Биполярные транзисторы, их основные характеристики и базовые схемы включения. лекция 8

Транзиистор (англ. transistor), полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

Транзисторы – это П/П приборы с электронно-дырочными переходами, предназначенные для усиления и генерирования электрических сигналов и имеющие три или более выводов.

Биполярный транзистор - трёхполюсный полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами. Он состоит из чередующихся областей полупроводника, имеющих электропроводность различных типов.

В зависимости от последовательности чередования n- и p-областей различают транзисторы n-p—n- и p-n-p-типов. На практике используются транзисторы обоих типов; принцип действия их одинаков. Основными носителями заряда в транзисторе n-p-n-типа являются электроны, а в p-n-p- транзисторе - дырки. Так как в кремнии электроны обладают большей подвижностью, чем дырки, то чаще используют транзисторы n-p-n-типа.

Общие сведения для всех Транзисторов

 Центральная область транзистора, называемая базой, заключена между коллектором и эмиттером. Толщина базы мала и не превышает нескольких микрон. Переход между базой и эмиттером называется эмиттерным, а между базой и коллектором - коллекторным.

Симметричные структуры биполярных транзисторов показанные ранее, являются идеальными. Структура реального транзистора несимметрична. Площадь коллекторного перехода значительно больше, чем эмиттерного.

 

Биполярный транзистор можно условно рассматривать как соединение двух полупроводниковых диодов

Условное графическое обозначение транзисторов p-n-p и n-p-n

 

 

Каждый из p-n-переходов транзистора может быть смещён либо в прямом, либо в обратном направлениях. В зависимости от этого различают четыре режима работы транзистора:

1) активный (усиления). Эмиттерный переход смещён в прямом направлении, а коллекторный - в обратном;

2) отсечки. Оба перехода смещены в обратном направлении;

3) насыщения. Оба перехода смещены в прямом направлении;

4) инверсный. Эмиттерный переход смещён в обратном направлении, а коллекторный — в прямом.

ВАХ

 

 

Принцип работы

 

 

ЕЭ – э.д.с. источника входного сигнала, подключенного так, чтобы эмиттерный переход (ЭП) был открыт.

Е_К – э.д.с. источника выходного сигнала, который подключен так, чтобы закрыть  коллекторный переход (КП).

По закону Кирхгофа

  I_Э =I_К + I_Б

Основные процессы (работа ключа)

При отсутствии тока во входной цепи –транзистор закрыт и нет тока в выходной цепи (обратным током можно пренебречь)

Включение источника Е_Э, обеспечивает ток I_Э, и дырки из области р будут инжектироваться

в область базы, где они являются не основными носителями заряда. Те из них, которые разгоняются в поле (при условии  тонкого слоя базы), будут переброшены через КП во 2ой слой р и появится ток I_К ,

который потечет по сопротивлению R_H.

Основные параметры транзистора:

Коэффициент усиления по току – отношение действующего значения коллекторного тока к току базы.

Входное сопротивление – следуя закону Ома оно будет равно отношению напряжения эмиттер-база U_ЭБ к управляющему токуI_Б.

Коэффициент усиления напряжения – параметр находится отношением выходного напряжения U_ЭК к входному U_БЭ.

Частотная характеристика описывает способность работы транзистора до определенной, граничной частоты входного сигнала. После превышения предельной частоты физические процессы в транзисторе не будут успевать происходить и его усилительные способности сведутся на нет.свойства общие для всех транзисторов+

Параметрами биполярного транзистора являются:

· обратный ток коллектор-эмиттер

· время включения

· обратный ток колектора

· максимально допустимый ток

Схемы включения биполярных транзисторов

Для подключения транзистора нам доступны только его три вывода (электрода). По этому для его нормальной работы требуются два источника питания. Один электрод транзистора будет подключаться к двум источникам одновременно. Следовательно, существуют 3 схемы подключения биполярного транзистора: ОЭ – с общим эмиттером, ОБ – общей базой, ОК – общим коллектором. Каждая обладает как преимуществами, так и недостатками, в зависимости от области применения и требуемых характеристик делают выбор подключения.

Схема включения с общим эмиттером (ОЭ) характеризуется наибольшим усилением тока и напряжения, соответственно и мощности. При данном подключении происходит смещение выходного переменного напряжения на 180 электрических градусов относительно входного. Основной недостаток – это низкая частотная характеристика, то есть малое значение граничной частоты, что не дает возможность использовать при высокочастотном входном сигнале.

Схема включения с общей базой (ОБ) обеспечивает отличную частотную характеристику. Но не дает такого большого усиления сигнала по напряжению как с ОЭ. А усиление по току не происходит совсем, поэтому данную схему часто называют токовый повторитель, потому что она имеет свойство стабилизации тока.

Схема с общим коллектором (ОК) имеет практически такое же усиление по току как и с ОЭ, а вот усиление по напряжению почти равно 1 (чуть меньше). Смещение напряжения не характерно для данной схемы подключения. Ее еще называю эмиттерный повторитель, так как напряжение на выходе (U_ЭБ) соответствуют входному напряжению.

Применение транзисторов:

- усилительные схемы;

- генераторы сигналов;

- электронные ключи. Интеренет

 

Полевые транзисторы, их основные характеристики и базовые схемы включения. Лекция 8

Транзисторы – это П/П приборы с электронно-дырочными переходами, предназначенные для усиления и генерирования электрических сигналов и имеющие три или более выводов.

Полевой транзистор (ПТ) – полупроводниковый прибор, в котором регулирование тока осуществляется изменением проводимости проводящего канала с помощью поперечного электрического поля. В отличие от биполярного ток полевого транзистора обусловлен потоком основных носителей

Электроды полевого транзистора называют истоком (И), стоком (С) и затвором (З). Управляющее напряжение прикладывается между затвором и истоком. От напряжения между затвором и истоком зависит проводимость канала, следовательно, и величина тока. Таким образом, полевой транзистор можно рассматривать как источник тока, управляемый напряжением затвор-исток. Если амплитуда изменения управляющего сигнала достаточно велика, сопротивление канала может изменяться в очень больших пределах. В этом случае полевой транзистор можно использовать в качестве электронного ключа.

По конструкции полевые транзисторы можно разбить на две группы:

• с управляющим p–n-переходом;

• с металлическим затвором, изолированным от канала диэлектриком.

Транзисторы второго вида называют МДП-транзисторами (металл -диэлектрик – полупроводник).

В большинстве случаев диэлектриком является двуокись кремния SiO 2 , поэтому обычно используется название МОП-транзисторы (металл – оксид – полупроводник).

Проводимость канала полевого транзистора может быть электронной или дырочной. Если канал имеет электронную проводимость, то транзистор называют n-канальным. Транзисторы с каналами, имеющими дырочную проводимость, называют p-канальными. В МОП-транзисторах канал может быть обеднён носителями или обогащён ими. Таким образом, понятие «полевой транзистор» объединяет шесть различных видов полупроводниковых приборов.

Полевые транзисторы с п – р переходом делят на классы:

По типу канала проводника: n или р. От канала зависит знак, полярность, сигнала управления. Она должна быть противоположна по знаку n -зоне.

 По структуре прибора: диффузные, сплавные по р – n — переходом, с затвором Шоттки, тонкопленочные. По числу контактов: 3-х и 4-контактные. В случае 4-контактного прибора, подложка также исполняет роль затвора. По используемым материалам: германий, кремний, арсенид галлия.

 Классы делятся по принципу работы: устройство под управлением р — n перехода; устройство с изолированным затвором или с барьером Шоттки.

Принцип работы для тупеньких .таких как я 

Прибор с управляющим р — п канальным переходом — это полупроводниковая пластина с электропроводностью одного из этих типов. К торцам пластины подсоединены контакты: сток и исток, в середине — контакт затвора. Действие устройства основано на изменяемости толщины пространства р-п перехода. Поскольку в запирающей области почти нет подвижных носителей заряда, ее проводимость равна нулю. В полупроводниковой пластине, в области не под воздействием запирающего слоя, создается проводящий ток канал. При подаче отрицательного напряжения по отношению к истоку, на затвор создается поток, по которому истекают носители заряда. В случае изолированного затвора, на нем расположен тонкий слой диэлектрика. Этот вид устройства работает на принципе электрического поля. Чтобы разрушить его достаточно небольшого электричества. Поэтому для защиты от статического напряжения, которое может достигать тысяч вольт, создают специальные корпуса приборов — они позволяют минимизировать воздействие нежелательного электричества

руки

основных направления его работы пять: Усилители высоких частот. Усилители низких частот. Модуляция. Усилители постоянного тока. Ключевые устройства (выключатели)

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: