Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Электроника

Биполярный транзистор  Просмотрен 21

Термин «биполярный» связан с тем, что в этих транзисторах используются носители зарядов двух типов: электроны и дырки. Для изготовления транзисторов применяют те же ПП-материалы, что и для диодов. В биполярных транзисторах с помощью трехслойной полупроводниковой структуры из полупроводников различной электропроводности создаются два p–n-перехода с чередующими типами электропроводности (p–n–p или n–p–n). Транзисторы конструктивно могут быть беcкорпусными (рис.1.11,а) (для применения, например, в составе ИМС) и заключенными в типовой корпус (рис. 1.11,б). Три вывода биполярного транзистора называются база, коллектор и эмиттер.

В зависимости от общего вывода можно получить три схемы подключения транзистора: с общей базой (ОБ), общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ). Рассмотрим работу транзистора в схеме ОБ, (рис. 1.12).

Эмиттер инжектирует (поставляет) в базу основные носители, в нашем примере для ПП n-типа ими будут электроны. Источники выбирают так, чтобы E2 >> E1. Резистор Rэ ограничивает ток открытого p–n-перехода.

При E1 = 0 ток через коллекторный переход мал (обусловлен неосновными носителями), его называют начальным коллекторным током Iк0. Если E1 > 0, электроны преодолевают эмиттерный p–n-переход (E1 включена в прямом направлении) и попадают в область базы.

Базу выполняют с большим удельным сопротивлением (малой концентрацией примеси), поэтому концентрация дырок в базе низкая. Следовательно, немногие попавшие в базу электроны рекомбинируют с ее дырками, образуя базовый ток Iб. Одновременно в коллекторном p–n-переходе со стороны E2 действует много большее поле, чем в эмиттерном переходе, которое увлекает электроны в коллектор. Поэтому подавляющее большинство электронов достигают коллектора.

Эмиттерный и коллекторный токи связаны коэффициентом передачи тока эмиттера

при Uкб = const.

Всегда DIк < DIэ, а a = 0,9…0,999 для современных транзисторов.

В рассмотренной схеме Iк = Iк0 + aIэ » Iэ. Следовательно, схема ОБ обладает низким коэффициентом передачи тока. Из-за этого ее применяют редко, в основном в высокочастотных устройствах, где по усилению напряжения она предпочтительнее других.

Основной схемой включения биполярного транзистора является схема ОЭ, (рис. 1.13).

Для нее по первому закону Кирхгофа можно записать

Iб = Iэ – Iк = (1 – a)Iэ – Iк0 .

Учитывая, что 1 – a = 0,001…0,1, имеем Iб << Iэ » Iк .

Найдем отношение тока коллектора к току базы:

.

Это отношение называют коэффициентом передачи тока базы. При a = 0,99 получаем b = 100. Если в цепь базы включить источник сигнала, то такой же сигнал, но усиленный по току в b раз, будет протекать в цепи коллектора, образуя на резисторе Rк напряжение много большее, чем напряжение источника сигнала.

Для оценки работы транзистора в широком диапазоне импульсных и постоянных токов, мощностей и напряжений, а также для расчета цепи смещения, стабилизации режима используются семейства входных и выходных вольтамперных характеристик (ВАХ ).

Семейство входных ВАХ устанавливают зависимость входного тока (базы или эмиттера) от входного напряжения Uбэ при Uк = const, рис. 1.14,а. Входные ВАХ транзистора аналогичны ВАХ диода в прямом включении.

Семейство выходных ВАХ устанавливает зависимость тока коллектора от напряжения на нем при определенном токе базы или эмиттера (в зависимости от схемы ОЭ или ОБ), рис. 1.14, б.

Кроме электрического перехода n–p, в быстродействующих цепях широко используется переход на основе контакта металл–полупроводник – барьер Шоттки (Schottky). В таких переходах не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов в базе, и быстродействие транзистора зависит только от скорости перезарядки барьерной емкости.

Для оценки максимально допустимых режимов работы транзисторов используют основные параметры:

1) максимально допустимое напряжение коллектор–эмиттер

(для различных транзисторов Uкэ макс = 10…2000 В);

2) максимально допустимая мощность рассеяния коллектора Pк макс

по ней транзисторы делят на транзисторы малой мощности (до 0,3 Вт), средней мощности (0,3…1,5 Вт) и большой мощности (более 1,5 Вт); транзисторы средней и большой мощности часто снабжаются специальным теплоотводящим устройством – радиатором;

3) максимально допустимый ток коллектора Iк макс – до 100 А и более;

4) граничная частота передачи тока fгр (частота, на которой h21 становится равным единице); по ней транзисторы делят:

- на низкочастотные – до 3 МГц;

- среднечастотные – от 3 до 30 МГц;

- высокочастотные – от 30 до 300 МГц;

- сверхвысокочастотные – более 300 МГц.

 

Предыдущая статья:ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ Следующая статья:Полевые (униполярные) транзисторы
page speed (0.013 sec, direct)