Схема и устройство биполярного транзистора - Биполярные транзисторы, принцип действия, схема включения
Биполярный транзистор- подробное описание всех параметров полупроводника
Биполярные транзисторы
Биполярный транзистор
/ Биполярный транзистор
Биполярные транзисторы: схемы включения. Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером
/ Биполярный транзистор
В зависимости от принципа действия и конструктивных признаков транзисторы подразделяются на два больших класса: Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими между собой р-п—переходами и тремя или более выводами. Полупроводниковый кристалл транзистора состоит из трех областей с чередующимися типами электропроводности, между которыми находятся два р-п -перехода. Средняя область обычно выполняется очень тонкой доли микрона , поэтому р-п -переходы близко расположены один от другого. В зависимости от порядка чередования областей полупроводника с различными типами электропроводности различают транзисторы р-п-р и п-р-п- типов. Упрощенные структуры и УГО разных типов транзисторов показаны на рисунке 1. Биполярный транзистор является наиболее распространенным активным полупроводниковым прибором. В качестве основного материала для изготовления биполярных транзисторов в настоящее время используется кремний. При этом преимущественно изготовляют транзисторы п-р-п -типа, в которых основными носителями заряда являются электроны, имеющие подвижность в два-три раза выше, чем подвижность дырок. Управление величиной протекающего в выходной цепи в цепи коллектора или эмиттера биполярного транзистора тока осуществляется с помощью тока в цепи управляющего электрода — базы. Базой называется средний слой в структуре транзистора. Крайние слои называются эмиттер испускать, извергать и коллектор собирать. Концентрация примесей а, следовательно, и основных носителей зарядов в эмиттере существенно больше, чем в базе и больше, чем в коллекторе. Поэтому эмиттерная область самая низкоомная. Для иллюстрации физических процессов в транзисторе воспользуемся упрощенной структурой транзистора п-р-п- типа, приведенной на рисунке 1. Для понимания принципа работы транзистора исключительно важно учитывать, что р-п -переходы транзистора сильно взаимодействуют друг с другом. Это означает, что ток одного перехода сильно влияет на ток другого, и наоборот. В активном режиме когда транзистор работает как усилительный элемент к транзистору подключают два источника питания таким образом, чтобы эмиттерный переход был смещен в прямом направлении , а коллекторный — в обратном рисунок 1. Под действием электрического поля источника Е БЭ через эмиттерный переход течет достаточно большой прямой ток I Э , который обеспечивается, главным образом, инжекцией электронов из эмиттера в базу Инжекция дырок из базы в эмиттер будет незначительной вследствие указанного выше различия в концентрациях атомов примесей. Поток электронов, обеспечивающий ток I Э через переход эмиттер — база показан на рисунке 1. Вследствие большой разности концентраций основных носителей зарядов в эмиттере и базе, нескомпенсированные инжектированные в базу электроны движутся в глубь ее по направлению к коллектору. Вблизи коллекторного р-п- перехода электроны попадают под действие ускоряющего электрического поля этого обратносмещенного перехода. А поскольку в базе они являются неосновными носителями, то происходит втягивание экстракция электронов в область коллектора. В коллекторе электроны становятся основными носителями зарядов и легко доходят до коллекторного вывода, создавая ток во внешней цепи транзистора. Таким образом, ток через базовый вывод транзистора определяют две встречно направленные составляющие тока. Если бы в базе процессы рекомбинации отсутствовали, то эти токи были бы равны между собой, а результирующий ток базы был бы равен нулю. Но так как процессы рекомбинации имеются в любом реальном транзисторе, то ток эмиттерного p-n -перехода несколько больше тока коллекторного p-n -перехода. I КБО — обратный ток коллекторного перехода тепловой ток у транзисторов малой мощности при нормальной температуре составляет 0, На практике статический коэффициент передачи тока эмиттера a ст , взависимости от типа транзистора, может принимать значения в диапазоне 0,95 … 0, Из ранее сказанного следует, что транзистор представляет собой управляемый элемент, поскольку значение его коллекторного выходного тока зависит от значений токов эмиттера и базы. Заканчивая рассмотрение принципа работы биполярного транзистора, следует отметить, что сопротивление обратносмещенного коллекторного перехода при подаче на него обратного напряжения очень велико сотни килоом. Поэтому в цепь коллектора можно включать нагрузочные резисторы с весьма большими сопротивлениями , тем самым практически не изменяя значения коллекторного тока. Соответственно в цепи нагрузки будет выделяться значительная мощность. Сопротивление прямосмещенного эмиттерного перехода, напротив, весьма мало десятки — сотни Ом. Поэтому при почти одинаковых значениях эмиттерного и коллекторного токов мощность, потребляемая в цепи эмиттера, оказывается существенно меньше мощности, выделяемой в цепи нагрузки. Это указывает на то, что транзистор является полупроводниковым прибором, усиливающим мощность. Технология изготовления биполярных транзисторов может быть различной: Это в значительной мере определяет характеристики прибора. Типовые структуры биполярных транзисторов, изготовленных различными методами, приведены на рисунке 1. В частности, на рисунке 1. На каждый р-п- переход транзистора может быть подано как прямое, так и обратное напряжение. В соответствии с этим различают четыре режима работы биполярного транзистора: Активный режим обеспечивается подачей на эмиттерный переход прямого напряжения, а на коллекторный — обратного основной режим работы транзистора. Этот режим соответствует максимальному значению коэффициента передачи тока эмиттера и обеспечивает минимальное искажение усиливаемого сигнала. В режиме насыщения оба перехода находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток не зависит от входного и определяется только параметрами нагрузки. В режиме отсечки оба перехода смещены в обратных направлениях. Выходной ток близок к нулю. Режимы насыщения и отсечки используется одновременно в ключевых схемах при работе транзистора в ключевом режиме. При использовании транзистора в электронных устройствах нужны два вывода для подачи входного сигнала и два вывода для подключения нагрузки снятия выходного сигнала. Поскольку у транзистора всего три вывода, один из них должен быть общим для входного и выходного сигналов. В зависимости от того, какой вывод транзистора является общим при подключении источника сигнала и нагрузки, различают три схемы включения транзистора: В этих схемах источники постоянного напряжения и резисторы обеспечивают режимы работы транзисторов по постоянному току, то есть необходимые значения напряжений и начальных токов. Входные сигналы переменного тока создаются источниками и вх. Они изменяют ток эмиттера базы транзистора, а, соответственно, и ток коллектора. Приращения тока коллектора рисунок 1. При определении схемы включения транзистора необходимо учитывать то, что сопротивление источника постоянного напряжения для переменного тока близко к нулю. Наиболее полно свойства биполярного транзистора описываются с помощью статических вольт-амперных характеристик. При этом различают входные и выходные ВАХ транзистора. Поскольку все три тока базовый, коллекторный и эмиттерный в транзисторе тесно взаимосвязаны, при анализе работы транзистора необходимо пользоваться одновременно входными и выходными ВАХ. Каждой схеме включения транзистора соответствуют свои вольт-амперные характеристики, представляющие собой функциональную зависимость токов через транзистор от приложенных напряжений. Из-за нелинейного характера указанных зависимостей их представляют обычно в графической форме. Транзистор, как четырехполюсник, характеризуется входными и выходными статическими ВАХ, показывающими соответственно зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном значении выходного напряжения транзистора и выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе транзистора. Входная ВАХ рисунок 1. Она представляет собой зависимость тока I Б от напряжения U БЭ при фиксированном значении напряжения U КЭ , то есть зависимость вида. Это объясняется тем, что при увеличении обратносмещающего напряжения U КЭ происходит увеличение высоты потенциального барьера коллекторного р - п -перехода. А поскольку в транзисторе коллекторный и эмиттерный р - п -переходы сильно взаимодействуют, то это, в свою очередь, приводит к уменьшению базового тока при неизменном напряжении U БЭ. Статические ВАХ, представленные на рисунке 1. При повышении температуры эти характеристики будут смещаться влево, а при понижении — вправо. Это связано с тем, что при повышении температуры повышается собственная электропроводность полупроводников. Для выходной цепи транзистора, включенного по схеме с ОЭ, строится семейство выходных ВАХ рисунок 1. Это обусловлено тем, что коллекторный ток транзистора зависит не только и не столько, как видно из рисунка от напряжения, приложенного к коллекторному переходу, но и от тока базы. Таким образом, выходной вольт-амперной характеристикой для схемы с ОЭ называется зависимость тока I К от напряжения U КЭ при фиксированном токе I Б , то есть зависимость вида. Каждая из выходных ВАХ биполярного транзистора характеризуется в начале резким возрастанием выходного тока I К при возрастании выходного напряжения U КЭ , а затем, по мере дальнейшего увеличения напряжения, незначительным изменением тока. На выходной ВАХ транзистора можно выделить три области, соответствующие различным режимам работы транзистора: Входные и выходные статические ВАХ транзисторов используют при графо-аналитическом расчете каскадов, содержащих транзисторы. Статические входные и выходные ВАХ биполярного транзистора р - п - р -типа для схемы включения с ОБ приведены на рисунке 1. Для схемы с ОБ входной статической ВАХ называют зависимость тока I Э от напряжения U ЭБ при фиксированном значении напряжения U КБ , то есть зависимость вида. Выходной статической ВАХ для схемы с ОБ называется зависимость тока I К от напряжения U КБ при фиксированном токе I Э , то есть зависимость вида. К настоящему времени известно много электрических моделей биполярных транзисторов. В системах автоматизации проектирования САПР радиоэлектронных средств наиболее часто используются: Рассмотрим, в качестве примера, один из вариантов модели Эберса-Молла рисунок 1. Ток источника I б связан с напряжением на переходе соотношением. Параллельно переходу база-эмиттер включены барьерная емкость С бэ и диффузионная емкость С дэ перехода. Величина С бэ определяется обратным напряжением на переходе и п и зависит от него по закону. Диффузионная емкость является функцией тока I б , протекающего через переход, и определяется выражением. Коллекторно-базовый переход моделируется аналогично, отличие состоит лишь в учете только барьерной емкости перехода. Выражение для тока управляемого источника коллекторного тока , моделирующего усилительные свойства транзистора, имеет вид. Параметры модели Эберса-Молла могут быть получены либо расчетным путем на основе анализа физико-топологической модели транзистора, либо измерены экспериментально. Наиболее легко определяются статические параметры модели на постоянном токе. Глобальная электрическая модель дискретного биполярного транзистора, учитывающая индуктивности и емкости его выводов, представлена на рисунке 1. При определении переменных составляющих токов и напряжений то есть при анализе электрических цепей на переменном токе и при условии, что транзистор работает в активном режиме, его часто представляют в виде линейного четырехполюсника рисунок 1. Названия физическая сущность входных и выходных токов и напряжений такого четырехполюсника зависят от схемы включения транзистора. Для схемы включения транзистора с общим эмиттером токи и напряжения четырехполюсника рисунок 1. Транзистор удобно описывать, используя так называемые h -параметры. При этом система уравнений четырехполюсника в матричном виде примет вид. Коэффициенты h ij то есть h -параметры определяют опытным путем, используя поочередно режимы короткого замыкания и холостого хода на входе и выходе четырехполюсника. Используя схему замещения транзистора, можно найти зависимость h -параметров от параметров транзистора. Вчастности, можно показать, что для схемы включения транзистора с ОЭ имеют место следующие соотношения:. У реальных транзисторов достигает значений … Ом;. Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась - это был конец пары: МДП МОП -транзисторы МДП-транзисторы Полевые МДП-транзисторы с индуцированным каналом n-типа Полевые МДП-транзисторы с индуцированным каналом p-типа Полевые транзисторы Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом Транзисторы ИМС Транзисторы р-n-р Транзисторы. Работа транзистора в схеме с общим эмиттером. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Устройство и принцип действия В зависимости от принципа действия и конструктивных признаков транзисторы подразделяются на два больших класса:
Сделать часы в детский сад
Скатерть крючком на журнальный столик схемы
Скачать и распечатать карту санкт петербурга
Теорияи история культурыи искусства
Московская оружейная палата часы работы
Особенности памяти тест