Power-electronics-bjt

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パワーエレクトロニクス-BJT

バイポーラジャンクショントランジスタ(BJT)は、2つの半導体によって作られた接点に依存して動作するトランジスタです。 スイッチ、アンプ、またはオシレーターとして機能します。 動作には2種類の電荷キャリア(正孔と電子)が必要なため、バイポーラトランジスタとして知られています。 正孔はP型半導体の主要な電荷キャリアを構成し、電子はN型半導体の主要な電荷ベアラです。

BJTのシンボル

BJTシンボル

BJTの構造

BJTには、背中合わせに接続され、共通の領域B(ベース)を共有する2つのP-N接合があります。 これにより、ベース、コレクタ、エミッタのすべての領域でコンタクトが作成されます。 PNPバイポーラトランジスタの構造を以下に示します。

BJT構造

上記のBJTは、背中合わせに接続された2つのダイオードで構成されているため、準中性と呼ばれる領域が枯渇します。 エミッタ、ベース、コレクタの準中立の幅は、上記でW〜[.small]#E#〜 '、W〜[.small]#B#〜'、W〜[.small]#C#〜 'として示されています。 彼らは次のように取得されます-

エミッタ、ベース、コレクタの電流の従来の符号は、それぞれ_I〜[.small]#E#〜 I〜[.small]#B#〜 I〜[.small]#C#〜_で示されます。 したがって、正の電流がコレクタまたはベースの接点に接触すると、コレクタおよびベースの電流は正になります。 さらに、電流がエミッタ接点を離れると、エミッタ電流は正になります。 したがって、

コレクタおよびエミッタに対してベース接点に正の電圧が印加されると、ベース-コレクタ電圧およびベース-エミッタ電圧が正になります。

簡単にするために、V〜[.small]#CE#〜はゼロであると想定されています。

電子の拡散はエミッタからベースに起こり、正孔の拡散はベースからエミッタに始まります。 電子がベースコレクターの枯渇した領域に到達すると、電場によってその領域を掃引されます。 これらの電子はコレクタ電流を形成します。

BJTが順方向アクティブモードでバイアスされる場合、総エミッタ電流は、電子拡散電流(I〜[.small]#E、n#〜)、正孔拡散電流(I〜[.small] #E、p#〜)およびベースエミッタ電流。

総コレクター電流は、電子拡散電流(I〜[.small]#E、n#〜)からベース再結合電流(I〜[.small]#r、B#〜)を差し引いたものです。

ベース電流の合計_I〜[.small]#B#〜は、正孔拡散電流(_I〜[.small]#E、p#〜)、ベース再結合電流(I〜[.small] #r、B#〜)および空乏層のベース-エミッタ再結合電流(I〜[.small]#r、d#〜)。

輸送係数

これは、コレクタ電流とエミッタ電流の比によって与えられます。

キルヒホッフの電流の法則を適用すると、ベース電流はエミッタ電流とコレクタ電流の差によって与えられることがわかります。

電流ゲイン

これは、ベース電流に対するコレクタ電流の比率によって与えられます。

上記は、BJTが電流増幅を生成する方法を説明しています。 コレクタ電流がエミッタ電流にほぼ等しい場合、輸送係数(α)は1に近づきます。 したがって、電流ゲイン(β)は1より大きくなります。

さらなる分析のために、輸送因子(α)は、エミッター効率(γ〜[.small]#E#〜)と基本輸送因子(α〜[.small]#T#〜)および再結合因子の積として書き換えられます。空乏層の(δ〜[.small]#r#〜)。 次のように書き換えられます-

以下は、議論されているエミッタ効率、ベース輸送係数、空乏層再結合係数の要約です。

エミッター効率

基本輸送係数

空乏層の再結合係数