

    Рассмотрим приведенные ниже значения:

    VCC = 10 В, Rb = 135 кОм, Rc = 1 кОм, Rb1 = 10 кОм, Re = 24 Ом, β = 353, VBE = 0.62

    С нижней схемой (VDB) вычисленные значения составляют:

    Когда бета дрейфует до 200, новые значения таковы:

    снижение бета.

    Сравним результат со смещением без делителя напряжения. Давайте просто удалим эмиттерный резистор, как показано ниже.

    Для бета 353 вычисленные значения:

    Когда бета стала 200, вычисленные результаты:

    Как вы заметили, есть около 1.2V увеличение на VOUT. Это огромно по сравнению со смещением делителя напряжения, которое составляет всего около 0,4 В.

    Следующий вопрос, на который необходимо ответить, заключается в том, как смещение делителя напряжения улучшает помехоустойчивость?


    Рассмотрим смещение делителя напряжения в приведенной ниже схеме. В реальных приложениях VBB может быть автономным источником, поступающим от логической схемы или микроконтроллера и т.п. Существует тенденция, что VBB не имеет определенной низкой логики. Если Rb1 отсутствует, база транзистора будет плавать к тому времени, когда вы собираетесь выключить транзистор.Это не лучшая практика проектирования, так как шум может привести к срабатыванию базы и ложному включению транзистора.

    При наличии RB1 исключается вероятность того, что шум может ложно включить базу, так как база подключена к земле цепи через RB1.

    Как определить, является ли транзистор NPN?

    1. Использование Интернета – если вы знаете номер детали, то очень легко определить, есть ли у вас подключение к Интернету.

    2. Использование цифрового счетчика – если у вас есть цифровой счетчик, установите его в диодный режим.Подсоедините измерительный щуп к любым двум контактам. Как только вы получите падение напряжения на диоде (0,5–0,7 В), вы измерите либо базу-эмиттер, либо базу-коллектор. Прикрепите один щуп к одному контакту, а другой щуп к любому из двух других контактов, по одному. Как только вы измерите то же падение напряжения на диоде, вы получите вывод базы транзистора на устойчивом щупе. Если постоянный датчик положительный, транзистор NPN. Если устойчивый датчик отрицательный, то транзистор PNP.

    Транзистор NPN общего назначения

    Существуют различные приложения, в которых используются транзисторы NPN.Рассмотрим самые распространенные; 1. Переключатель 2. Логика и 3. Усилитель

    Для переключателя и логики транзистор настроен на работу в режиме отсечки и насыщения.

    Для усилителя работа транзистора ограничивается только активной областью.

    Переключатель и логическая операция

    Для того, чтобы транзистор работал в этих условиях, он должен быть переведен в состояние насыщения и отсечки. Для насыщения должно быть достаточно тока базы. Чтобы отключить, должен быть способ выключить транзистор.

    Как насытить транзистор NPN
    1. Первое, что нужно сделать, это выбрать правильную конфигурацию схемы

    Выберите структуру схемы, которая мало зависит от бета-версии устройства. Чтобы помочь вам, выберите вариант 1 и 3.

    Лично я выберу вариант 3 из-за наличия Rb1, который добавит помехоустойчивость

    1. Определить уставку тока для базы или коллектора

    2. Установить ток коллектора (I C ) до базового тока (I B ) Соотношение к 2 (или ниже)

    3. Вычислить сопротивления

    4. Double проверьте схему, используя выбранные значения уставка тока так, чтобы она не превышала номинал микроконтроллера или малой силовой цепи.Например, максимальный ток источника, который может обеспечить MCU, составляет 4 мА, установите базовый ток (I B ) не более чем на 75% от этого; Итак, уставка тока 3мА для базы.

      1. Выбор цепи Конфигурации: учитывая вариант 1 с VBB = 5V, VCC = 10V

      2. 2
        1. набор базового тока I B

        I B = 3 мА

        1. Установите отношение тока коллектора (I C ) к току базы (I B ) на 2 (или ниже)

        2. 2

          Некоторые таблицы данных считают 10 жестким насыщением.

          I C / I C / I B = 2

          I C = 2 x I B = 2 x 3ma = 6ma

              1. Вычислительные сопротивления

              a. Решите Rb

              Значение Rb легко определить по следующей формуле:

              Rb = (VBB-VBE) / I B

              Вы можете предположить, что VBE равно 0,7 В, и это дает 1433,33 Ом для Rb.Ближайшее стандартное значение резистора 1.43k , поэтому используйте это значение.

              (Здесь мы использовали VBE 0,7 В, несмотря на то, что VBE может варьироваться до 1,2 В в худшем случае, как объяснялось ранее. Однако, поскольку мы установили отношение I C к I B к 2 , это обеспечивает жесткое насыщение, и изменение VBE больше не влияет на это.)

              b. Решите Rc

              Rc можно решить, используя следующую формулу:

              Rc = VCC / I C = 10 В / 6 мА = 1.67 кОм

              Ближайшее стандартное значение 1,69 кОм Ом ; использовать это значение.

              1. Дважды проверьте схему, используя выбранные значения

              Здесь я провел простое моделирование с выбранными значениями. Я использовал здесь транзистор BC817-25. Моделирование показывает, что ток базы I(Rb) равен 3 мА, а ток коллектора I(Rc) равен 6 мА. Красная линия — это VOUT, снятое с коллектора транзистора. Он показывает 0 В, что означает, что транзистор насыщается.

              Пример 2

                  2

                  Выбор конфигурации цепи: учитывая вариант 3 с VBB = 5V, VCC = 10V

                1. набор базового тока I

                I B = 3ma

                  4

                  Установить ток коллектора (I C ) до базового тока (I B ) Соотношение к 2 (или ниже)

                I C / I C / I B = 2

                I C = 2 xi B = 2 x 3ma = 6ma

                  1. 2

                    Вычислительные сопротивления

    A.Установите IB1

    При использовании варианта 3 вы можете просто заложить в бюджет I B1 текущий 1% от I B . Это означает, что значение Rb1 относительно высокое по сравнению с Rb, и это практично, поскольку Rb1 предназначен для обеспечения высокого сопротивления.

    I B1 = 0,01 X 3 мА = 30 мкА

    б. Решите Rb1


    Тогда Rb1 можно решить с помощью следующего уравнения:

    Rb1 = VBE / I B1 = 0,7 В / 30 мкА = 23.33 кОм

    Ближайшее стандартное значение 23,4 кОм Ом ; использовать это значение.

    в. Решите Iin

    Iin это просто сумма I B и I B1 . Итак,

    Iin = I B + I B1 = 3 мА + 30 мкА = 3,03 мА

    d. Решите Rb

    Чтобы вычислить Rb, используйте приведенную ниже формулу

    Rb = (VBB – VBE) / Iin = (5V – 0,7V) / 3,03 мА = 1,419 кОм

    Ближайшее стандартное значение равно 1.43k Ом ; использовать это значение.

    эл. Вычислить Rc

    Rc можно решить по следующей формуле:

    Rc = VCC / I C = 10 В / 6 мА = 1,67 кОм

    Ближайшее стандартное значение равно

    . используйте это значение

    1. Дважды проверьте схему, используя выбранные значения

    Здесь я провел простое моделирование с выбранными значениями.Я использовал здесь транзистор BC817-25. Моделирование показывает, что ток базы Ib(Q1) равен 3 мА, а ток коллектора Ic(Q1) равен 6 мА. Синяя линия — это VOUT, снятая с коллектора транзистора. Он показывает 0 В, что означает, что транзистор насыщается.

    Дополнительные сведения о том, как насытить NPN-транзистор, см. в статьях Определение режима работы транзистора, Как узнать, насыщен ли транзистор? и Как довести транзистор до жесткого насыщения.

    Производные уравнения для общих схем транзисторов NPN

    Ниже приведены общие схемы транзисторов NPN с производными уравнениями.

    Вариация 1

    Вариация 3

    Разбрав 3

    Вариация 4

    Конфигурации усилителя 0

    Общая конфигурация излучателя

    Все схемы ниже являются общим эмиттером. Общий эмиттер просто означает, что эмиттер не подключен напрямую ни к входу, ни к выходу. В приведенных ниже схемах VBB является входом, и он подключен к базе, а выход берется на коллекторе.Общий эмиттер является наиболее популярной конфигурацией усилителя.

    Конфигурация с общим коллектором

    Ниже приведены общие коллекторы. Общий коллектор просто означает, что коллектор не подключен напрямую ни к входу, ни к выходу. VBB — это вход, который подается на базу, а выход — на эмиттер. Общий коллектор также называют эмиттерным повторителем.

    Общая базовая конфигурация

    Ниже представлена ​​общая базовая конфигурация.Эта конфигурация широко не используется. Я сам не использовал это в реальных приложениях.

    Транзистор NPN в качестве драйвера реле

    Транзистор NPN легко настроить в качестве драйвера реле. В качестве драйвера реле NPN действует как переключатель нижнего плеча. Это означает, что сама NPN будет обеспечивать путь заземления к другой стороне реле. Ниже приведена схема драйвера реле. Реле состоит из Lcoil и Rcoil, которые означают соответственно индуктивность и сопротивление катушки.

    Q1 будет тем, который соединит низкую сторону реле с землей для подачи питания на катушку. Когда в узле VIN есть высокий уровень сигнала, Q1 насыщается и подключает реле к земле. С другой стороны, когда в узле VIN нет сигнала, Q1 отрезает путь реле. R2 в этом приложении добавит помехоустойчивость, особенно когда источник в узле VIN либо имеет положительное напряжение, либо разомкнут. D1 служит для защиты транзистора от обратной ЭДС реле обратного напряжения. D1 очень важен, не забывайте об этом!

    Правильный выбор компонентов

    Драйвер реле должен соединять другую сторону реле с землей (или положительным источником питания для других реализаций) с идеально нулевым падением напряжения.Это означает, что транзистор должен работать в режиме жесткого насыщения. Жесткое насыщение просто означает, что даже в худшем случае транзистор останется в насыщении.

    Пример:

    Давайте поставим правильные значения в приведенную выше схему. V1 = 12 В, VIN = 5 В, Rкатушка = 330 Ом.

    1. решить ток коллектора (I C )

    I C = V1 / RCOIL = 12V / 330ω =

    36.37MA

    1. Установите базовый ток для гарантии saturation

    Значение I C /I B от 10 и ниже считается жестким насыщением.Давайте рассмотрим здесь 10 в этом примере. Тем не менее, вам все равно необходимо проверить минимальную бета-версию транзистора, используемого в приложении. Выбранный I C /I B должен быть намного ниже, чем минимальная бета, указанная в техническом описании.

    I C /I B = 10

    I B = I C / 10 = 36,37 мА / 10 = 3,64 мА IB

    900 низкое значение, потому что это даст высокий базовый ток.Вы должны установить базовое значение тока, которое не будет превышать возможности тока цепи, обеспечивающей сигнал в узле VIN.

    1. Вычисление сопротивлений

    Для VIN = 5 В, R2 можно установить равным 10 кОм Ом . Назначение резистора R2 состоит только в том, чтобы обеспечить соединение базы с землей, когда VIN находится в разомкнутом состоянии, поэтому 10 кОм уже является хорошим значением.


    Поскольку R2 известен, ток, протекающий через него, можно определить как

    I R2 = VBE / R2 = 0.7 В / 10 кОм = 70 мкА

    Мы использовали здесь 0,7 В для VBE, поскольку типичное значение VBE для транзисторов составляет 0,7 В. Для точного расчета вы можете ознакомиться с таблицей деталей, которые вы используете.

    Затем ток на R3 также можно рассчитать, используя:

    I R3 = I R2 + I B = 70 мкА + 3,64 мА = 3,71 мА

    6 Наконец, R3 может быть

    6 вычисляется по следующей формуле:

    R3 = (VIN – VBE) / I R3 = (5V – 0.7 В) / 3,71 мА = 1,16 кОм Ом .

    Выберите ближайшее стандартное значение резистора.

    1. Расчет рассеиваемой мощности

    После того, как все значения известны, переходим к расчету мощности. Выбор устройств с меньшим номиналом приведет к отказу цепи.

    A. Рассеиваемая мощность Q1

    P Q1 = I B X VBE + VCE XI C

    В приведенных выше расчетах мы не учитываем фактический уровень устройства VCEsat (или насыщение) .На самом деле это не ноль, даже несмотря на то, насколько транзистор насыщен. Всегда сверяйтесь с таблицей данных. Давайте использовать 100 мВ в этом примере. Итак,

    p q1 = i b x vbe + vce xi c = 3.64ma x 0,7 В + 0,1vx 36.37ma = 6.185MW

    B. R2 Радиосипация мощности

    P R2 = I R2 xi R2 x r2 = 70ua x 70ua x 10kω = 49UW

    C. R3 Радиосипация мощности

    P R3 = I R3 XI R3 X R3 = 3.71ma x 3.71ma x 1.16kω = 16MW

    D. Реле диссипация

    Prelay = I C XI C x RCOIL = 36,37 мА х 36,37ma x 330ω = 436.5mw

    Выбрать части, которые имеют более высокую номинальную мощность по сравнению с результатом расчета выше.

    Я провел простое моделирование, чтобы проверить схему, используя выбранные значения. Я получаю VCE около нуля вольт, что означает, что транзистор насыщается. Я также получаю ток коллектора 36 мА, что совпадает с расчетным значением.

    Поиск и устранение неисправностей в цепях NPN-транзисторов

    Общие сведения

    При поиске и устранении неисправностей необходимо знать основные сведения о NPN-транзисторах. Вы должны знать, что VBE может варьироваться от 0,6 В до 1,2 В (хотя 1,2 В в худшем случае). Когда вы помещаете положительный щуп вольтметра на базу, а отрицательный щуп на эмиттер, вы должны считывать показания в пределах 0,6–1,2 В после включения цепи. Если вы читаете 0 В, транзистор база-эмиттер закорочен.С другой стороны, если вы читаете уровень, аналогичный VBB, или прикладываете напряжение к базе, база-эмиттер транзистора выключена или просто транзистор не проводит.

    Если транзисторная схема настроена на работу при насыщении, вы должны считать 0 В на VBE, поднеся положительный щуп вольтметра к коллектору, а отрицательный щуп к эмиттеру, как только схема включена и есть положительный источник питания на базе . Наоборот, если на базу нет питания или напряжение базы отрицательное, вы должны считать уровень таким же, как и на VCC.

    Специфические цепи

    A.

    A.

    Режим отказа: Вывод всегда низкий (0 В)

    Возможные дефекты:

    Возможные дефекты:

    1. Короче говоря Q1
    2. Открыть RC

    Режим отказа: Вывод всегда высокий

    Возможные дефекты:

    1. Обрыв Rb
    2. Неисправен Q1

    Вид неисправности: Выходной сигнал прерывисто низкий и высокий или дефектный Rc

    B.


    Отказ режим: Вывод всегда низкий (0 В)

    Возможные дефекты:

    1. Короче говоря RE
    2. Законно работает как RE и Q1

    Режим отказа: Вывод всегда VCC

    Возможные дефекты:

    1. Открыть Q1
    2. разомкнут Re
    3. закорочен Rc

    Режим отказа: Выход не нулевой, не VCC, не прерывистый, но неправильный на основании расчетов

    Возможные неисправности:

    1. Открытый Rc

    Режим отказа: Выход прерывистый

    6 дефекты:

    1. Проверить все детали на наличие плохой пайки
    2. если нет холодной пайки, то имеется частично дефектная деталь.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.