Устройство и принцип действия транзистора

 Это усилительный полупроводниковый при­бор, имеющий два встречно включенных p-n-перехода, выполненных в одном кристалле полупроводника.

Возможны две структуры транзистора, показанные на рис. 1.11. В первой из них (рис.1.11,а) крайние зоны имеют примесную проводимость р-типа, а средняя – n-типа. Транзистор, выполненный по такой структуре именуется "р-n-р–транзистор". Левая по рисунку зона и вывод из нее называется эмиттер. Правая зона и ее вывод – коллектор. Средняя зона – база. В другом варианте (рис. 1.11,б) чередование зон противоположное. Такой вариант именуется "n-p-n–транзистор". Принципиально важно, что база выполняется как можно тоньше, концентрация примесей в ней намного меньше, чем в эмиттере и коллекторе, поэтому почти вся она фактически используется на создание p-n–переходов.

 принцип действия рассмотрим на примере n-p-n–транзистора (рис. 1.12). Приложим между коллектором и эмиттером напряжение от внешнего источника E_k, в указанной на рисунке полярности. Из двух p-n–переходов верхний, коллекторный, будет в обратном включении и ток через транзистор не будет проходить. При этом коллекторный p-n–переход расширится вглубь базы, почти вся она будет состоять из ионизированных атомов примеси. К коллекторному переходу будет приложено напряжение E_k, создавая в нем электрическое поле E_k.

Приложим теперь напряжение между базой и эмиттером U _бэ, в указанной на рисунке полярности. Поскольку "+" U _бэ подключен к базе (р-зона), а "-" U _бэ – к эмиттеру (n-зоне), то эмиттерный переход окажется в прямом включении и будет вести себя как диод. При U _бэ >(0,6¸0,8) В электроны начнут проходить из эмиттера в базу. Движением дырок из базы в эмиттер можно пренебречь, т.к. их в базе мало – мала концентрация. Попав в базу, большая часть электронов захватывается полем коллекторного перехода E_k и выбрасывается в коллектор, двигаясь затем к "+" E_k и образуя ток коллектора I_k. От минусового зажима E_k электроны поступают в эмиттер, образуя ток эмиттера I _э. Небольшая часть электронов, попавших в базу, через вывод базы в виде тока базы I _б утечет к "+" U _бэ.

Таким образом, через транзистор потечет ток. При этом, общий поток электронов разделяется на два – большая их часть проходит в коллектор, значительно меньшая – в базу.

Рис. 1.12. Принцип работы транзистора

 

Исходя из вышеизложенного, можно записать основное уравнение токов в   транзисторе:

.

Примем ток эмиттера за единицу. Тогда для тока коллектора можно записать:

,

где a - коэффициент, показывает какая часть электронов, вошедших в базу, попала в коллектор.

При изготовлении транзистора стремятся сделать a как можно ближе к единице (a =0,95 ¸ 0,999), что достигается изготовлением базы возможно более тонкой.

Для тока базы можно записать: .

Вывод базы является управляющим выводом транзистора. Учитывая, что I _б <<I_к можно сделать вывод: если рассматривать транзистор как прибор, входной величиной которого является ток базы, а выходной - ток коллектора, то он способен усиливать ток. Его усилительные свойства оцениваются коэффициентом усиления по току k_i:

.

Другое название этого коэффициента - коэффициент прямой передачи тока в схеме с общим эмиттером – h _21э. Поэтому для тока коллектора можно записать:

.

Для современных транзисторов h _21э = k_i =20 ¸ 1000.

Процессы в p-n-p транзисторе аналогичны, но полярности напряжений нужно изменить на противоположные. 

   

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: