Transistor sambungan dwikutub
NPN adalah satu dari dua tipe BJT, dimana huruf N dan P menunjukkan pembawa muatan mayoritas pada daerah yang berbeda dalam transistor. Hampir semua BJT yang digunakan saat ini adalah NPN karena pergerakan elektron dalam semikonduktor jauh lebih tinggi daripada pergerakan lubang, memungkinkan operasi arus besar dan kecepatan tinggi. Transistor NPN terdiri dari selapis
semikonduktor tipe-p di antara dua lapisan tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda panah dalam simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus konvensional ketika peranti dipanjar maju).
Jenis lain dari BJT adalah PNP, Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n di antara dua lapis semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada moda tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih rendah daripada emitor. Tanda panah pada simbol diletakkan pada emitor dan menunjuk kedalam.
Transistor dwikutub pertemuan-taksejenis (HBT) adalah sebuah penyempurnaan BJT sehingga dapat menangani isyarat frekuensi sangat tinggi hingga beberapa ratus GHz. Sekarang sering digunakan dalam sirkuit ultracepat, terutama sistem RF. Transistor pertemuan-taksejenis mempunyai semikonduktor yang berbeda untuk tiap unsur dalam transistor. Biasanya emitor dibuat dari bahan yang
memiliki celah-jalur lebih besar dari basis. Ilustrasi menunjukkan perbedaan celah-jalur memungkinkan penghalang lubang untuk menginjeksikan lubang kembali ke basis (diperlihatkan sebagai ), dan penghalang elektron untuk menginjeksikan ke basis (). Susunan penghalang ini membantu mengurangi injeksi pembawa minoritas dari basis ketika pertemuan emitor-basis dipanjar terbalik, dan dengan demikian mengupansi
arus basis dan menaikkan efisiensi injeksi emitor. Injeksi pembawa menuju ke basis yang telah diperbaiki memungkinkan basis untuk dikotori lebih berat, menghasilkan resistansi yang lebih rendah untuk mengakses elektrode basis. Dalam BJT tradisional, atau BJT pertemuan-sejenis, efisiensi injeksi pembawa dari emitor ke basis terutama dipengaruhi oleh perbandingan pengotoran di antaran emitor dan
basis, yang berarti basis harus dikotori ringan untuk mendapatkan efisiensi injeksi yang tinggi, membuat resistansioya relatif tinggi. Sebagai tambahan, pengotoran basis yang lebih tinggi juga memperbaiki karakteristik seperti tegangan mula dengan membuat basis lebih sempit. Pembedaan tingkat komposisi dalam basis, misalnya dengan menaikkan jumlah germanium secara progresif pada transistor SiGe,
menyebabkan gradien dalam celah-jalur di basis netral (ditunjukkan sebagai ), memberikan medan terpatri di dalam yang membantu pengangkutan elektron melewati basis. Komponen alir tersebut membantu pengangkutan sebaran normal, menaikkan respons frekuensi transistor dengan memperpendek waktu pemindahan melewati basis. Dua HBT yang paling sering digunakan adalah silikon-germanium dan aluminium arsenid, tetapi
jenis semikonduktor lain juga bisa digunakan untuk struktur HBT. Struktur HBT biasanya dibuat dengan teknik epitaksi, seperti epitaksi fase uap logam-organik dan epitaksi sinar molekuler.
Transistor dwikutub mempunyai lima daerah operasi yang berbeda, terutama dibedakan oleh panjar yang diberikan:
Walaupun daerah-daerah tersebut didefinisikan dengan baik untuk tegangan yang cukup besar, mereka bertumpang tindih jika tegangan panjar yang dikenakan terlalu kecil (kurang dari beberapa ratus milivolt).
Diagram disamping menunjukkan transistor NPN disambungkan ke dua sumber tegangan. Untuk membuat transistor menghantar arus yang kentara dari C ke E, formula_7 harus diatas harga minimum yang sering disebut sebagai "tegangan potong". Tegangan potong biasanya kira-kira 600 mV untuk BJT silikon pada suhu ruang, tetapi ini juga bisa berbeda-beda bergantung pada tipe transistor dan teknik pemanjaran. Tegangan yang dikenakan ini
membuat pertemuan P-N bagian bawah berubah menjadi hidup dan memungkinkan aliran elektron dari emitor ke basis. Pada moda aktif, medan listrik yang terdapat di antara basis dan kolektor (disebabkan oleh formula_8) akan menyebabkan mayoritas elektron untuk melintasi pertemuan P-N bagian atas menuju ke kolektor untuk membentuk arus kolektor formula_9. Elektron yang tertinggal bergabung kembali dengan
lubang yang merupakan pembawa mayoritas pada basis sehingga menimbulkan arus melalui sambungan basis untuk membentuk arus basis, formula_10. Seperti yang diperlihatkan pada diagram, arus emitor formula_11, adalah arus transistor total, yang merupakan penjumlahan arus saluran lainnya formula_12. Pada diagram, tanda panah menunjukkan arah dari arus konvensional, aliran elektron mengalir berlawanan dengan tanda panah. Pada
moda aktif, perbandingan dari arus kolektor-ke-basis dengan arus basis disebut dengan "penguatan arus DC". Pada perhitungan, harga dari penguatan arus DC disebut dengan formula_13, dan harga penguatan arus AC disebut dengan formula_14. Walaupun begitu, ketika cakupan frekuensi tidak diperhitungkan, simbol formula_15 sering digunakan. Perlu diperhatikan bahwa arus emitor berhubungan dengan formula_7 secara eksponensial. Pada
suhu ruang, peningkatan formula_7 sebesar kurang-lebih 60 mV meningkatkan arus emitor dengan faktor 10 kali lipat. Kerena arus basis kurang lebih sebanding dengan arus kolektor dan emitor, ini juga berubah dengan fungsi yang sama. Untuk transistor PNP, secara umum cara kerjanya adalah sama, kecuali polaritas tegangan panjar yang dibalik dan fakta bahwa pembawa muatan mayoritas
adalah lubang elektron. Diagram menunjukkan representasi skematik dari transistor PNP terhubung ke dua sumber tegangan. Untuk membuat transistor perilaku yang cukup saat ini (di urutan 1 mA) dari E ke C, VEB harus di atas nilai minimal kadang-kadang disebut sebagai cut-in tegangan. Cut-tegangan biasanya sekitar 650 mV untuk BJTs silikon pada suhu kamar tetapi dapat berbeda tergantung pada
jenis transistor dan biasing nya. Tegangan yang diberikan ini menyebabkan PN junction atas untuk 'turn-on' yang memungkinkan aliran lubang dari emitor ke basis. Dalam modus aktif, medan listrik yang ada antara emitor dan kolektor (disebabkan oleh VCE menyebabkan sebagian besar lubang ini untuk menyeberangi rendah pn ke kolektor untuk membentuk arus kolektor IC). Sisa dari lubang bergabung
kembali dengan elektron, operator mayoritas di dasar, membuat arus melalui sambungan basis untuk membentuk arus basis, IB. Seperti yang ditunjukkan dalam diagram, arus emitor,IE, adalah total transistor saat ini, yang merupakan jumlah arus terminal lainnya "(yaitu, IE = IB + IC)".
Dalam diagram, panah mewakili titik saat ini dalam arah arus konvensional- aliran lubang adalah dalam arah yang sama dari panah karena lubang membawa muatan listrik positif. Dalam modus aktif, rasio arus kolektor dengan arus basis disebut gain arus DC. Gain ini biasanya 100 atau lebih, tetapi desain sirkuit yang kuat tidak bergantung pada nilai yang tepat. Nilai gain ini untuk
sinyal DC disebut sebagai HFE, dan nilai gain ini untuk sinyal AC disebut sebagai HFE. Namun, ketika tidak ada rentang frekuensi tertentu yang menarik, simbol beta digunakan.
Hal ini juga harus dicatat bahwa arus emitor berhubungan dengan VEB secara eksponensial. Pada suhu kamar, peningkatan VEB oleh sekitar 60 mV meningkatkan arus emitor dengan faktor 10. Karena arus basis adalah sekitar sebanding dengan kolektor dan emitor arus, mereka berbeda dalam cara yang sama.