Seri bağlı iki diyot neden BJT olarak davranmıyor?

Sorunun bir başka şekli ise: İki diyotun tellerle (pn-np) birleştirilmesi transistör eşdeğeri olur mu?

Eşdeğer olmadığını okudum ama neden?

Birçok kişi, bu sorunun cevabının BJT transistörlerinde Baz bölgenin genişliği ile ilgili olduğunu düşünüyor - bu yanlış. Cevap oldukça uzadı. Eğer alt satırda istiyorsanız, "Zor Soru" bölümünden başlayarak okuyabilirsiniz.

Bu resimdeki gibi bir şey yüzünden bu soruyu sormaya başladığınızı düşünüyorum:

Bu, BJT'nin temellerini öğretmenin standart bir uygulamasıdır, ancak yarı iletken teorisine aşina olmayan bir kişiyi ayrıntılarıyla karıştırabilir.

Sorunuzu kabul edilebilir bir düzeyde cevaplamak için, PN diyotun çalışma prensiplerini bildiğinizi varsaymalıyım. Bu referans PN bağlantılarının ayrıntılı bir tartışmasını içerir.

Cevap, NPN transistörüyle ilgilidir, fakat aynı zamanda uygun polarite değişikliklerinden sonra PNP transistörleri için de geçerlidir.

İleri-aktif çalışma modunda NPN:

BJT transistörünün en "faydalı" çalışma modu "ileri aktif" olarak adlandırılır:

NPN şu durumlarda ileri etkin moddadır:

• $V_{BE}\approx 0.6V$
• $V_{CB}>0$

$I_{E_n}$$I_{B1}=I_{E_p}$$n^{++}$$p$

Vericiye enjekte edilen deliklerin Baz elektrotundan (Baz akımı) temin edildiğini, Baz'a enjekte edilen elektronların Verici elektrodundan (Verici akımı) beslendiğini unutmayın. Bu akımlar arasındaki oran BJT'yi akım yükseltici bir cihaz yapan şeydir - Baz terminalindeki küçük akım Emitter terminalinde çok daha yüksek bir akıma neden olabilir. Konvansiyonel akım amplifikasyonu, Toplayıcı-Baz akım akımı oranı olarak tanımlanır, ancak herhangi bir akım amplifikasyonunu mümkün kılan yukarıdaki akımlar arasındaki orandır.

$I_C$

Şimdi, eğer Emitter'den enjekte edilen tüm bu elektronlar, başka etkilere maruz kalmadan ters önyargılı Baz-Kollektör kavşağına yayılabilirse - Baz bölgenin genişliğine hiç bir önemi yoktu. Bununla birlikte, Baz'da bir rekombinasyon oluyor.

$I_{B2}$

Yukarıdaki, Baz bölgeden difüzyon sırasında daha fazla elektronun yeniden birleşmesi, transistörün akım kazancının azalması anlamına gelir. İşlevsel bir transistör sağlamak için rekombinasyonu en aza indirmek üreticiye kalmıştır.

Rekombinasyon oranlarını etkileyen birçok faktör vardır, ancak en önemlilerinden biri Baze genişliğidir. Baz ne kadar geniş olursa, enjekte edilen elektronun Baz boyunca yayılmasının o kadar uzun sürdüğü, bir delikle buluşma ve yeniden birleşme şansı o kadar yüksek olur. Üreticiler BJT'leri çok kısa bir Tabe ile yapma eğilimindedir.

Öyleyse neden iki PN diyotu arka arkaya tek bir NPN olarak işlev göremiyor:

Yukarıdaki tartışma, Temel'in neden kısa olması gerektiğini açıkladı. PN diyotlar (genellikle) bu kısa bölgelere sahip değildir, bu nedenle rekombinasyon oranı çok yüksek olacak ve mevcut kazanç yaklaşık olarak bir birlikte olacaktır. Ne anlama geliyor? "Verici" terminalindeki akımın "Baz" terminalindeki akıma eşit olacağı ve "Kollektör" deki akımın sıfır olacağı anlamına gelir:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Diyotlar, tek bir BJT değil, bağımsız cihazlar olarak çalışıyor!

Zor bir soru:

$p$

Bu sorunun cevabı daha zordur, çünkü “hayır, BJT'nin tabanı çok kısa” dır.

Bu yaklaşımın davranışlarda tek bir NPN transistörüne benzer iki diyot yapmayacağı ortaya çıktı. Bunun nedeni, metal ve yarı iletkenlerin temas ettiği diyotun metal temasında, tüm aşırı elektronların, temas tarafından sağlanan "delikler" ile yeniden birleşmesidir. Metaller deliklere sahip olmadığından olağan bir rekombinasyon değildir, ancak ince ayrım o kadar önemli değildir - elektronlar metale girdiğinde, transistör işlevselliği elde edilemez.

Yukarıdaki noktayı anlamanın alternatif yolu, Kollektör Bazlı diyotun ters taraflı, ancak hala yüksek akım ilettiğini fark etmektir. Bu çalışma modu, ters önyargı altında göz ardı edilebilecek akımları ileten bağımsız PN diyotlarıyla elde edilemez. Bu kısıtlamanın nedeni aynı - ileri eğimli diyotun P tarafındaki fazla elektronlar, "BJT benzeri diyot konfigürasyonunda" metal tel üzerinden ters eğimli diyotun P tarafına süpürülmemelidir. Bunun yerine, diyotların ortak terminaline voltaj önyargısı sağlayan güç kaynağına süpürülürler.

Yukarıdaki iki paragraf için daha titiz bir akıl yürütme sağlamak isteyen bir takip sorusu vardı. Cevap, metal yarı iletken arayüzleriyle ilgilidir ve burada bulunabilir .

Yukarıdakilerin anlamı, Baz bölgenin genişliğinin tartışılmasının, BJT transistörlerinin etkinliğinin tartışılması ile ilgili olduğudur ve BJT'nin yerine iki arka arkaya PN diyotunun tartışılmasıyla tamamen alakasızdır.

Özet:

İki arka arkaya PN diyotu, tek bir BJT olarak işlev göremez, çünkü transistörün işlevselliği, yalnızca yarı iletken, Temel bölge gerektirir. Bu yolda bir metal (bir arka arkaya iki diyotun temsil ettiği şey) ortaya çıkarıldığında, BJT işlevselliği mümkün olmaz.

Hayır. İki arka arkaya diyot bir transistör DEĞİLDİR. PNP veya NPN sandviçini sadece iki diyottan ziyade transistör yapan özellik, temel katmanın çok ince olmasıdır. Yarı iletken fiziği terimlerinde, tabanda iki ayrı tükenme bölgesi yoktur. İki kavşağın tükenme bölgeleri, transistörün özel özelliklerine sahip olması için gerekli olan baz üstüste biner.

Vikipedi'den

Transistörler, azınlık şirketlerinin yaşayabileceği ortak bir bölgeyi paylaşan iki diyot (P – N kavşak) olarak düşünülebilir. Bir PNP BJT, bir N-tipi katot bölgesini paylaşan iki diyot ve bir N-tipi anot bölgesini paylaşan iki diyot gibi çalışacaktır. İki diyotun tellerle bağlanması, bir transistör yapmaz, çünkü azınlık taşıyıcılar bir P-N bağlantısından diğerine tel üzerinden geçemez.

Temel olarak, yarı iletkenlerin doğrudan bağlanması gerekir.

Vakum tüpleri için eşdeğer soru hakkında düşünmeye değer olabilir. Neden arka arkaya iki diyot tüpü triyot işlevi göremiyor? Bunun cevabı, bir üçlünün düzgün çalışması için, katod tarafından yayılan elektronların çoğunun, anoda ulaşmak için ızgaranın ağından geçmesi gerektiğidir. İki diyot tüpünü birbirine bağladıysanız ve aralarındaki bağlantıyı bir ızgara olarak adlandırdıysanız ya da bir üçlünün ızgarasını ızgara yerine katı bir folyo parçası haline getirdiyseniz, tüm elektronlar ızgaraya kadar uzanır ve dururdu. orada, anottan geri almak için yeniden yayılmak yerine şebekenin içine akıyor. Bir triyotun doğru çalışması için, elektronların momentumunun, tam olarak ızgara ve anot arasındaki potansiyelden daha fazla tarafından yönlendirilen ızgara boyunca taşınması için bir fırsat olmalıdır.

Bir yarı iletken transistördeki oyunda fiziksel etkiler farklıdır, ancak akımın, aksi takdirde ortada dışarı çeken teli atlayabilmesi gerektiği temel fikri aynı kalır.

Bu, zaten kabul edilmiş bir cevabın çok azaltılmış bir versiyonudur.

Metal, yarı iletkenden farklı özelliklere sahiptir, bu nedenle iki N'yi tek bir N ile birleştirmeyecektir. İki diyot, bir NPN bileşeni olmayan bir PN-metal-NP bileşeni olacaktır. (PNP için tam tersi)

(Eğer bir transistörün tabanını ince bir metal levha ile keserseniz, çalışmayı durduracaktır.)

Bir BJT difüzyon prensibine dayanır (azınlık yük taşıyıcıları).

Yalnızca tabanın kalınlığı difüzyon uzunluğu sırasına sahipse çalışır .

Bu, iki ayrı diyot bağlanarak gerçekleştirilemez.

Hayır, çünkü bir transistörün yapılabilmesi için verici ve toplayıcı arasında sadece ince bir katmana ihtiyaç vardır, ancak 2'yi arka arkaya bağladığınızda diyotlar elektronların girmesi zor olacak kalın bir katman sağlayacaktır

Temel olarak, diyotlardan biri, baz vericideki veya kollektördeki (herhangi bir konfigürasyonda 0.7) voltaj farkı nedeniyle kapanacaktır . Daha yakın bir yaklaşım bir zener ve iki diyot olacaktır, ancak yine de bir transistör veya işe yarar bir şey olarak çalışmayacaktır. Açıklamak için çok kötüyüm, ancak cevabı, diyotlardaki voltaj düşüşünü nasıl ortadan kaldıracağımızı , kitaplarda nadiren bulunan ancak son derece önemli bir şeyi anlamada bulunabilir. Şimdi, bir sinyale bağlı bir diyotla paralel bir 0.7V pil hayal etmeye çalışın, sonra 0'dan başlayıp 0'da çökecektir (tipik -0.7 değil). Bundan daha fazlası var ama sadece seni bir yere yönlendirmeye çalışıyorum.