직렬 연결 다이오드 2 개를 BJT로 사용할 수없는 이유는 무엇입니까?

문제의 또 다른 형태는 두 개의 다이오드를 와이어 (pn-np)로 연결하면 트랜지스터와 동등한 것입니까?

나는 그것들이 동등하지 않다는 것을 읽었지만 왜 그럴까요?

많은 사람들은이 질문에 대한 답이 BJT 트랜지스터의 기본 영역의 너비와 관련이 있다고 생각합니다. 대답은 꽤 길었다. 결론을 원하면 "Tricky Question"섹션에서 시작하여 읽을 수 있습니다.

나는이 그림과 같은 이유로이 질문을하게되었다고 생각합니다.

이것은 BJT의 기본 사항을 가르치는 표준 관행이지만 반도체 이론에 익숙하지 않은 사람을 자세히 혼동 할 수 있습니다.

허용 가능한 수준으로 질문에 대답하려면 PN 다이오드 작동 원리에 익숙하다고 가정합니다. 이 참조 에는 PN 접합에 대한 자세한 설명 이 포함되어 있습니다.

대답은 NPN 트랜지스터에 관한 것이지만, 적절한 극성 변경 후 PNP 트랜지스터에도 적용됩니다.

순방향 작동 모드의 NPN :

BJT 트랜지스터의 가장 "유용한"작동 모드를 "정방향"이라고합니다.

다음과 같은 경우 NPN이 정방향 모드입니다.

• $V_{BE}\approx 0.6V$
• $V_{CB}>0$

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

이미 터에 주입 된 홀은베이스 전극 (베이스 전류)에서 공급되는 반면베이스에 주입 된 전자는 이미 터 전극 (이미 터 전류)에서 공급됩니다. 이러한 전류의 비율은 BJT를 전류 증폭 장치로 만드는 이유입니다.베이스 단자의 작은 전류는 이미 터 단자에서 훨씬 높은 전류를 유발할 수 있습니다. 종래의 전류 증폭은 수집기 대베이스 전류 비율로 정의되지만, 전류 증폭이 가능한 상기 전류들 사이의 비율이다.

$I_C$

이제 Emitter에서 주입 된 모든 전자가 다른 영향을받지 않고 역 바이어스 된 Base-Collector 접합으로 확산 될 수 있다면 Base 영역의 너비에는 전혀 중요하지 않습니다. 그러나 기지에서 재결합이 진행되고 있습니다.

$I_{B2}$

상기는베이스 영역을 통한 확산 동안 더 많은 전자가 재결합할수록 트랜지스터의 전류 이득이 낮아짐을 의미한다. 기능성 트랜지스터를 제공하기 위해 재조합을 최소화하는 것은 제조사에 달려있다.

재결합 률에 영향을 미치는 많은 요소가 있지만 가장 중요한 요소 중 하나는 기본 너비입니다. 베이스가 넓을수록,베이스를 통해 전자를 주입하는데 더 많은 시간이 걸리면, 홀을 만나고 재결합 할 가능성이 높아진다는 것이 명백하다. 제조업체는 BJT를 매우 짧은베이스로 만드는 경향이 있습니다.

따라서 두 개의 PN 다이오드를 연속해서 단일 NPN으로 사용할 수없는 이유는 무엇입니까?

위의 논의는 Base가 짧아야하는 이유를 설명했습니다. PN 다이오드 (대개)에는이 짧은 영역이 없으므로 재조합 속도가 매우 높고 전류 게인은 대략적으로 1이됩니다. 이것은 무엇을 의미 하는가? "이미 터"단자의 전류는 "베이스"단자의 전류와 같고 "수집기"의 전류는 0이됩니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

다이오드는 단일 BJT가 아닌 독립형 장치로 작동합니다!

까다로운 질문 :

$p$

"아니오, BJT의 기초가 매우 짧다"라는 간단한 대답은 더 이상 적용 할 수 없기 때문에이 질문에 대답하기가 더 어렵습니다.

이 접근법은 두 개의 다이오드가 단일 NPN 트랜지스터와 유사하게 동작하지는 않습니다. 그 이유는 금속과 반도체가 접촉하는 다이오드의 금속 접촉에서 모든 과도한 전자가 접촉에 의해 공급 된 "홀"과 "재결합"하기 때문입니다. 금속에는 구멍이 없기 때문에 일반적인 재결합은 아니지만 미세한 차이는 그렇게 중요하지 않습니다. 일단 전자가 금속에 들어가면 트랜지스터 기능을 수행 할 수 없습니다.

위의 사항을 이해하는 다른 방법은 Collector-Base 다이오드가 역 바이어스되지만 여전히 높은 전류를 전도한다는 것을 인식하는 것입니다. 이 작동 모드는 역방향 바이어스에서 무시할 수있는 전류를 전도하는 독립형 PN 다이오드로는 달성 할 수 없습니다. 이러한 제한의 이유는 동일합니다. "BJT 유사 다이오드 구성"에서 금속 와이어를 통해 순방향 바이어스 다이오드의 P 측으로부터의 초과 전자가 역방향 바이어스 다이오드의 P 측으로 스윕 될 수 없습니다. 대신, 다이오드의 공통 단자에 전압 바이어스를 제공하는 전원 공급 장치로 스윕됩니다.

위의 두 단락에 대해보다 엄격한 추론을 제공하도록 요청한 후속 질문이있었습니다. 대답은 금속 반도체 인터페이스에 관한 것이며 여기 에서 찾을 수 있습니다 .

위의 의미는베이스 영역의 폭에 대한 논의는 BJT 트랜지스터의 효과에 대한 논의와 관련이 있으며 BJT를 대체하는 두 개의 백투백 PN 다이오드에 대한 논의와는 전혀 관련이 없다는 것입니다.

요약:

트랜지스터의 기능에는 반도체 전용베이스 영역이 필요하기 때문에 2 개의 백투백 PN 다이오드는 단일 BJT로 작동 할 수 없습니다. 이 경로에 금속이 도입되면 (두 개의 백투백 다이오드가 나타내는) BJT 기능은 불가능합니다.

두 개의 백투백 다이오드는 트랜지스터가 아닙니다. PNP 또는 NPN 샌드위치를 ​​두 개의 다이오드가 아닌 트랜지스터로 만드는 특별한 특성은 기본 레이어가 매우 얇다는 것입니다. 반도체 물리학 용어에서는베이스에 별도의 공핍 영역이 두 개가 없습니다. 두 접합의 공핍 영역은베이스에서 겹치므로 트랜지스터가 특별한 특성을 가져야합니다.

위키 백과에서

트랜지스터는 소수 캐리어가 이동할 수있는 공통 영역을 공유하는 두 개의 다이오드 (P-N 접합)로 생각할 수 있습니다. PNP BJT는 N 형 캐소드 영역을 공유하는 2 개의 다이오드와 같은 기능을하며, NPN은 P 형 애노드 영역을 공유하는 2 개의 다이오드와 같은 기능을합니다. 소수의 캐리어는 와이어를 통해 하나의 P–N 접점에서 다른 PN 접점으로 이동할 수 없으므로 두 개의 다이오드를 와이어로 연결하면 트랜지스터가 만들어지지 않습니다.

기본적으로 반도체는 직접 연결해야합니다.

진공관에 대한 동등한 질문에 대해 생각할 가치가 있습니다. 두 개의 백투백 다이오드 튜브가 삼극관으로서 기능 할 수없는 이유는 무엇입니까? 정답은 3 극이 제대로 기능하기 위해서는 음극에 의해 방출 된 대부분의 전자가 양극에 도달하기 위해 그리드의 메쉬를 통과해야한다는 것입니다. 두 개의 다이오드 튜브를 함께 연결하고 그리드 사이의 링크를 호출 한 경우 또는 트라이 오드의 그리드를 그리드 대신 솔리드 포일 덩어리로 만들면 모든 전자가 그리드까지 거리를두고 정지합니다 양극에 도달하기 위해 재 방출되는 대신 그리드 전원으로 배출됩니다. 트라이 오드의 올바른 작동을 위해서는 전자 모멘텀이 그리드와 애노드 사이의 전위 이상으로 구동되어 그리드를 통해 바로 전달할 수있는 기회가 있어야합니다.

반도체 트랜지스터의 물리적 효과는 다르지만, 전류가 중간에 빠져 나갈 와이어를 우회 할 수 있어야한다는 기본 아이디어는 동일하게 유지됩니다.

이것은 이미 받아 들여진 답변의 매우 축소 된 버전입니다.

금속은 반도체와 다른 특성을 가지므로 두 N을 단일 N으로 통합하지 않습니다. 두 다이오드는 NPN 구성 요소가 아닌 PN- 금속 -NP 구성 요소가됩니다. (PNP의 경우도 마찬가지입니다.)

(얇은 금속 시트로 트랜지스터 바닥을 슬라이스하면 작동이 중지됩니다.)

BJT 는 (소수 전하 운반체의) 확산 원리에 의존합니다 .

베이스의 두께가 확산 길이 순서 인 경우에만 작동합니다 .

두 개의 개별 다이오드를 연결하면이 작업을 수행 할 수 없습니다.

아니오, 트랜지스터를 만들려면 이미 터와 컬렉터 사이에 얇은 층만 필요하기 때문에 2 개의 백투백 다이오드를 연결하면 두꺼운 층을 제공하여 전자가 통과하기 어렵습니다.

기본적으로 베이스 이미 터 또는 컬렉터의 전압 차이 (모든 구성에서 0.7) 로 인해 다이오드 중 하나가 종료됩니다 . 더 가까운 접근 방식은 제너와 2 개의 다이오드 일 것이지만 여전히 트랜지스터 나 유용한 것으로 기능하지는 않습니다 . 나는 설명하기가 끔찍하지만 다이오드 에서 전압 강하를 제거하는 방법을 이해하면 답을 찾을 수 있습니다 . 책에서 거의 발견되지 않지만 매우 중요합니다. 이제 신호에 연결된 다이오드와 병렬로 0.7V 배터리를 상상해보십시오. 그러면 0에서 시작하여 0에서 붕괴합니다 (일반 -0.7 아님). 글쎄, 그 이상이 있지만 난 당신을 어딘가에 지적하려고합니다.