Параметры биполярных транзисторов

 

В серьёзных справочниках приводится несколько десят-ков параметров транзисторов. Рассмотрим наиболее распростра-нённые (хотя это тоже вопрос спорный).

 

Начнём с h-параметров. Они были рассмотрены в теме «Четырёхполюсники».

В справочниках приводятся параметры для схемы с ОЭ. Это обозначается дополнительным индексом «э».

 при U_вых= const – коэффициент усиления тока при КЗ на выходе. Для схемы с ОЭ: выходной ток – ток коллек-тора, входной – ток базы.

 при U_к= const – коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ.

Это, безусловно, основной параметр транзистора, харак-теризующий его усиление. Он составляет обычно десятки-сотни единиц.

Из этого параметра можно вычислить коэффициент уси-ления тока в схеме с ОБ:

Очевидно, что этот параметр несколько меньше единицы. Обычно он составляет 0, 95…0, 99.

Параметры транзисторов (как и всех ПП) имеют очень большой разброс. Например, в справочнике может быть сказано: h _21Э=100…250. Более точно можно вычислять параметры по рас-смотренным раннее ВАХ, т.к. в справочнике приводятся усред-нённые характеристики, полученные в результате статистиче-ской обработки большого числа приборов. Для определения h _21Э используется выходная характеристика.

 

 при U_вых= const

Как известно, это входное сопротивление.

В схеме с ОЭ:

 при U _к = const

Обычно входное сопротивление в схеме с ОЭ небольшое и составляет десятки Ом.

 при I _вх = const (или Δ I _вх =0) – выходная прово-димость при ХХ на входе.

В схеме с ОЭ:

 при I _б = const

 

Рассмотрим другие параметры.

 

- I _кб0 (или I _кэ0 ) – обратный ток коллектора (показан на рисунке 2.24). Обычно составляет несколько мкА.

- U _бэнас, U _кэнас - напряжение насыщения. Составляет ме-нее 1 В.

Важными являются предельно допустимые параметры:

- U _кбmax – максимальное напряжение коллектор-база. Составляет обычно десятки вольт.

- U _{эб max} – максимальное напряжение эмиттер-база. Обычно составляет единицы вольт.

- P_max – максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе. Это важный параметр для выбора мощности тран-зистора, чтобы он не вышел из строя от перегрева. Может составлять от сотен мВт до десятков Вт.

 

Как уже было сказано, существует большое множество других параметров.

 

Полевые транзисторы

 

В отличие от биполярных транзисторов, которые управ-ляются входным током, полевые транзисторы управляются входным напряжением, т.е. электрическим полем, из чего следу-ет их название – «полевые». В создании тока в полевых транзи-сторах участвуют носители заряда одного знака, в связи с чем существует и их другое название – «униполярные» («уни-полярные» – то есть: «одно-полярные», «би-полярные – «двух-полярные»).

Полевые транзисторы обозначаются буквой П, например: КП305А.

Как и биполярные, полевые транзисторы имеют три элек-трода: сток, исток и затвор. В определённом смысле затвор – управляющий электрод – является аналогом базы, исток – аналогом эмиттера, сток – коллектора.

Полевые транзисторы аналогично имеют три схемы включения: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и об-щим затвором (ОЗ). Схема с ОЗ практически не используется, но теоретически существует.

Существует несколько типов полевых транзисторов, рас-смотрим их устройство и принцип действия.

 

2.4.1 Полевой транзистор с управляющим p-n переходом

 

Может также называться « полевой транзистор с затво-ром в виде p-n перехода » или проще: « полевой транзистор с p-n переходом.

Полевые транзисторы появились позже биполярных. Принцип работы их в принципе проще, поэтому его можно рас-смотреть детальнее.

Самая популярная схема включения – схема с ОИ. На рисунке 2.26 показан в разрезе транзистор и напряжения на его контактах.

Транзистор состоит из кристалла полупроводника (в данном случае типа n), от которого идут выводы: сток и исток.

Создана также область полупроводника типа p, от кото-рой идёт затвор.

Рассмотрим сначала случай, когда на затвор не подаётся напряжение. При подаче напряжения между стоком и истоком U_си через область n полупроводника будет протекать ток. Область, в которой течёт тока, называется канал. Данный тран-зистор называется – «с каналом n-типа».

 

 

Рисунок 2.26 – Транзистор с управляющим p-n переходом

с каналом n-типа

 

При подаче отрицательного напряжения на затвор U_зи< 0, к p-n переходу прикладывается обратное напряжение. Таким образом, область перехода расширяется (на рисунке она показа-на штриховой линией). При этом канал сужается и его сопротив-ление становится больше, а, следовательно, ток через канал будет уменьшаться.

Таким образом, изменяя напряжение на затворе, можно управлять током стока.

Отличительной особенностью полевых транзисторов яв-ляется высокое входное сопротивление (между затвором и исто-ком), вследствие чего ток через затвор очень мал и практически им можно пренебречь.

Таким образом, токи стока и истока примерно равны, то есть: I_c≈ I _и.

Рассмотрим семейство выходных (стоковых) ВАХ данно-го транзистора I_c = f ( U _си ) при U _зи = const (рисунок 2.27).

Рисунок 2.27 – Выходные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом

 

Основной рабочий участок – это область насыщения, при U _си > U _нас (или на рисунке обозначено - U _отс).

При U_зи=0 ток стока максимален (он называется I_{с нач} – начальный ток стока). При увеличении модуля отрицательного напряжения на затворе ток стока пропорционально уменьшается из-за сужения канала. При достижении определённого напряже-ния ток совсем прекращается.

Надо заметить, что в реальных ВАХ многих транзисто-ров, линии расположены не на одинаковом расстоянии, в отли-чие от того, как это показано на рисунке.

Линии ВАХ идут под очень малым углом, практически горизонтально, что говорит о малом выходном сопротивлении схемы.

При малых напряжениях на стоке (линейная область) сужение канала незначительно и ток стока I_c практически прямо пропорционален напряжению U _си. Это свойство часто использу-ется при изготовлении микросхем для получения резисторов в кристалле полупроводника.

 

Пример реальной ВАХ из справочника показан на рисун-ке 2.28. Здесь уже линии расположены не на одинаковом рассто-янии друг от друга.

 

 

Рисунок 2.28 – реальные выходные ВАХ

полевого транзистора

 

Всё это было рассмотрено для транзистора с n-каналом. Совершенно аналогично всё это применяется и для транзистора с p-каналом, у которого затвор представляет область n. В этом случае полярности напряжений противоположны и на вход подаётся положительное напряжение U_зи< 0.

Существуют также стоко-затворные характеристики: I_c = f ( U _зи ) при U _си = const, которые используются значительно реже.

Схемные изображения полевого транзистора с затвором в виде p-n перехода показаны на рисунке 2.29. Здесь также тран-зистор можно рисовать в кружке или без кружка.

Затвор рисуется напротив истока – обратите внимание. Стрелка, идущая к затвору, означает транзистор с n-каналом (на рисунке – слева), стрелка от затвора – с p-каналом (справа).

 

 

Затвор

Сток

Исток

Канал n-типа

Канал p-типа

Рисунок 2.29 – Условное схемное изображение полевого транзистора с p-n переходом

–

+

+

–

I с

I и

U зи

U си

Схема с ОИ

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: