Биполярные транзисторы. Транзистором называют трехэлектродный полупроводниковый прибор служащий для усиления мощности электрических сигнален Кроме усиления транзисторы используют для

Транзистором называют трехэлектродный полупроводниковый прибор служащий для усиления мощности электрических сигнален Кроме усиления транзисторы используют для генерирования сигналов, их различных преобразований и решения других задач электронной техники.

Различают два типа транзисторов: биполярные и полевые (униполярные). Название биполярного транзистора объясняется тем, что ток в нем определяется движением носителей зарядов двух знаков - отрицательных и положительных (электронов и дырок). Термин же транзистор происходит от английских слов transfer - переносить и resistor- сопротивление, т.е. в них происходит изменение сопротивления под действием управляющего сигнала.

Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводников типа «р» и «n», между которыми образуются два р-п перехода. В соответствии с чередованием слоев с разной электропроводностью биполярные транзисторы подразделяют на два типа: р-п-р и п-р-п. У транзистора имеются три вывода (электрода): эмиттер (э), коллектор (к) и база (б). Эмиттер и коллектор соединяют с крайними областями (слоями), имеющими один и тот же тип проводимости, база соединяется со средней областью. Напряжение питания подают на переход «эмиттер - база» в в прямом направлении, а на переход «база - коллектор» - в обратном направлении.

По диапазонам используемых частот транзисторы делятся на низкочастотные (до 3 МГц), среднечастотные (от 3 до 30 МГц), высокочастотные (от 30 до 300 МГц) и сверхвысокочастотные (свыше 300 МГц). По мощности транзисторы делятся на малой мощности (до 0,3Вт), средней мощности (от 0,3Вт до 1,5 Вт), большой мощности (свыше 1,5 Вт).

При подключении эмиттера транзистора типа р-п-р к положительному зажиму источника питания возникает эмиттерный ток 1_Э. Стрелкой указано движение носителей заряда. Дырки преодолевают переход и попадают в область базы, для которой дырки не являются основными носителями заряда. Дырки частично рекомбинируют электронами базы. Так как напряжение питания коллектора во много раз (приблизительно в 20 раз) больше, чем напряжение питания базы, и конструктивно слой базы выполняется очень тонким, то электрическое сопротивление цепи базы получается высоким и ток, ответвляющийся в цепь базы I_б, оказывается незначительным. Большинство дырок достигают коллектор, образуя коллекторный ток I_к.

Ток коллектора 1_К превосходит ток базы 1_б от 20 до 200 раз. Это объясняет возможность усиления с помощью транзистора тока и, соответственно, мощности сигнала во много раз. Действительно, если подавать напряжение сигнала в цепь базы, то в соответствии с напряжением сигнала будет изменяться сопротивление p-n-перехода между эмиттером и базой. Это изменяющееся сопротивление включено в коллекторную цепь, что приведет к соответствующему изменению тока коллектора, который во много раз больше тока базы.

Если в коллекторную цепь включить сопротивление нагрузки, в нем будет выделяться мощность, во много раз большая, чем мощность сигнала, подводимого в цепь базы.

Вольт-амперные характеристики транзистора различаются в зависимости от схемы его включения: с общим эмиттером, с общей базой, с общим коллектором.

Различают следующие виды ВАХ.

Свойства транзисторов характеризуются их параметрами, с помощью которых можно сравнивать качество транзисторов, решать задачи, связанные с применением |транзисторов в различных схемах, и рассчитывать эти схемы.

h-параметры транзистора определяют, рассматривая транзистор как четырехполюсник, т.е. прибор, имеющий два входных и два выходных зажима. Они связывают входные и выходные токи и напряжения, справедливы только для нормального режима работы транзистора и малых амплитуд сигналов и могут быть определены экспериментально или по входной и выходным характеристикам.

h-параметры транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером:

Входное сопротивление для переменного тока

h₁₁ = DU_бэ/DI_б при U_кэ = const

для маломощных транзисторов h₁₁ = 1000 ÷ 10000 Ом, для транзисторов средней и большой мощности - h₁₁ = 50 ÷ 1000 Ом

Коэффициент усиления по току

h₂₁ = DI_к/DI_б при U_кэ = const

этот коэффициент изменяется от 20 до 200.

Выходная проводимость

h₂₂ = DI_к/DU_кэ при I_б = const

Для маломощных транзисторов h₂₂ = 10 ^{- 6 См, а для транзисторов средней и большой мощности} h₂₂ = 10 ^{- 4}÷10 ^{- 6 См. Выходную проводимость иногда заменяют выходным сопротивлением} R_вых = 1/ h₂₂

Иногда рассматривается коэффициент обратной связи по напряжению

h₁₂ = DU_бэ/DU_кэ при I_б = const

Величина h₁₂ примерно равна 2 ·10^-3 ÷ 2 ·10^-4и из-за малости часто не принимается во внимание.

Параметры биполярных транзисторов зависят от температуры окружающей среды.

Выделяют три области работы транзистора. При работе транзистора как усилителя эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт. Это - активная область работы, в которой транзистор можно считать линейным активным элементом. Область, в которой оба перехода смещены в обратном направлении, называют областью отсечки. Область, в которой оба перехода смещены в проводящем направлении, называют областью насыщения.

Дата добавления: 2014-01-07