Transistor sambungan bipolar (BJT) dinamai karena operasinya melibatkan konduksi oleh dua pembawa:elektron dan lubang dalam kristal yang sama. Transistor bipolar pertama ditemukan di Bell Labs oleh William Shockley, Walter Brattain, dan John Bardeen pada akhir tahun 1947 sehingga tidak dipublikasikan sampai tahun 1948. Jadi, banyak teks berbeda mengenai tanggal penemuan. Brattain membuat germanium transistor kontak titik , memiliki beberapa kemiripan dengan dioda kontak titik. Dalam sebulan, Shockley memiliki transistor sambungan yang lebih praktis , yang kami jelaskan dalam paragraf berikut. Mereka dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisika pada tahun 1956 untuk transistor.
Transistor sambungan bipolar yang ditunjukkan pada Gambar di bawah (a) adalah sandwich semikonduktor tiga lapis NPN dengan emitor dan kolektor di ujungnya, dan dasar diantara. Seolah-olah lapisan ketiga ditambahkan ke dioda dua lapisan. Jika ini adalah satu-satunya persyaratan, kami akan memiliki tidak lebih dari sepasang dioda back-to-back. Bahkan, jauh lebih mudah untuk membangun sepasang dioda yang saling membelakangi. Kunci pembuatan transistor sambungan bipolar adalah membuat lapisan tengah, basis, setipis mungkin tanpa memendekkan lapisan luar, emitor, dan kolektor. Kita tidak bisa terlalu menekankan pentingnya daerah dasar tipis.
Perangkat pada Gambar di bawah (a) memiliki sepasang sambungan, emitor ke basis dan basis ke kolektor, dan dua daerah deplesi.
(a) transistor bipolar sambungan NPN. (b) Terapkan bias balik pada sambungan basis kolektor.
Merupakan kebiasaan untuk membalikkan bias sambungan basis-kolektor dari transistor sambungan bipolar seperti yang ditunjukkan pada (Gambar di atas (b). Perhatikan bahwa ini meningkatkan lebar daerah penipisan. Tegangan bias balik bisa beberapa volt hingga puluhan volt untuk sebagian besar transistor. Tidak ada aliran arus, kecuali arus bocor, di rangkaian kolektor.
Pada Gambar di bawah (a), sumber tegangan telah ditambahkan ke rangkaian basis emitor. Biasanya kita membias maju persimpangan emitor-basis, mengatasi penghalang potensial 0,6 V. Hal ini mirip dengan forward biasing dioda sambungan. Sumber tegangan ini harus melebihi 0,6 V agar pembawa mayoritas (elektron untuk NPN) mengalir dari emitor ke basis menjadi pembawa minoritas dalam semikonduktor tipe-P.
Jika daerah basis tebal, seperti pada sepasang dioda back-to-back, semua arus yang masuk ke basis akan mengalir keluar dari kabel basis. Dalam contoh transistor NPN kami, elektron yang meninggalkan emitor ke basis akan bergabung dengan lubang di basis, memberikan ruang bagi lebih banyak lubang untuk dibuat di terminal baterai (+) di basis saat elektron keluar.
Namun, alasnya dibuat tipis. Beberapa pembawa mayoritas di emitor, disuntikkan sebagai pembawa minoritas ke basis, sebenarnya bergabung kembali. Lihat Gambar di bawah (b). Beberapa elektron yang disuntikkan oleh emitor ke basis transistor NPN jatuh ke dalam lubang. Juga, beberapa elektron yang memasuki basis mengalir langsung melalui basis ke terminal baterai positif. Sebagian besar arus emitor elektron berdifusi melalui basis tipis ke kolektor. Selain itu, modulasi arus basis yang kecil menghasilkan perubahan arus kolektor yang lebih besar. Jika tegangan basis turun di bawah kira-kira 0,6 V untuk transistor silikon, arus kolektor-emitor yang besar berhenti mengalir.
Transistor bipolar sambungan NPN dengan basis kolektor bias terbalik:(a) Menambahkan bias maju ke sambungan basis-emitor, menghasilkan (b) arus basis kecil dan arus emitor dan kolektor besar.
Pada Gambar di bawah ini kita melihat lebih dekat mekanisme amplifikasi saat ini. Kami memiliki pandangan yang diperbesar dari transistor persimpangan NPN dengan penekanan pada daerah basis tipis. Meskipun tidak diperlihatkan, kami berasumsi bahwa sumber tegangan eksternal 1) bias maju pada sambungan emitor-basis, 2) bias mundur pada sambungan basis-kolektor. Arus, meninggalkan emitor ke terminal baterai (-). Aliran arus basis sesuai dengan arus yang memasuki terminal basis dari terminal baterai (+).
Disposisi elektron yang memasuki basa:(a) Hilang karena rekombinasi dengan lubang basa. (b) Mengalir keluar lead base. (c) Sebagian besar menyebar dari emitor melalui basis tipis ke daerah penipisan basis-kolektor, dan (d) dengan cepat disapu oleh medan listrik daerah penipisan kuat ke kolektor.
Pembawa mayoritas dalam emitor tipe-N adalah elektron, menjadi pembawa minoritas ketika memasuki basis tipe-P. Elektron-elektron ini menghadapi empat kemungkinan nasib memasuki basa tipe-P tipis. Beberapa pada Gambar di atas (a) jatuh ke dalam lubang di pangkalan yang berkontribusi pada aliran arus basis ke terminal baterai (+). Tidak diperlihatkan, lubang di basis dapat berdifusi ke emitor dan bergabung dengan elektron, berkontribusi pada arus terminal basis. Sedikit di (b) mengalir melalui alas ke terminal baterai (+) seolah-olah alasnya adalah resistor. Baik (a) dan (b) berkontribusi pada aliran arus basis yang sangat kecil. Arus basis biasanya 1% dari arus emitor atau kolektor untuk transistor sinyal kecil. Sebagian besar elektron emitor berdifusi tepat melalui basa tipis (c) ke daerah penipisan basis-kolektor. Perhatikan polaritas daerah penipisan yang mengelilingi elektron di (d). Medan listrik yang kuat menyapu elektron dengan cepat ke kolektor. Kekuatan medan sebanding dengan tegangan baterai kolektor. Jadi 99% dari arus emitor mengalir ke kolektor. Ini dikendalikan oleh arus basis, yaitu 1% dari arus emitor. Ini adalah potensi keuntungan saat ini sebesar 99, rasio IC /IB , juga dikenal sebagai beta, .
Sihir ini, difusi 99% pembawa emitor melalui basis, hanya mungkin jika basisnya sangat tipis. Apa yang akan menjadi nasib pembawa minoritas basis di basis 100 kali lebih tebal? Orang akan mengharapkan tingkat rekombinasi, elektron yang jatuh ke dalam lubang, menjadi jauh lebih tinggi. Mungkin 99%, bukannya 1%, akan jatuh ke dalam lubang, tidak pernah sampai ke kolektor. Poin kedua yang harus dibuat adalah bahwa arus basis dapat mengontrol 99% arus emitor, hanya jika 99% arus emitor berdifusi ke kolektor. Jika semuanya mengalir keluar dari pangkalan, tidak ada kontrol yang mungkin dilakukan.
Fitur lain akuntansi untuk melewati 99% elektron dari emitor ke kolektor adalah bahwa transistor persimpangan bipolar nyata menggunakan emitor kecil yang didoping berat. Konsentrasi tinggi elektron emitor memaksa banyak elektron untuk berdifusi ke basis. Konsentrasi doping yang lebih rendah di basis berarti lebih sedikit lubang yang berdifusi ke emitor, yang akan meningkatkan arus basis. Difusi pembawa dari emitor ke basis sangat disukai.
Basis tipis dan emitor yang didoping berat membantu menjaga efisiensi emitor tinggi, 99% misalnya. Ini sesuai dengan pemisahan arus emitor 100% antara basis sebagai 1% dan kolektor sebagai 99%. Efisiensi emitor dikenal sebagai =IC /IE .
Transistor persimpangan bipolar tersedia sebagai perangkat PNP dan NPN. Kami menyajikan perbandingan keduanya pada Gambar di bawah ini. Perbedaannya terletak pada polaritas sambungan dioda emitor basis, sebagaimana ditunjukkan oleh arah panah simbol skematik emitor. Ini menunjuk ke arah yang sama dengan panah anoda untuk dioda persimpangan, di sepanjang aliran arus. Lihat sambungan dioda, Gambar sebelumnya. Titik panah dan batang sesuai dengan semikonduktor tipe-P dan tipe-N, masing-masing. Untuk emitor NPN dan PNP, panah menunjuk menjauh dan menuju basis masing-masing. Tidak ada panah skematis pada kolektor. Namun, sambungan basis-kolektor memiliki polaritas yang sama dengan sambungan basis-emitor dibandingkan dengan dioda. Perhatikan, kita berbicara tentang dioda, bukan catu daya, polaritas.
Bandingkan transistor NPN di (a) dengan transistor PNP di (b). Perhatikan arah panah emitor dan polaritas suplai.
Sumber tegangan untuk transistor PNP dibalik dibandingkan dengan transistor NPN seperti yang ditunjukkan pada Gambar di atas. Persimpangan basis-emitor harus dibias maju dalam kedua kasus. Basis pada transistor PNP bias negatif (b) dibandingkan dengan positif (a) untuk NPN. Dalam kedua kasus, sambungan basis-kolektor dibias mundur. Catu daya kolektor PNP negatif dibandingkan dengan positif untuk transistor NPN.
Transistor sambungan bipolar:(a) penampang perangkat diskrit, (b) simbol skematik, (c) penampang sirkuit terpadu.
Perhatikan bahwa BJT pada Gambar di atas (a) memiliki doping berat di emitor seperti yang ditunjukkan oleh notasi N+. Basis memiliki tingkat P-dopan yang normal. Basisnya jauh lebih tipis daripada tampilan penampang yang tidak berskala. Kolektor didoping ringan seperti yang ditunjukkan oleh notasi N-. Kolektor perlu didoping ringan sehingga sambungan kolektor-basis akan memiliki tegangan tembus yang tinggi. Ini diterjemahkan menjadi tegangan catu daya kolektor yang diijinkan tinggi. Transistor silikon sinyal kecil memiliki tegangan tembus 60-80 V. Padahal, itu bisa mencapai ratusan volt untuk transistor tegangan tinggi. Kolektor juga perlu didoping berat untuk meminimalkan kerugian ohmik jika transistor harus menangani arus tinggi. Persyaratan yang bertentangan ini dipenuhi dengan mengoleskan kolektor lebih banyak di area kontak logam. Kolektor di dekat basis didoping ringan dibandingkan dengan emitor. Doping berat di emitor memberikan basis emitor perkiraan tegangan tembus 7 V yang rendah dalam transistor sinyal kecil. Emitor yang didoping berat membuat sambungan emitor-basis memiliki karakteristik seperti dioda zener dalam bias terbalik.
BJT mati , sepotong wafer semikonduktor yang diiris dan dipotong dadu, dipasang kolektor ke kotak logam untuk transistor daya. Artinya, kasing logam terhubung secara elektrik ke kolektor. Sebuah mati sinyal kecil dapat dienkapsulasi dalam epoksi. Dalam transistor daya, kabel ikatan aluminium menghubungkan basis dan emitor ke kabel paket. Transistor sinyal kecil mati dapat dipasang langsung ke kabel utama. Beberapa transistor dapat dibuat pada satu cetakan yang disebut sirkuit terpadu . Bahkan kolektor mungkin terikat pada timah alih-alih kasing. Sirkuit terpadu dapat berisi kabel internal transistor dan komponen terintegrasi lainnya. BJT terintegrasi yang ditunjukkan pada (Gambar (c) di atas) jauh lebih tipis daripada gambar "tidak berskala". Wilayah P+ mengisolasi beberapa transistor dalam satu die. Lapisan metalisasi aluminium (tidak ditampilkan) menghubungkan beberapa transistor dan komponen lainnya. Wilayah emitor sangat didoping, N+ dibandingkan dengan basis dan kolektor untuk meningkatkan efisiensi emitor.
Transistor PNP diskrit memiliki kualitas yang hampir sama dengan transistor NPN. Namun, transistor PNP terintegrasi hampir tidak sebagus jenis NPN dalam sirkuit terintegrasi yang sama mati. Jadi, sirkuit terpadu menggunakan variasi NPN sebanyak mungkin.
TINJAUAN:
LEMBAR KERJA TERKAIT:
Teknologi Industri
Mencampur istilah atau jargon adalah hal biasa dalam elektronik, terutama ketika berbicara tentang transistor vs resistor. Namun, masalahnya tidak hanya terletak pada bagaimana kami memilih untuk menamainya. Ini adalah fungsi mereka yang mungkin membingungkan pemula. Kami memiliki daftar lengkap se
Transistor bisa menjadi komponen elektronik yang rumit. Sedemikian rupa sehingga orang sering salah mengira dan mengacaukan transistor dengan resistor. Namun transistor jauh lebih bervariasi dalam jenis dan penggunaan. Panduan ini akan membahas satu secara khusus – transistor SL100. Kami akan membah
Sirkuit elektronik menggabungkan berbagai komponen untuk memfasilitasi fungsi yang efektif. Di antara komponen ini adalah transistor yang datang dalam jangkauan yang luas. Oleh karena itu, lanjutkan membaca untuk pandangan mendalam tentang berbagai Jenis Transistor . Apa Itu Transistor Transistor
Mengikuti tema artikel sebelumnya, di bawah ini kami kutipkan perbedaan dan persamaan antara PETG dan PLA . PLA dan PETG adalah dua dari materi yang paling umum di dunia pencetakan 3D berkat kemudahan pencetakannya, hasil yang bagus, dan beragam warna. PLA (polyacid laktat) adalah polimer yang id
