транзисторы. Э, другая

Название	Э, другая
Анкор	транзисторы
Дата	30.12.2021
Размер	59.11 Kb.
Формат файла
Имя файла	Tranzistory.docx
Тип	Документы #322136

1) Биполярным транзистором называют полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности и предназначеный для усиления сигнала.

2) Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий два р-n-перехода, образованных в одном монокристалле полупроводника. Эти переходы образуют в полупроводнике три области с различными типами электропроводности. Одна крайняя область называется эмиттером (Э), другая — коллектором (К), средняя — базой (Б). К каждой области припаивают металлические выводы для включения транзистора в электрическую цепь.

Электропроводность эмиттера и коллектора противоположна электропроводности базы.

В зависимости от порядка чередования р- и n-областей различают транзисторы со структурой р-n-р (рис. 1, а) и n-р-n (рис. 1, б) (иногда их еще называют прямой и обратный).

Условные графические обозначения транзисторов p-n-р и n-p-n отличаются лишь направлением стрелки у электрода, обозначающего эмиттер. Принцип работы транзисторов p-n-р и n-p-n одинаков.

лектронно-дырочный переход, образованный эмиттером и базой, называется эмиттерным, а коллектором и базой — коллекторным. Расстояние между переходами очень мало; у высокочастотных транзисторов оно менее 10 микрометров, а у низкочастотных не превышает 50 мкм (1 мкм=0,001 мм).

Основная функция транзистора - это усиление сигнала. Если на базу транзистора подать напряжение, то транзистор начнет открываться. В транзисторе переход коллектор-эмитер открывается плавно: от полностью закрытого состояния (Uб= 0 В) до полностью открытого (этот момент называют напряжение насыщения).

Между коллектором и эмиттером течет сильный ток, он называется коллекторный ток (Iк), между базой и эмиттером - слабый управляющий ток базы (Iб). Величина коллекторного тока зависит от величины тока базы. Причем, коллекторый ток всегда больше тока базы в определенное количество раз. Эта величина называется коэффициент усиления по току, обозначается h21э. У различных типов транзисторов это значение колеблется от единиц до сотен раз.

3) Электронно-дырочный переход, образованный эмиттером и базой, называется эмиттерным, а коллектором и базой — коллекторным. Расстояние между переходами очень мало; у высокочастотных транзисторов оно менее 10 микрометров, а у низкочастотных не превышает 50 мкм (1 мкм=0,001 мм).

Основная функция транзистора - это усиление сигнала. Если на базу транзистора подать напряжение, то транзистор начнет открываться. В транзисторе переход коллектор-эмитер открывается плавно: от полностью закрытого состояния (Uб= 0 В) до полностью открытого (этот момент называют напряжение насыщения).

Между коллектором и эмиттером течет сильный ток, он называется коллекторный ток (Iк), между базой и эмиттером - слабый управляющий ток базы (Iб). Величина коллекторного тока зависит от величины тока базы. Причем, коллекторый ток всегда больше тока базы в определенное количество раз. Эта величина называется коэффициент усиления по току, обозначается h21э. У различных типов транзисторов это значение колеблется от единиц до сотен раз.

Коэффициент усиления по току - это отношение коллекторного тока к току базы:

h21э = Iк/Iб

Для того, чтобы вычислить коллекторный ток, нужно умножить ток базы на коэффициент усиления:

Iк = Iб · h21э

4)

Принцип работы БТ в активном режиме;

б – Диаграмма распределения концентрации примеси

В БТ протекают следующие токи: эмиттерный Iэ, образованный инжекцией ОНЗ через ЭП; коллекторный Iк, образованный экстракцией ННЗ через КП; ток базы Iб, полученный за счет рекомбинации НЗ в базе, перешедших из эмиттера; обратный ток коллекторного перехода Iкб0 – неуправляемый ток

Между этими токами существуют следующие соотношения:

Iэ = Iк + Iб; Iб « Iк; Iэ ≈ Iк.

Iкб0 направлен встречно Iэ и Iк и очень мал. Iб в десятки…сотни раз меньше Iк, так как толщина базы гораздо меньше толщины эмиттера и коллектора, и концентрация примеси в базе гораздо ниже концентрации примеси эмиттера и коллектора, процесс рекомбинации в базе минимален.

5) Статический коэффициент передачи тока характеризует усилительные свойства транзистора. Статическим его называют потому, что этот параметр измеряют при неизменных напряжениях на его электродах и неизменных токах в его цепях.

6) Обратный ток коллектора / КБО — ток, протекающий через коллекторный переход, когда к нему приложено обратное напряжение, а ток эмиттера равен нулю. Ток / кво создается движением через коллекторный переход неосновных носителей заряда, для которых поле перехода не является тормозящим. Этот ток неуправляемый и значение его быстро растет с увеличением температуры, так как при этом резко возрастает число образующихся пар электрон — дырка. Неуправляемый ток коллекторного перехода Jко (Jкоб) имеет сильную зависимость от температуры, поэтому его часто называют тепловым током транзистора. Этот ток протекает через базовую цепь транзистора и поэтому неуправляемый тепловой ток коллектора в схеме ОЭ будет значительно выше чем в схеме ОБ: Jкоэ = Jкоб(β+1). Изменение теплового тока с температурой может в усилительных каскадах приводить к изменению положения рабочей точки, поэтому принимаются специальные меры для её температурной стабилизации. Зависимость Jко от конструктивных параметров транзистора дается.

7) На базу транзистора подаётся малый ток (в случае с биполярным транзистором, который управляется током) . Когда этого тока становится достаточно, для того, чтобы транзистор сработал, открывается переход Коллектор-Эмиттер. Транзистор срабатывает как ключ. К примеру, Эмиттер подключён к "земле", Коллектор - к питанию. Когда на Базу поступает ток, переход Э-К открывается (то есть замыкается накоротко, почти) и по этому переходу от "+" к "-" течёт ток. Напряжение на выходе в грубом приближении равняется Uпитания - Uкэ. Где Uкэ - падение напряжения на переходе Э-К.
Если на базе переменный сигнал с переменными напряжением и током, то транзистор будет то открываться, то закрываться и сигнал будет как бы усиливаться. На самом деле через переход Э-К сигнал от источника питания будет то подаваться, то нет. И на выходе мы будем наблюдать не усилинное входное напряжение, а напряжение от источника питания (вернее - его часть) , которое то поступает в нагрузку (при открытом переходе Э-К) , то не поступает (при закрытом переходе) .
По мощности сигнал усиливается в результате того, что он усиливается по напряжению (или по току, в зависимости от схемы включения) . Мощность P = U*I.
Сигнал на самом деле не усиливается и КПД всегда будет меньше 1 (меньше 100%). Так как реальное напряжение на выходе всегда будет меньше напряжения от источника питания. Так как напряжение выходное будет в любом случае меньше напряжения питания (защитные резисторы, переход К-Э, нагрузки и прочее).

8) Отличие схемы с ОЭ от схемы с ОБ состоит в том, что входным током в ней является малыйпо значению ток базы. Ток эмиттера Iэ обусловлен количеством дырок, переместившихся через эмиттерный переход в базу,и под. воздействием этого тока в цепи коллектора протекает ток Iк, почти равный току Iэ. ... Важнейшим достоинством схемыс ОЭ (в отличие от схемы с ОБ) является большойкоэффициент усиления по току, представляющий отношение приращения тока коллектора к приращению тока базы И обозначаемый :β=. Коэффициент усиления по напряжению для схемы с ОЭимеет примернотакую же величину, что и для схемы с ОБ.

9)

10) Режим отсечки транзистора получается тогда, когда эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключены к внешним источникам в обратном направлении. В этом случае через оба р-n-перехода протекают очень малые обратные токи эмиттера (IЭБО) И коллектора (IКБО). Ток базы равен сумме этих токов и в зависимости от типа транзистора находится в пределах от единиц микроампер — мкА (у кремниевых транзисторов) до единиц миллиампер — мА (у германиевых транзисторов).

    Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками UЭБ и UКБ. В результате уменьшится потенциальный барьер, ограничивавший диффузию основных носителей заряда, и начнется проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, то есть через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи, называемые токами насыщения эмиттера (IЭ.нас) и коллектора (IК.нас).

Для усиления сигналов применяется активный режим работы транзистора.
    При работе транзистора в активном режиме его эмиттерный переход включается в прямом, а коллекторный — в обратном направлениях. Под действием прямого напряжения UЭБ происходит инжекция дырок из эмиттера в базу. Попав в базу n-типа, дырки становятся в ней неосновными носителями заряда и под действием сил диффузии движутся (диффундируют) к коллекторному р-n-переходу. Часть дырок в базе заполняется (рекомбинирует) имеющимися в ней свободными электронами. Однако ширина базы небольшая — от нескольких единиц до 10 мкм. Поэтому основная часть дырок достигает коллекторного р-n-перехода и его электрическим полем перебрасывается в коллектор. Очевидно, что ток коллектора  IКp не может быть больше тока эмиттера, так как часть дырок рекомбинирует в базе. Поэтому IKp= h21Б Iэ
    Величина h21Б называется статическим коэффициентом передачи тока эмиттера. Для современных транзисторов  h21Б = 0,90...0,998. Так как коллекторный переход включен в обратном направлении (часто говорят — смещен в обратном направлении), через него протекает также обратный ток IКБО, образованный неосновными носителями базы (дырками) и коллектора (электронами). Поэтому полный ток коллектора транзистора, включенного по схеме с общей базой

Iк =h21БIэ + IКБО
Дырки, не дошедшие до коллекторного перехода и прорекомбинировавшие (заполнившиеся) в базе, сообщают ей положительный заряд. Для восстановления электрической нейтральности базы в нее из внешней цепи поступает такое же количество электронов. Движение электронов из внешней цепи в базу создает в ней рекомбинационный ток IБ.рек. Помимо рекомбинационного через базу протекает обратный ток коллектора в противоположном направлении и полный ток базы
IБ = IБ.рек — IКБО
    В активном режиме ток базы в десятки и сотни раз меньше тока коллектора и тока эмиттера.

11) Физический смысл H-параметров можно определить из условий к.з. на выходе и х.х. на входе,

– входное сопротивление;(4.16)

– коэффициент обратной связи по напряжению;(4.17)

– коэффициент передачи по току; (4.18)

– выходная проводимость.(4.19)

Преимущество H–параметров состоит в удобстве их экспериментального определения в режимах близких к режимам работы транзисторов в практических схемах. Реализация режимов холостого хода на входе и короткого замыкания на выходе не изменяет выбранного режима работы по постоянному току.

Однако в записанном выше виде система является статической и для практического использования ее необходимо переписать не для постоянных напряжений и токов, а для их изменений в рабочей точке БТ.

12) Максимальными параметрами транзисторов называется такие параметры режима его работы, при которых его работа не допустима, т.к. прибор может выйти из строя. Максимальные допустимые параметры – параметры режима работы, при котором гарантирована стабильная и надежная работа прибора.

Для обеспечения надежной работы аппаратуры режимы работы транзисторов должны выбираться таким образом, чтобы ток и напряжение не выходили за пределы области допустимых режимов, которая определяется следующими параметрами: максимально допустимый постоянный ток коллектора