Bipolar tranzistorning ulanish sxemalari

BTda elektrodlar uchta bo„lgani sababli, uch xil ulanish sxemalari mavjud: umumiy baza (UB); umumiy emitter (UE); umumiy kollektor (UK) (4.2-rasm).
a) b) d)
4.2-rasm. BTning statik rejimda umumiy baza (a), umumiy emitter (b) va umumiy kollektor (d) ulanish sxemalari.
Bunda BT elektrodlaridan biri sxemaning kirish va chiqish zanjirlari uchun umumiy, uning o„zgaruvchan tok (signal) bo„yicha potensiali esa nolga teng qilib olinadi. BTning 4.2-rasmda keltirilgan ulanish sxemalari aktiv rejimga mos.
BTning elektr signallar quvvatini kuchaytirish imkoniyati uning energetik diagrammasida yaqqol ko„rinadi. Diagramma elektron va kovaklarning tuzilmada egallagan o„rni bilan potensial energiyalarining bog„liqligini ko„rsatadi.
Dreyfsiz n-p-n tuzilmali BT energetik diagrammasi 4.3a-rasmda ko„rsatilgan. Elektronlarning potensial energiyasi (o„tkazuvchanlik zo- nasi tubi energiyasi WC) n – yarimo„tkazgichda kichik va p – yarimo„tkazgichda katta. Kovaklar potensial energiyasi (valent zona shipi energiyasi WV), aksincha, n – yarimo„tkazgichda katta va p – yarimo„tkazgichda kichik.
Elektronlarning emitterdan yoki kollektordan bazaga o„tishida potensial barer balandligi elektronlarning p- va n - yarimo„tkaz- gichlardagi potensial energiyalari ayirmasiga teng bo„lgan mos potensial to„siqlarni yengib o„tishi bilan bog„liq. Kovakning bazadan (p – yarim- o„tkazgichdan) emitterga yoki kollektorga o„tishida potensial barer ba- landligi elektronlar uchun o„tkazuvchanlik zonadagi potensial barer kattaligiga teng potensial barerni yengib o„tish bilan bog„liq.
Muvozanat holatda Fermi sathi tuzilmaning barcha elementlari uchun bir xil, ya‟ni elektronni emitterdan bazaga o„tkazish uchun sarf- lanadigan ish, elektronni bazadan kollektorga o„tkazishda ajraladigan energiyaga teng bo„ladi. Emitter va kollektor orasida elektronlarning uzluksiz almashinuvi, tabiiyki, butun tuzilma energiyasining o„zgari- shiga olib kelmaydi. Elektron emitterdan kollektorga hamda kovak kol- lektordan emitterga o„tganda energiya balansi buzilmaydi.
EO„ga to„g„ri siljitish, KO„ga esa teskari siljitish berilganda, emitter – baza potensial barer pasayadi, kollektor – baza potensial barer esa ortadi. Energetik diagramma 4.3b-rasmda keltirilgan ko„rinishga ega bo„ladi.
O„tishlarga berilgan kuchlanishlar natijasida tuzilmada energiya balansi o„zgaradi. Emitter sohasi Fermi kvazisathining yuqoriga siljishi va potensial barerning mos kamayishi, elektronni EO„dan o„tkazish uchun zarur ishning kamayishini anglatadi. Xuddi shu vaqtda kollektor
sohasi Fermi kvazisathining pastga siljishi va KO„ potensial barerining ortishi, elektronni bazadan kollektorga o„tishda ajralib chiqadigan ener- giyaning ortishini anglatadi. Agar vaqt birligi ichida kollektorga o„tuv- chi elektronlar soni, xuddi shu vaqt davomida, emitterdan bazaga o„tuv- chi elektronlar soniga, hech bo„lmaganda, kattalik darajasi bo„yicha teng bo„lsa, elektronlarni bazaga injeksiyalash uchun sarflanadigan quvvat, ushbu elektronlar kollektorga o„tganda ajraladigan quvvatga nisbatan kichik bo„ladi.
b)
4.3-rasm. n – p – n turli dreyfsiz BTning muvozanat holatdagi (a) va aktiv rejimdagi (b) energetik diagrammalari.
Ushbu ortiqcha quvvat chiqish zanjiri elektr toki quvvatidek namoyon bo„ladi. Yuqorida ko„rib o„tilganlar BTda quvvat kuchaytirilishining fizik mohiyatini belgilaydi. Bazadan kollektorga yo„nalgan elektronlar oqimi emitterdan bazaga oquvchi ushbu zarrachalar oqimi bilan bir xil bo„lishi uchun, baza sohasi kengligi yetarlicha kichik va elektronlarning rekombi- natsiya hisobiga yo„qolishi kam bo„lmog„i kerak.
Kovak kollektordan emitterga o„tganda energiya balansi, albatta, shundayligicha qoladi. Lekin kollektor sohada kovaklar konsentratsiyasi emitterdagi elektronlar kontentratsiyasiga nisbatan juda kichik bo„lgani sababli, birlik vaqt davomida kollektordan emitterga o„tuvchi kovaklar soni elektronlarning emitterdan kollektorga o„tishiga nisbatan mos marta kam bo„ladi. Kovaklar o„tishi hisobiga quvvat bo„yicha yutug„, elek- tronlar o„tishi hisobiga quvvatdagi yutug„ga nisbatan, inobatga olmasa bo„ladigan darajada kam bo„ladi.
p – n – p tuzilmali BTlarda esa quvvat bo„yicha yutug„ning asosiy qismi kovaklarning emitterdan kollektorga o„tishi hisobiga bo„ladi.
Elektronlarning kollektordan emitterga o„tishi quvvat kuchaytirishda inobatga olmasa bo„ladigan darajada kam bo„ladi.
Tranzistorlarda quvvat o„zgartirishning ba‟zi tomonlari gidrodi- namik energiyani o„zgartirish jarayoniga o„xshab ketadi. Emitter va kollektor sohalarni do„nglik bilan ajratilgan ikkita suv havzasiga o„x- shatish mumkin. Tranzistor tuzilmaning muvozanat holatiga, gidrogeo- loglar tili bilan aytganda, yuqori va pastki tub sathlari bir xil va do„nglik sathidan pastda yotgan holat to„g„ri keladi. EO„dagi to„g„ri va KO„dagi teskari siljishga yuqori tub sathi do„nglik sathiga nisbatan yuqori ko„tarilgan, tubning pastki sathi esa, aksincha, sezilarli pasaytirilgan holat to„g„ri keladi. Yuqori suv havzadagi suv do„nglikdan oshib o„tadi va qisman filtratsiya va bug„lanish hisobiga kamayishiga qaramasdan (elektronlarning bazada rekombinatsiya bo„lishi hisobiga kamayishi), ikkinchi suv havzasi chegarasigacha yetib boradi. Bu yerda, u pastki tub sathiga nisbatan katta potensial energiya zaxirasiga ega bo„ladi va sharshara sifatida oqib, jamg„arilgan energiyani ajratish uchun gidrotur- bina o„rnatishni taqozo qiladi. Tranzistorlarda bunday turbinalar vazifa- sini kollektor zanjirining yuklama elementlari bajaradi.
p–n–p tuzilmali tranzistorlarda barcha jarayonlar yuqoridagilarga o„x- shash bo„ladi, faqat ishchi suyuqlik rolini elektronlar emas, kovaklar bajaradi. Dreyfli tranzistorlar baza sohasida kiritmalar notekis taqsimlangan bo„lgani uchun elektr o„tish bazaning butun kengligini egallaydi. n–p–n tuzilmali dreyfli tranzistor energetik diagrammasi 4.4-rasmda keltirilgan.
4.4-rasm. n–p–n turli dreyfli BTning aktiv rejimdagi energetik diagrammasi.
Bunday tranzistorda baza sohasi do„nglikdan emas, balki kollektor tomonga og„gan tekislikdan iborat. Elektronlarning bazadan o„tishi diffuziya
bilan dreyf hisobiga amalga oshadi. Gidrodinamik o„xshatishda suyuqlikning suv havzalar orasidagi harakati nafaqat gidrodinamik bosim ostida, balki ko„proq gidrostatik bosim ostida yuz berishini anglatadi. Suv o„tish tezligi ortadi, o„tishdagi yo„qotishlar esa kamayadi.
Quvvat o„zgartirish jarayonlarini miqdor jihatdan ifodalash uchun, bazaga injeksiyalanuvchi elektronlar oqimi va KO„ chegarasidagi ushbu zarrachalar oqimi orasidagi bog„lanishni aniqlash kerak. Bu o„z navbatida BT elektrodlar toklarini va turli ish rejimlarida ular orasidagi bog„liqlikni aniqlashdan iborat ekanligini anglatadi.
|