Вопрос №90

Вопрос №96

Электронным усилителем называют устройство, в котором входной сигнал напряжения или тока используется для управления током (а следовательно, и мощностью), поступающим от источника питания в нагрузку.

Транзисторы

Транзисторами называют трехэлектродные полупроводниковые приборы, у которых кроме основных электродов для подключения источника силового питания имеется еще третий электрод для подачи сигнала управляющего воздействия.

А. Биполяр ные транзисторы и их свойства.

Биполярный транзистор представляет собой кристалл полупроводника состоящий из трех слоев с чередующейся проводимостью (р-п-р или п-р-п), снабженный тремя электродами для подключения к внешней цепи.. На рис. изображена структура и условные графические обозначения транзисторов типов p-n-р и п-р-п.

Рис.16.1 Структура и условные обозначения биполярных транзисторов типов р-п-р и п-р-п.

В качестве исходного материала для изготовления транзисторов применяют германий или кремний. В пластинке полупроводника создают два электронно-дырочных перехода разделяющих пластинку на три части. Крайние части называют эмиттером (э) и коллектором (к). Между ними, отделенная двумя р-п переходами часть получившая наименование базы (б). Электронно-дырочные переходы,, отделяющие базу от эмиттера и коллектора получили наименование и эммитерного и коллекторного р-n переходов. Толщина базы (расстояние между коллекторным и эмиттерным переходами) должна быть достаточно мала, чтобы свободные носители тока, проникшие через эмиттерный переход в базу, могли достигать области коллекторного перехода. Второе условие, обеспечивающее работоспособность транзистора_а состоит в том, что в области эмиттера количество атомов примеси, обеспечивающее наличие свободных носителей тока примесной проводимости должно быть на много больше, чем в области базы, где наличие свободах носителей тока желательно иметь поменьше. Что касается до области коллектора, то количество зарядообразующей примеси в нем может быть несколько меньше или равно количеству примеси в эмиттере. Биполярные транзисторы включаются обычно по одной из двух схем, показанных на рис.16.1. На этом рисунке изображено подключение транзистора типа р-п-р. Подключение транзистора типа п-p-n аналогично, эа исключением того, что полярности подключения источников питания обратны, что будет показано в дальнейшем. Принцип действия транзисторов обоих типов одинаков. На рис16.1-а изображена схема включения транзистора. с о бщей базой. На рис.16.1-б схема с общим эмиттером. Названия показывают, что на этих электродах соединяются источники питания цепей базы и коллектора.

Рис. 16.2-а Схема включения с общей базой.

Рассмотрим работу транзистора, включенного по схеме 29-a, c общей базой. В этой схеме каждый из р-n переходов получает питание от отдельного источника э.д.с. Эмиттерный переход (1) находится под воздействием разности потенциалов, создаваемой э._.д.с батареи Еэб и входного напряжения U_вх. Общая разность потенциалов приложенная к эмиттерному переходу такова, что он заполнен носителями тока иследовательно открыт. Коллекторный переход (2) подключен под воздействие э.д.с Е эк собственного источника питания, полярность которого направлена в сторону запирания р-п перехода.

В результате приложения к змиттерному переходу прямого (отпирающего) напряжения происходит интенсивная диффузия (инжекция) дырок из эмиттера в базу. Поскольку база в транзисторе выполняется тонкой (несколько мкм), основная часть дырок, инжектированных эмиттером, достигает коллекторного р-п перехода (2), где дырки оказываются под воздействием электрического поля коллекторного источника питания, увлекающего ихчерез р-n переход по направлению действия э,д.с. Е_бк. В области базы имеется некоторое количество свободах отрицательных (п)носителей тока и частьположительных (р) дырок рекомбинирует в области базы с электронами позтому ток I_к через коллекторный (2) переход получается немного меньше тока эмиттерного (I) перехода 1_э. Число рекомбинировавших в базе дырок бывает обычно невелико и коэффициент передачи тока эмиттера в коллектор

α = Δ I_к / Δ I_э = 0,9 - 0,99. (16.1)

Убыль электронов в базе рекомбинировавших с дырками, эмиттерного тока восполняется базовым током 1_б, который поступает из источника питания эмиттер – база._.

Если разность потенциалов между эмиттером и базой изменять, то соответственно будет меняться и сила эмиттерного тока. Соответственно будет изменятся и ток I_к в коллекторной цепи. Из первого закона Кирхгофа I _э = I_к +I_б. Кроме того, мы приняли I_к / I_э ⁼ α Отсюда можно найти:

I_к = (α / 1- α) I_б (16.2)

Ток эммитера и коллектора почти одинаковы по силе и каскад усиления по току не дает. Получается только усиление по напряжению, так как для управления током эмиттера требуется много меньшее напряжение, чем падает на сопротивлении R _к в цепи коллектора.

Дата добавления: 2015-05-06