uadepe.ru

Біполярні транзистори

біполярні транзисториТермін «біполярний транзистор» пов`язаний з тим, що в цих транзисторах вживаються носії зарядів 2-ух типів: електрони і дірки. Для виробництва транзисторів використовують ті ж напівпровідникові матеріали, що і для діодів.

У біполярних транзисторах за допомогою тришарової напівпровідникової структури з напівпровідників різної електропровідності створюються два p-n-переходу з чергуються типами електропровідності (p-n-p або n-p-n).

Біполярні транзистори конструктивно можуть бути беcкорпуснимі (рис.1, а) (для впровадження, наприклад, у складі інтегральних мікросхем) і ув`язненими в типовій корпус (рис. 1, б). Три висновки біполярного транзистора іменуються база, колектор і емітер.

біполярні транзистори

Мал. 1. Біполярний транзистор: а) p-n-p-структури без корпусу, б) n-p-n-структури в корпусі

Залежно від загального висновку можна отримати три схеми підключення біполярного транзистора: із загальною базою (ПРО), загальним колектором (ОК) і загальним емітером (ОЕ). Розглянемо роботу транзистора в схемі із загальною базою, (рис. 2).

Схема роботи біполярного транзистора

Мал. 2. Схема роботи біполярного транзистора

Емітер інжектується (поставляє) в базу головні носії, в нашому прикладі для напівпровідникових пристроїв n-типу ними будуть електрони. Джерела вибирають так, щоб E2 > E1. Резистор Rе обмежує струм відкритого p-n-переходу.

При E1 = 0 струм через колекторний перехід малий (обгрунтований неосновними носіями), його називають вихідним колекторним струмом Iк0. якщо E1 > 0, електрони долають емітерний p-n-перехід (E1 включена в прямому напрямку) і потрапляють в область бази.

Базу роблять з величезним питомим опором (малої концентрацією домішки), тому концентрація дірок в базі низька. Отже, мало хто потрапили в базу електрони рекомбінують з її дірками, утворюючи базисний струм Iб. Відразу в колекторному p-n-переході з боку E2 діє багато більше поле, ніж в емітерний перехід, яке захоплює електрони в колектор. Тому переважна більшість електронів домагаються колектора.

Емітерний і колекторний струми пов`язані коефіцієнтом передачі струму емітера

при Uкб = const.

завжди ΔIк < ΔIе, а a = 0,9 - 0,999 для сучасних транзисторів.



У розглянутій схемі Ік = Iк0 + aIе »Iе. Отже, схема біполярного транзистора із загальною базою володіє низьким коефіцієнтом передачі струму. Через це її використовують зрідка, в головному в високочастотних пристроях, де по посиленню напруги вона краще за інших.

Основною схемою включення біполярного транзистора є схема із загальним емітером, (рис. 3).

Включення біполярного транзистора по схемі із загальним емітером

Мал. 3. Включення біполярного транзистора по схемі із загальним емітером

Для неї за першим законом Кірхгофа можна записати Іб = Iе - Ік = (1 - a) Iе - Iк0.

Беручи до уваги, що 1 - a = 0,001 - 0,1, маємо Іб << I>

Знайдемо відношення струму колектора до струму бази:

Це відношення називають коефіцієнтом передачі струму бази. При a = 0,99 отримуємо b = 100. Якщо в ланцюг бази включити джерело сигналу, то такий же сигнал, але посилений по струму в b раз, буде протікати в ланцюзі колектора, утворюючи на резисторі Rк напруга багато більше, ніж напруга джерела сигналу .

Для оцінки роботи біполярного транзистора в широкому спектрі імпульсних і незмінних струмів, потужностей і напруг, також для розрахунку ланцюга зміщення, стабілізації режиму вживаються сімейства вхідних і вихідних вольтамперних характеристик (ВАХ).

Сімейство вхідних ВАХ встановлюють залежність вхідного струму (бази або емітера) від вхідної напруги Uбе при Uк = const, рис. 4, а. Вхідні ВАХ транзистора подібні ВАХ діодіка в прямому включенні.

Сімейство вихідних ВАХ встановлює залежність струму колектора від напруги на ньому при певному струмі бази або емітера (залежно від схеми із загальним емітером або загальною базою), рис. 4, б.

Вольт-амперні властивості біполярного транзистора: а - вхідні, б - вихідні

Мал. 4. Вольт-амперні властивості біполярного транзистора: а - вхідні, б - вихідні

Крім електронного переходу n-p, в швидкодіючих ланцюгах широко використовується перехід на базі контакту метал-напівпровідник - бар`єр Шотткі (Schottky). У таких переходах не витрачає час на накопичення і розсмоктування зарядів в базі, і швидкодія транзистора залежить тільки від швидкості перезарядки бар`єрної ємності.

біполярні транзистори

Мал. 5. Біполярні транзистори

Характеристики біполярних транзисторів

Для оцінки максимально допустимих режимів роботи транзисторів вживають головні характеристики:

1) Максимально дозволене напруга колектор-емітер (для різних транзисторів Uке макс = 10 - 2000 В),

2) максимально допустима потужність розсіювання колектора Pк макс - по ній транзистори поділяють на транзистори малої потужності (до 0,3 Вт), середньої потужності (0,3 - 1,5 Вт) і великої потужності (понад 1,5 Вт), транзистори середньої і великої потужності нерідко забезпечуються особливим тепловідвідними пристроєм - радіатором,

3) максимально допустимий струм колектора Ік макс - до 100 А і більше,

4) гранична частота передачі струму fгр (частота, на якій h21 стає рівним одиниці), по ній біполярні транзистори поділяють:

- на низькочастотні - до 3 МГц,

- середньочастотні - від 3 до 30 МГц,

- високочастотні - від 30 до 300 МГц,

- надвисокочастотні - більше 300 МГц.

д.т.н., професор Л. А. Потапов

Школа для електрика

Поділися в соціальних мережах:


Схожі