Биполярни транзистори

Терминът "биполярен транзистор" се дължи на факта, че тези транзистори използват носители на заряд от два вида: електрони и дупки. За производството на транзистори се използват същите полупроводникови материали, както при диодите.

В биполярни транзистори с помощта на трислойна структура на полупроводникови различен проводимост полупроводникови два р-п-преход с редуващи видове проводимост (р-п-р или п-р-н).

Биполярни транзистори могат да бъдат структурно beckorpusnymi (Фиг.1 а) (за въвеждане на, например, като част от интегрални схеми) и затворена в типичния случай (фиг. 1b). Трите изхода на биполярен транзистор се наричат ​​база, колектор и излъчвател.

Фиг. 1. Биполярен транзистор: a) p-n-p структура без кашон, b) n-p-n-структура в случай

В зависимост от общия изход можете да получите три вериги за свързване на биполярен транзистор: с обща основа (OB), общ колектор (ОК) и общ излъчвател (OE). Нека да разгледаме работата на транзистора в схема с обща основа, (Фигура 2).

Фиг. 2. Диаграма на биполярен транзистор

Emitter инжектира (доставя) основните носители в базата, в нашия пример за n-тип полупроводникови устройства те ще бъдат електрони. Източниците са избрани така, че Е2 > E1. Резисторът Re ограничава тока на отвореното свързване p-n.

При Е1 = 0, токът през колекторен възел е малък (заземен от малцинствени превозвачи), то се нарича първоначален ток на колектора Ik0. Ако Е1 > 0, електроните преодолеят изхода на емитер p-n (Е1 е включен в посока напред) и падат в основната област.

Базата е направена с огромно съпротивление (ниска концентрация на примеси), така че концентрацията на дупки в основата е ниска. Както следва, няколко електрони в основата се рекомбинират с дупките си, образувайки основен ток Ib. Сега в колектор р-п-преход от Е2 действа много по-голяма област от възел излъчвател, който пренася електроните на колектора. Следователно, преобладаващото мнозинство от електрони достига колектора.

Емисиите и колекторните токове се свързват с текущия трансферен коефициент на емитер

в Uкб = const.

Винаги ДИк < ΔIe и a = 0,9 - 0,999 за модерни транзистори.

В разглежданата схема Ik = Ik0 + aIe »Ie. Както следва, биполярен транзистор с обща основа има нисък токов трансферен коефициент. Поради това се използва понякога, главно при високочестотни устройства, където е по-добре от другите да се увеличи напрежението.

Основната схема за включване на биполарния транзистор е схема с общ излъчвател (фигура 3).

Фиг. 3. Включване на биполярен транзистор в схема на общ емитер

За това, според първия закон на Кирхоф, можем да напишем Ib = Ie - Ik = (1 - a) Ie - Ik0.

Като се има предвид, че 1 - а = 0.001 - 0.1, имаме Ib << аз>

Нека намерим съотношението на тока на колектора към базовия ток:

Това съотношение се нарича коефициент на предаване на базовия ток. Когато се получи = 0,99 б = 100. Ако базовата верига включва източник на сигнал, така че един и същ сигнал, но усилва ток във времето б, ще тече в кръгът на колектора, формиращи резистор Rk напрежение много по-висока, отколкото на напрежението на източника на сигнал ,

За оценка на биполярен транзистор в широк диапазон на импулсни и постоянни токове, напрежения и мощност, както и за изчисляване на външното захранване, режим на стабилизация използва семейство на ток напрежение входни и изходни черти (CVC).

Семейство от характеристики на входното напрежение определят зависимостта на входния ток (база или емитер) от входното напрежение Ube at Uk = const, Фиг. 4, а. Характеристиките на входното напрежение на транзистора са подобни на характеристиките на тока на напрежението на диода в директната връзка.

Семейството от характеристиките на изходното напрежение определя зависимостта на колекторния ток от напрежението върху него при определен ток на базата или емитер (в зависимост от схемата с общ излъчвател или обща основа), Фиг. 4, b.

Фиг. 4. Волт-амперни свойства на биполярен транзистор: a - вход, b - изход

В допълнение към електронния преход n-p, в бързодействащите вериги, широко се използва преход на базата на метало-полупроводниковата Schottky бариера. При такива преходи времето за натрупване и разсейване на зарежданията в базата не се изразходва, а скоростта на транзистора зависи само от скоростта на презареждане на бариерния капацитет.

Фиг. 5. Биполярни транзистори

Характеристики на биполярни транзистори

За да се оценят много допустимите режими на работа на транзисторите, използвайте основните характеристики:

1) много допустимо напрежение колектор-емитер (за различни транзистори Uke max = 10 - 2000 V),

2) много допустимото разсейване на мощност Pf макс колектор - от неговите транзистори са разделени на ниска мощност транзистори (0.3 вата), средна мощност (0.3 - 1.5 W) и висока мощност (1.5 W), транзистори средната и високата мощност често се доставят със специално устройство за радиатор - радиатор,

3) много висок колектор ток Ik макс - до 100 А и повече,

4) граничната честота на текущата трансфер fgp (честотата, при която h21 става равна на една), биполярни транзистори се разделят по протежение на него:

- до ниска честота - до 3 MHz,

- средна честота - от 3 до 30 MHz,

- висока честота - от 30 до 300 MHz,

- ултра-висока честота - над 300 MHz.

доктор по технически науки, доктор Л. Потапов

Училище за електротехник