Характеристики БТ

Характеристиками транзисторів називаються залежності між си­лами струмів і напругами у вхідному й вихідному колах. У різних схемах приєднання транзистора вхідні й вихідні кола різні, отже, й характеристики являють собою залежності різних параметрів.

Так, для схеми зі спільним емітером (СЕ) вхідним колом є базове коло і вхідна характеристика являє собою залежність сили базового струму від напруги емітер — база за сталої напруги між емітером і колектором: І_б = f (U_e-_б) при U_e-к = const.

Вихідним колом для цієї схеми є коло колектора і вихідною характеристикою буде залеж­ність сили колекторного струму від напруги емітер — колектор за незмінної сили базового струму: І_к = f (U_е-к) при І_б — const. На мал. 2.11 показано приблизний вигляд вхідних і вихідних характерис­тик транзистора р — п — р-типу. За малих значень напруги між емітером і базою (U_e-r,) сила базового струму зростає повільно через великий опір р — п -переходу, який зі збільшенням сили струму змен­шується

Малюнок 2.11 Вхідні і вихідні характеристики транзистора для схеми з СЕ; (а) вхідна характеристика; (б) вихідна характеристика.

Зі збільшенням колекторної напруги U_е-к вхідні характе­ристики зміщуються праворуч, тобто зі збільшенням U_е-к потрібно збільшити напругу, для того щоб сила базового струму залишалася незмінною. Вихідні характеристики показують, що в робочій ділян­ці напруга U_е-к незначною мірою впливає на силу колекторного стру­му І_к, оскільки вона залежить переважно від кількості дірок, що інжектуються в базу, тобто від сили емітерного струму.

5 Біполярний транзистор як активний чотириполюсник

(h-параметри)

Статичні ВАХ використовуються при розрахунках електронних схем з великими рівнями вхідних сигналів. Якщо рівень вхідного сигналу малий і транзистор працює на лінійній ділянці ВАХ (робота в режимі малого сигналу), його можна подати як активний лінійний елемент (чо­тириполюсник), зображений на мал. 2.11.

Малюнок 2.11 – Активний лінійний чотириполюсник

Величини U1, І₁ є вхідними, а U₂ ,І₂ — вихідними. При аналізі роботи чотири­полюсника два параметри вибирають­ся як незалежні змінні, а два інші є їх лінійними функціями. У зв'язку з цим роботу чотириполюсника можна охарактеризувати шістьма системами лінійних рівнянь, кожна з яких складається з двох рівнянь.

Найчастіше використовується система рівнянь, у якій незалежними змінними величинами є вхідний струм I₁ та вихідна напруга U₂:

Із системи рівнянь (2.9) можна знайти повні диференціали функцій U ₁ тa I₁

Якщо замінити диференціали функцій незначними приростами амплі­тудних значень струмів (di = ∆I) та напруг (du = ∆U) і ввести нові позна­чення для частинних похідних, то система рівнянь матиме вигляд:

Величини коефіцієнтів h визначаються при створенні режимів холостого ходу на вході чотириполюсника і короткого замикання на виході за змінного складовою струму.

З режиму холостого ходу на вході, коли можуть бути визначені:

- коефіцієнт зворотного зв'язку за напругою h₁₂ та вихідна провідність транзистора

З режиму короткого замикання на виході, коли U _г = 0, можна визначити коефіцієнт зворотного зв'язку за напругою h₁₁, вхідний опір та коефіцієнт передачі за струмом h₂₁

Вказана система рівнянь (2.13) називається системою h-параметрів. Значення h-параметрів наводяться у довідникових матеріалах на транзис­тори. Залежно від схеми вмикання транзистора h-параметри мають різні значення. Тому вони позначаються відповідною літерою в індексі

(наприклад, для схеми з CE – h11э, з CБ – h11Б, з СК – h11К і т.д.).

Перевагою системи h-параметрів є порівняна простота безпосеред­нього вимірювання величин коефіцієнтів h (для отримання їх експери­ментальних значень).

Малюнок 2.13 – Схема заміщення транзистора за h-параметрами

При розрахунках також використовується фізична –T подібна модель транзистора. На мал. 2.14 зображена така модель транзистора для схеми з СЕ. Тут прийняті наступні позначення:

r _б - об'ємний опір бази транзистора;

r _е - прямий опір емітер-ного переходу;

β - коефіцієнт передачі за струмом.

r_K(Е) - зворотний опір колекторного переходу;

Малюнок 2.14- Г-подібна схема заміщення транзистора

7. Одноперехідний транзистор

Одноперехідний транзистор або двобазовий діод - це НП прилад з одним р-п переходом. Його схематична конструкція і ВАХ наведені на

мал. 2.16.

Малюнок 2.16 – Одноперехідний транзистор: а) конструкція; б) вхідна

Шар p-типу має назву емітера, а області монокристала по обидва боки емітера, що мають електронну провідність, звуться базами. За­звичай, довжина нижньої бази Б2 набагато менша, ніж довжина верхньої бази Б1. Якщо до контактів базових областей підімкнути зовніш­ню напругу із зазначеною полярністю, то через обидві бази протікатиме невеликий струм - так званий струм зміщення.

Оскільки ділянка між базовими електродами має лінійний опір, то спад напруги на базових областях пропорційний їх довжині. Напруга на емітерному переході зумовлюється різницею потенціалів емітера та базової області Б2. Якщо потенціал емітера не перевищує потен­ціалу бази Б2, то емітерний перехід зміщений у зворотному напрямку і через нього протікає невеликий зворотний струм. При зміщенні емітерного переходу у прямому напрямку емітерний струм зростає і, при певному його значенні Ieo починається лавиноподібне зменшення опору бази Б2 за рахунок проникнення носіїв заряду через р-n перехід. Наслідком цього є зниження напруги емітера за одночасного зростан­ня емітерного струму - ділянка негативного опору на вхідній ВАХ (тут негативним змінам напруги відповідають позитивні зміни стру­му). При змінах зовнішньої напруги Uбб ВАХ зсувається, не змінюю­чи форми (див.мал.2.16 б). Наявність ділянки з негативним опором дозволяє використовувати одноперехідний транзистор у електронних ключах, генераторах, релей­них схемах і т. ін.

8 Конструкція біполярних транзисторів

Біполярні т ранзистори виготовляють з германію та кремнію. Як приклад, розглянемо будову площинного германієвого транзистора р — п —

р -типу (мал. 2.17). Базою служить пластина 3 з кристаліч­ного германію з електронною провідністю, 3 двох боків у пластину вплавлені індієві

електроди — емітер 6 і колектор 8.

Малюнок 2.17 Схема будови площинно­го германієвого транзистора р- п- р-типу.

Під час плав­лення індію між кожним із цих електродів і германієвою пластиною (базою) утворюються ділянки з дірковою провідністю та емітерний 7 і колекторний 2 р-n -переходи. Колектор 8 закріплюється на кристалотримачі 1, від якого назовні про­ходить колекторний вивід 9. Виводи емітера 5 та бази 4 ізольовані від корпусу скляними прохідними ізоля­торами. Транзистор розміщують у металевому корпусі.

Порівняно з електронними лампа­ми транзистори мають такі переваги: відсутність кола розжарення, отже, спрощеність схеми й відсутність споживання потужності для розі­грівання катода; велика механічна міцність і довговічність; постійна готовність до роботи; малі габарити й маса; низька напруга жив­лення та високий ККД. До недоліків транзисторів належать залежність режиму роботи від температури навколишнього середовища; невелика вихідна по­тужність; чутливість до перевантажень; розкид параметрів, внаслідок чого окремі транзистори одного типу значно відрізняються між собою за своїми параметрами; значна відмінність між вхідними та вихідними опорами.

Маркування транзисторів

Маркування транзисторів складається з чотирьох елементів:

- перший (літера або цифра) — матеріал напівпровідника (Г(1) — гер­маній; К(2) — кремній; А(3) — арсенід галію);

- другий (літера) — Т (біполярні), П (польові);

- третій (тризначне число) — класифікаційна ознака за потужністю і частотою;

- четвертий (літера) — різновид транзистора цього типу (А, Б, В то­що).

Наприклад, ГТ905А — германієвий біполярний потужний

ви­сокочастотний транзистор, різновид типу А.

№6

Навчальна дисципліна Основи промислової електроніки та МПТ

Спеціальність Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств іцивільних споруд

Дата добавления: 2014-01-05