Биполярные транзисторы. Определение и классификация транзисторов

Транзисторы

Определение и классификация транзисторов. Транзистором называется полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, имеющий три и более внешних выводов, предназначенный для усиления или генерации электрических сигналов, а также для коммутации электрических цепей.

В зависимости от назначения и свойств транзисторы классифицируются на ряд групп:

· по мощности рассеяния (допустимое значение мощности, рассеиваемой транзистором без применения дополнительного теплоотвода) различают транзисторы малой, средней и большой мощности;

· по диапазону частот (в зависимости от значения предельно допустимой рабочей частоты) различают низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные транзисторы;

· особую группу транзисторов составляют лавинные, полевые и однопереходные.

Широко распространенные транзисторы с двумя р-n-переходами носят название биполярных. Этот термин связан с наличием в транзисторах двух различных типов носителей зарядов – электронов и дырок. Транзисторы обычно изготовляют из германия или кремния. Конструктивно биполярный транзистор представляет собой пластину монокристалла полупроводника с электропроводностью р- или n-типа, по обеим сторонам которой вплавлены (или внесены другим образом) полупроводники, обладающие другим типом электропроводности. На границе раздела областей с разным типом электропроводности образуются р-n- или n-р-переходы. Транзистор укрепляют на кристаллодержателе и помещают в герметизированный металлический или пластмассовый корпус. Через дно корпуса проходят выводы, соединяющие зоны транзистора с внешней цепью. Возможны две структуры с различным чередованием областей n-р-n или р-n-р.

Схематическое устройство и условное графическое обозначение биполярных транзисторов приведено на рис.3.5, классификация биполярных транзисторов показана в табл.3.2.

У биполярных транзисторов центральный слой называют базой. Наружный слой, являющийся источником носителей зарядов (электронов или дырок), который главным образом и создает ток прибора, называют эмиттером, а наружный слой, принимающий заряды, поступающие от эмиттера, – коллектором.

Таблица 3.2

Классификация биполярных транзисторов

Частотные группы	Группы по мощности
Низкочастотные fгр ≤ 3 МГц	Малой мощности Pmax ≤ 0,3 Вт
Среднечастотные 3 МГц < fгр ≤ 30 МГц	Средней мощности 0,3 Вт < Pmax ≤ 1,5 Вт
Высокочастотные 30 МГц < fгр ≤ 300 МГц	Большой мощности Pmax > 1,5 Вт
Сверхвысокочастотные fгр ≥ 300 МГц

На эмиттерный переход напряжение подается в прямом направлении, поэтому даже при небольших напряжениях через него проходят значительные токи. На коллекторный переход напряжение подается в обратном направлении, оно обычно в несколько раз выше напряжения эмиттерного перехода.

Принцип работы биполярного транзистора. Рассмотрим работу транзистора типа р-n-р (n-р-n транзистор работает аналогично). Между коллектором и базой транзистора приложено отрицательное напряжение. Пока эмиттерный ток равен нулю (I_Э =0), ток в транзисторе идет только через коллекторный переход в обратном направлении (рис.3.6, а). Величина этого тока определяется концен­трацией неосновных носителей заряда в коллекторе и базе и при хорошем качестве полупроводников мала.

При подаче положительного напряжения на эмиттер возникает определенный эмиттерный ток I_Э (рис.3.6, б). Так как эмиттерный переход находится в прямом включении, дырки проходят в область базы. Там они частично рекомбинируют со свободными электронами базы. Однако база обычно выполняется из полупроводника n-типа с большим удельным сопротивлением (с малым содержанием донорной примеси), поэтому концентрация свободных электронов в базе низкая и лишь немногие дырки, попавшие в базу, рекомбинируют с ее электронами. Вместо исчезнувших при рекомбинации электронов в базу из внешней цепи приходят новые электроны, образующие базовый ток I_Б. Большинство дырок, являясь неосновными носителями заряда для базовой области, под действием поля коллектора проходят коллекторный переход, образуя коллекторный ток I_К.

Связь между приращениями коллекторного и эмиттерного токов характеризуется коэффициентом передачи тока:

при U_К = const.

Коэффициент передачи тока α всегда меньше единицы.

Дата добавления: 2015-05-06