Биполярные транзисторы. а Биполярным транзисторам называется полупроводниковый прибор с двумя p-n - переходами

а

Биполярным транзисторам называется полупроводниковый прибор с двумя p-n - переходами. Он имеет трехслойную структуру п-р-п (рис. 1.8, а) или р-п-р - типа (рис. 1.8,б).

б

Средняя область между двумя р-n - переходами называется базой. Толщина ее делается достаточно малой. Соседние области называются эмиттером и коллектором. Соответственно р-n - переход эмиттер - база называется эмиттерным, а переход база - коллектор - коллекторным. Биполярные транзис­торы, выпускаемые промышленностью, выполнены на основании кремния и германия. Наибольшее применение в современной аппаратуре получили кремниевые транзисторы n-p-n – типа как наиболее быстродействующие..

Различают следующие режимы транзистора:

§ режим отсечки токов (режим закрытого транзистора), когда оба перехода смещены в обратном направлении (закрыты), токи в транзисторе малы;

§ режим насыщения (режим открытого транзистора), когда оба перехода смещены в прямом направле­нии, токи в транзисторах максимальны и не зависят от его параметров;

§ активный режим, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный - в обратном.

Наибольшее применение в вычислительной технике находит n-p-n транзистор как наиболее быстродействующий, работающий в активном режиме.

На рис. 2-10 представлен n-p-n – транзистор (схема включения с общим эмиттером)

а – графическое изображение;

б – эквивалентная схема;

в – графическое изображение n, p, n областей

в активном режиме работы транзистора.

При работе транзистора в активном режиме с общим эмиттером внешние положительные напряжения прикладываются между базой и эмиттером, между коллектором и эмиттером. Управляющим током в этой схеме является ток базы, управля­емым - ток коллектора.

Рассмотрим с состояние обедненных областей n-p-n транзистора при подключении эмиттера и базы транзистора к земле и коллектора к положительному источника напряжения. При подаче напряжения на коллектор базо-коллекторный переход оказывается смещенным в обратном направлении, ток через транзистор не проходит. При подаче на базу транзистора управляющего напряжения с увеличением амплитуды этого напряжения начнется сокращение обедненных областей базо-эмиттерного и базо-коллекторного переходов. При достижении базо-имиттерного напряжения так называемого порогового значения обедненные области базо-эмитерного перехода исчезнут, базо-коллекторого сократятся в размерах вследствие уменьшения между ими разности потенциалов. В результате этого при дальнейшем увеличении напряжения на базе будет происходить эмиссия электроном из базы в эмиттер. Часть этих электронов будет стекать к положительному потенциалу источника напряжения, подключенном к базе, а большая часть практически беспрепятственно будет преодолевать базо-коллекторный переход и стекать к положительному потенциала источника напряжения, подключенного к коллектору транзистора.

На рис. 2.11 представлены входные и выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой. (моделирование работы транзистора проведено в пакете Micro Cap 7.0) Как видно (а), в диапазоне напряжений вход­­ного источника V(E1) от 0 до поро­гового значения 630.35 m ба­зо­вый Ib(Q1) а также коллек­торный Ic(Q1) токи равны нулю. При дальнейшем увеличении входного напряжения происходит увели­чение как коллекторного так и базового тока. При этом видно, что с достаточной точ­ностью вы­пол­няется равенство:

Ic = β(Ib),

где β – коэффициент усиления транзистора по току (в данном случае равный 58). При дальнейшем увеличении входного напряжения рост напряжения на базе резко замедляется (рис. 2.11 а), что свидетельствует об уменьшении дифференциального значения базо-эмиттерного сопротивления.

С увеличением коллекторного тока увеличивается падение напряжения на сопротивлении R2, подключенного последовательно к коллектору транзистора. Это приводит к уменьшению напряжения на транзисторе до минимального остаточного значения, равного 251 mv (Рис. 2.11 с), после чего рост тока в коллекторе транзистора прекращается (Рис 2.11 а)

а

Схема включения транзистора с общим эмиттером является наиболее распространенной, так как при этом обеспечивается усиление входного сигнала по мощности. Кроме схемы с общим эмиттером применяются также схемы включения транзистора с общей базой и общим коллектором. Вольт-ам­пер­ными для любой из схем включения являются входные и выходные характеристики.

		в
		с
	Рис. 2.11

Дата добавления: 2014-01-05