55. Транзисторы биполярные (устройство, параметры, обозначение, конструкции, применения).

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Основная схема структуры биполярного транзистора представлена на рис. 1.
Картинка

Рис. 1. Простейшая схема устройства транзистора


Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p-n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы. Условное обозначение биполярного транзистора приведено на рис. 2 Картинка

Рис. 2. Условное обозначение биполярного транзистора



Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают n-p-n- и p-n-p-транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевых, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»).

Биполярные транзисторы используются для усиления и коммутации сигналов и обычно работают в активном режиме, т.е. когда переход база-эмиттер открыт, а база-коллектор закрыт. При этом ток коллектора будет протекать через оба перехода, а ток базы только через переход база-эмиттер. Таким образом, ток эмиттера будет равен сумме токов базы и коллектора (Iэ=Iб + Iк).

Для понимания принципа работы, рассмотрим n-p-n-транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая p-n-p- транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В n-p-n-транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные

носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк).

Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α=0.9–0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен:

β = α / (1−α) =(10÷1000).

Также коэффициент β может быть выражен как отношение приращения

тока коллектора к приращению тока базы:


Картинка

Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно

большим током коллектора.


Схемы включения биполярного транзистора

Существует несколько схем включения биполярного транзистора:

  1. Схема включения с общей базой;
  2. Схема включения с общим эмиттером;
  3. Схема включения с общим коллектором;

Любая схема включения транзистора характеризуется такими

основными показателями:

  1. Коэффициент усиления по току ΔIвых\ΔIвх;
  2. Входное сопротивление Rвх=ΔUвх\ΔIвх;
  3. Выходное сопротивление Rвых.


К списку Рандомный вопрос