Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:elt:question42

42. Биполярные транзисторы. Принцип действия и устройство транзисторов n-р-n- и p-n-p-типов. Основные параметры транзисторов. Условные графические изображения. Входные и выходные характеристики

Биполярный транзистор представляет собой кристалл полупроводника, состоящий из 3х слоёв с чередующейся проводимостью и снабжёный 3мя электродами для подключения к внешней цепи. Транзисторы, в которых чередуются n-p-n зоны называются *барабанная дробь* транзисторами n-p-n типа.

pnp

npn

Крайние слои называются эмиттером и коллектором, средний - базой. p-n переход между эмиттером и базой называется эмиттерным, между коллектором и базой - коллекторным. В качестве основного материала кристалла транзистора используется Ge или Si. При изготовлении транзисторов должны выполнятся 2 условия:

  1. расстояние между эмиттером и коллектором должно быть мало по сравнению с пробегом заряда
  2. концентрация примесей и основных носителей в эмиттере должна быть значительно больше, чем в базе




В схеме можно выделить две цепи: управляющую и нагрузки. Управляющее напряжение подаётся на эмиттер и базу. В цепь нагрузки включены эмиттер и коллектор. Такое включение транзистора, когда эмиттер оказывается общим для обеих целей наиболее распространено и называется включение с общим эмиттером (ОЭ).

Потенциалы на выходах транзистора имеют такие значения, что управляющий p-n переход оказывается смещён в прямом направлении, а переход к-б в обратном.

Благодаря прямому смещению э-б в область базы из высоколегированного эмиттера устремляются электроны, этот процесс называется эмиссией или инжекцией носителей заряда(в данном случае е(электронов),а в p-n-p дырок).

Из-за того что база представляет собой тонкий слой полупроводника, попавшие в неё электроны испытывают на себе действие электрического поля обратно-смещённого p-n перехода. Поле направлено так, что электроны в нём смещаются в сторону n-Области, а попав в неё двигаются в сторону плюса источника питания коллекторной цепи, т.е. почти все носители заряда из э. втянутые в базу попадают в коллектор.

Исключение - носители (электроны), рекомбинируюшиеся с дырками базы.
Заряд этих эл-ов остаётся в базе, поэтому для неё сохраняется её электронный нейтрали(чего-то там) от плюса источника питания цепи управления в неё поступают дырки,т.е. имеет место небольшой ток базы.

Отношение тока коллектора к току эмиттера, а точнее приращение этих токов называется коэффициентом передачи тока эмиттера <m>alpha = { Delta I_к }/{ Delta I_э} </m> и составляет 0.9-0.99, это значит, что ток базы действительно мал по сравнению с током коллектора, и транзистор, включенный по схеме с ОЭ, можно рассматривать как усилитель тока, а именно: при возникновении тока управления, или тока базы, в коллекторной цепи так же начинает протекать ток, при этом второй в десятки и сотни раз может превышать первый.

Транзистор как усилитель тока характеризуется коэффициентом передачи тока базы:

<m>beta = { Delta I_к }/{ Delta I_б} </m>

Входные и выходные характеристики

Работу транзистора, включенного по схеме с ОЭ, описывают входные и выходные характеристики.

Входные - зависимости тока базы от напряжения между базой и эмиттером, снятое при постоянстве напряжения между коллектором и эмиттером.

<m>I_б = f(U_{бэ})</m> при <m>U_{кэ} = const</m>



При отсутствии напряжения между коллектором и эмиттером оба pn-перехода смещены в прямом направлении, и ВАХ представляет собой ВАХ двух параллельно подключенных pn-переходов.

При появлении напряжения между коллектором и эмиттером такой величины, что переход «К-Б» смещается в обратном направлении, область объемного заряда увеличивается, а область базы, в которой электроны из эмиттера могут рекомбинировать с дырками базы, сужается. В результате при том же <m>U_{бэ}</m> <m>I_б</m> становится меньше.

Выходной, или коллекторной, характеристикой транзистора называется зависимость <m>I_к</m> от <m>U_{кэ}</m>, снятое при неизменном токе базы.

<m>I_к = f(U_{кэ})</m> при <m>I_б = const</m>



Ряду значений <m>I_б</m> соответствует семейство выходных характеристик. Из рисунка видно, что на большей части выходной характеристики <m>I_к</m> почти не зависит от <m>U_{кэ}</m>. Незначительный рост этого тока обусловлен тем, что с ростом потенциала коллектора область объемного заряда обратно смещенного pn-перехода увеличивается, область рекомбинации уменьшается, и всё больше электронов из эмиттера попадает в коллектор.

Другими словами, ток коллектора растёт за счёт уменьшения тока базы.

Помимо схемы с общим эмиттером, существуют схемы включения биполярного транзистора с общим коллектором и общей базой.

examination/elt/question42.txt · Последние изменения: 2014/01/15 12:16 (внешнее изменение)