Биполярные транзисторы

Модуль 1.3

Трехэлектродный полупроводниковый прибор, с двумя рn – переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических колебаний.

В них используются заряды носителей обоих полярностей, поэтому они называются биполярными.

Основным элементом плоскостного биполярного транзистора является кристалл германия или кремния, в котором созданы три области. Две крайние всегда обладают проводимостью одного типа, средняя – другой.

Транзисторы, у которых крайние области электронной проводимости называются транзисторами n–р–n –типа, а крайние области с дырочной проводимостью транзисторами р–n–р –типа.

Физические процессы, происходящие в этих транзисторах аналогичные, и отличаются полярностью включения источников, а так же тем, что в транзисторе

n–p–n –типа электрический ток создается в основном электронами, а в р–n–р –типа – дырками.

Области получили название:

эмиттер – область испускающая (эмитирующая) носители заряда,

коллектор – область, собирающая носители заряда,

база – средняя область, управляющая.

К каждой из областей припаяны: выводы при помощи, которых прибор включается в схему (рис.1.10)

Принцип работы транзистора.

Рис. 1.10 Принцип работы и условное обозначения транзистора.

а) n–р– n, б) р– n– р

Транзистор представляет собой, по существу, два полупроводниковых диода, имеющих одну общую базу.

К переходу эмиттер – база (эмиттерный) прикладывается напряжение в прямом включении, а к переходу коллектор – база (коллекторный) – в обратном.

Условия работы транзистора

1. База выполняется тонкой Оба эти условия

2. Концентрация атомов примеси в обеспечивают в базе

области базы незначительна – во много раз меньше, незначительное

чем в эмиттере. число носителей

3. Источник Ек – _Б > источника Еэ – _Б зарядов по сравне-

нию с эмиттером

Через эмиттерный переход проходит прямой ток, создаваемый направленным движением основных носителей заряда:

электронов эмиттера и дырок базы (в транзисторе n–р–n) под действием напряжения Еэ – _Б в прямом включении.

Если бы концентрация электронов в эмиттере и дырок в базе была одинаковой, то прямой ток через эмиттерный переход создавался бы перемещением одинакового числа электронов и дырок в противоположном направлении.

Но т.к. выполняются 1 и 2 условия работы транзистора, количество электронов, приходящих в базу, во много раз превышает число дырок – в эмиттер. Следовательно, почти весь ток через эмиттерный переход обусловлен электронами.

Электроны, попав в базу, где они являются не основными носителями заряда, начинают рекомбинировать с дырками базы. Но рекомбинация – процесс не мгновенный, поэтому почти все электроны успевают пройти через тонкий слой базы (условные 1) и достигнуть коллекторного перехода прежде, чем произойдет рекомбинация. Подойдя к коллекторному переходу электроны, испытывают действие электрического поля источника Ек–_Б (условие 3).

Это поле для электронов, является ускоряющим и поэтому они, втягиваются из базы в коллектор, создавая коллекторный ток.

(Цепь коллекторного тока: - Ек –_Б, Еэ – _Б, эмиттер база – коллектор, Ек - _Б).

Т.к. рекомбинация электронов с дырками базы мала, можно считать, ток коллектора примерно равен току эмиттера I_К ≈ I_Э.

Те электроны, которые все же рекомбинируют в базе с дырками, участвуют в создании тока базы I_Б. Цепь тока базы: - Еэ – _Б, эмиттер – база, + Еэ – _Б

I_Б=Iэ-Iк

Изменение тока в цепи эмиттера, вызванное малым напряжением эмиттера создает примерно такое же изменение тока в цепи коллектора, где действует значительно большее напряжение коллектора, в результате чего транзистор осуществляет усиление мощности.

Число, показывающее, во сколько раз переменное напряжение на выходе усилителя больше напряжения сигнала на входе усилителя называется коэффициентам усиления по напряжению

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по мощности для транзистора Кр=Кu*Кi

Усиление сигнала с помощью транзистора происходит за счет потребления энергии источников питания.

Сам транзистор выполняет функции регулятора, который под воздействием слабого входного сигнала, введенного в цепи с малым сопротивлением, изменяет ток в выходной цепи, обладающей большим сопротивлением.

Дата добавления: 2015-06-04