В транзисторе PNP эмиттер имеет избыточное количество отверстий, доступных для проводимости. Когда положительный потенциал прикладывается к базе и эмиттеру, эти дырки перемещаются к базе n-типа, где происходит небольшая рекомбинация носителей (электрон-дырка). Однако, в отличие от традиционного PN-перехода, базовая область n-типа в транзисторе узкая и лишь слегка легированная. В результате большая часть дырок протягивается через область базы, не рекомбинируя с электронами.

Одновременно на коллектор p-типа (третья область в PNP-транзисторе) подается отрицательный потенциал. Затем этот отрицательный потенциал тянет положительно заряженные свободные дырки через коллектор p-типа. Отверстия простреливаются в коллектор и через него.

Однако это еще не все. Небольшое количество дырок объединяется с электронами в базе, и небольшое количество электронов притягивается от базы к эмиттеру.

Эти носители также вносят небольшой вклад в проводимость. Вот почему биполярные транзисторы классифицируются как использующие как электроны, так и дырки для проводимости. Отсюда и термин «биполярный».

Транзистор NPN

Транзисторы NPN очень похожи на транзисторы PNP, но в их работе используются электроны в качестве первичных носителей заряда.

Их можно смоделировать как два диода с общей/соединенной базой р-типа.

Как и PNP-транзисторы, NPN-транзисторы состоят из трех легированных областей полупроводникового кристалла. В транзисторе NPN есть два полупроводника n-типа, окружающие область p-типа. Полупроводники n-типа имеют избыточное количество электронов. Область p-типа (посередине) имеет избыточное количество электронных дырок, потому что она легирована атомами, в которых атомов меньше, чем в подложке.

В транзисторе NPN основными носителями заряда являются электроны, которые подаются эмиттером n-типа. Действие в основном такое же, как и в PNP-транзисторе, но ток всегда течет в направлении, противоположном направлению потока электронов. В транзисторе PNP поток дырок соответствует току, потому что дырки моделируются как положительно заряженные частицы.

Поскольку в NPN-транзисторах электроны текут от эмиттера к коллектору, это означает, что ток течет в противоположном направлении; то есть от коллектора к эмиттеру.

На базу и эмиттер подается отрицательный потенциал. Избыточные свободные электроны в эмиттере отталкиваются к базе, где небольшой процент рекомбинирует с небольшим количеством дырок. Однако уровень легирования эмиттера намного выше, чем у базы, поэтому свободных электронов гораздо больше, чем дырок. Вместо этого большинство электронов втягивается через базу в коллектор.

Небольшое количество отверстий также проходит от базы к эмиттеру, способствуя току эмиттер-база.

Модель с двумя диодами

Проверка биполярного транзистора с помощью мультиметра

Использование примера двух диодов для моделирования биполярного транзистора полезно не только для понимания, но и для тестирования биполярных транзисторов. Мультиметр можно использовать для проверки основных функций, если он имеет встроенный тестер диодов.

В этом случае можно просто проверить мультиметром каждый «диод», с дополнительной проверкой на отсутствие короткого замыкания в транзисторе.

Проверка транзистора PNP с помощью мультиметра

1. Используя мультиметр в «режиме проверки диодов», выполните две проверки: одну от эмиттера к базе и одну от коллектора к базе. Если мультиметр не имеет функции проверки диодов, вы также можете использовать функцию проверки сопротивления.
2. Проверьте сопротивление между эмиттером и коллектором. Это значение сопротивления должно быть высоким.

Проверка NPN-транзистора с помощью мультиметра

1. Используя мультиметр в «режиме проверки диодов», выполните две проверки: одну от базы к эмиттеру и одну от базы к коллектору. Если мультиметр не имеет функции проверки диодов, вы также можете использовать функцию проверки сопротивления.
2. Проверьте сопротивление между эмиттером и коллектором. Это значение сопротивления должно быть высоким.

Модель с двумя диодами не идеальна

Хотя «модель с двумя диодами» является хорошей отправной точкой для понимания биполярных транзисторов, у нее есть некоторые ограничения.

В частности, база диодов PNP и NPN сильно отличается от «средней области» модели с двумя диодами. Во-первых, база представляет собой одну единственную область, тогда как средняя область модели с двумя диодами представляет собой две отдельные области, соединенные проводником. Во-вторых, база намного уже, чем область n-типа в стандартном диоде с PN-переходом. В-третьих, база легирована очень слабо по сравнению с эмиттером, который является наиболее сильно легированной областью биполярного транзистора.

Эти факторы уменьшают рекомбинацию носителей в базе. Они позволяют BJT функционировать в основном за счет диффузии неосновных носителей от базы к коллектору. Термин «неосновной носитель» означает, что основной вклад в ток вносят заряженные частицы с противоположной полярностью свободных зарядов в базе. Например, PNP-транзистор вводит дырки в базу, где они являются неосновными носителями, тогда как NPN-транзистор вводит электроны в базу. Дырки являются неосновными носителями, когда они находятся в материале n-типа, а электроны являются неосновными носителями, когда они находятся в материале p-типа.

Режимы работы биполярных транзисторов

Существует четыре режима работы биполярных транзисторов: активный в прямом направлении, насыщение, активный в обратном направлении и отсечка.

Прямой активный

Это стандартный режим работы для большинства BJT. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении. Небольшое изменение смещения база-эмиттер приводит к большому изменению тока эмиттер-коллектор, называемому усилением .

Насыщение

В режиме насыщения оба перехода смещены в прямом направлении. Это обеспечивает максимальный ток эмиттер-коллектор, но транзистор не работает как усилитель.

Обратно-активный

Если смещение в прямом активном режиме реверсировано (или транзистор перевернут), транзистор можно заставить работать «назад», при этом эмиттер работает как коллектор, и наоборот. В этом случае выигрыш намного меньше, чем в прямой активной конфигурации.

Отсечка

При обратном смещении обоих переходов ток эмиттер-коллектор будет очень низким.

Усилители на биполярных транзисторах

Биполярные транзисторы можно настроить, поместив их в схему усилителя одним из трех различных способов. Они называются конфигурациями с общей базой , с общим эмиттером и с общим коллектором .

Модели полной дозы и мощности дозы для биполярных транзисторов при моделировании схемы. (Технический отчет)

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Целью данной работы является разработка модели эффектов полной дозы в транзисторах с биполярным переходом для использования в моделировании цепей. Компонентами модели являются электрическая модель характеристик устройства, которая включает влияние захваченного заряда на поведение устройства, и модель, которая вычисляет плотность захваченного заряда в конкретной конструкции устройства в зависимости от дозы облучения и мощности дозы. Было обнаружено, что моделирование, основанное на этой модели, хорошо согласуется с измерениями на ряде устройств, для которых имеются данные.

Авторов:

Кэмпбелл, Филипп Монтгомери; Уикс, Стивен Д.

Дата публикации:

01.05.2013

Исследовательская организация:

Национальная лаборатория Сандия. (SNL-NM), Альбукерке, Нью-Мексико (США)

Организация-спонсор:

Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства сельского хозяйства США (NNSA)

Идентификатор ОСТИ:

1088097

Номер(а) отчета:

ПЕСОК2013-3769
456240

Номер контракта с Министерством энергетики:  

АК04-94АЛ85000

Тип ресурса:

Технический отчет

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Кэмпбелл, Филлип Монтгомери и Викс, Стивен Д. . Модели полной дозы и мощности дозы для биполярных транзисторов при моделировании цепей. . США: Н. П., 2013. Веб. дои: 10.2172/1088097.

Копировать в буфер обмена

Кэмпбелл, Филлип Монтгомери и Викс, Стивен Д. . Модели полной дозы и мощности дозы для биполярных транзисторов при моделировании цепей. . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1088097

Копировать в буфер обмена

Кэмпбелл, Филлип Монтгомери и Викс, Стивен Д., 2013 г. «Модели общей дозы и мощности дозы для биполярных транзисторов при моделировании цепей». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1088097. https://www.osti.gov/servlets/purl/1088097.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1088097,
title = {Модели общей дозы и мощности дозы для биполярных транзисторов в моделировании схемы. },
автор = {Кэмпбелл, Филлип Монтгомери и Викс, Стивен Д.},
abstractNote = {Целью этой работы является разработка модели эффектов полной дозы в транзисторах с биполярным переходом для использования в моделировании цепей. Компонентами модели являются электрическая модель характеристик устройства, которая включает влияние захваченного заряда на поведение устройства, и модель, которая вычисляет плотность захваченного заряда в конкретной конструкции устройства в зависимости от дозы облучения и мощности дозы. Было обнаружено, что моделирование, основанное на этой модели, хорошо согласуется с измерениями на ряде устройств, для которых имеются данные.},
дои = {10.2172/1088097},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/1088097}, журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {2013},
месяц = ​​{5}
}

Копировать в буфер обмена

Посмотреть технический отчет (0,55 МБ)

https://doi.