Биполярный транзистор
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.
Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.
Содержание |
[править] Принцип действия транзистора
В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении. Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передает ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10 − 1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.
[править] Режимы работы биполярного транзистора
- Нормальный активный режим;
- Инверсный активный режим;
- Режим насыщения;
- Режим отсечки;
[править] Нормальный активный режим
Переход эмиттер — база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор — база — в обратном (закрыт)
[править] Инверсный активный режим
Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.
[править] Режим насыщения
Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).
[править] Режим отсечки
В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).
[править] Схемы включения
Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:
- Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.
- Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх
[править] Схема включения с общей базой
- Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]
- Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.
Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и составляет десятки Ом, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.
Недостатки схемы с общей базой :
- Слабое усиление по току, так как α < 1
- Малое входное сопротивление
- Два разных источника напряжения для питания.
Достоинства:
- Хорошие температурные и частотные свойства.
[править] Схема включения с общим эмиттером
- Iвых = Iк
- Iвх = Iб
- Uвх = Uбэ
- Uвых = Uкэ
- Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iб=Iк/Iэ-Iк = α/1-α = ß [ß>>1]
- Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iб
Достоинства:
- Большой коэффициент усиления по току
- Большое входное сопротивление
- Можно обойтись одним источником питания
Недостатки:
- Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой
Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.
[править] Схема с общим коллектором
- Iвых = Iэ
- Iвх = Iб
- Uвх = Uбк
- Uвых = Uкэ
- Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=Iэ/Iэ-Iк = 1/1-α = ß [ß>>1]
- Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=(Uбэ+Uвых)/Iб
Достоинства:
- Большое входное сопротивление
- Малое выходное сопротивление
Недостатки:
- Не усиливает напряжение
Схему с таким включением также называют «эмиттерным повторителем»
[править] Технология изготовления транзисторов
 |
Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его. |
- Планарно-эпитаксиальная
- Сплавная
- Дифузионный
- Дифузионносплавной
[править] Применение транзисторов
- Усилитель
- Генератор
- Модулятор
- Демодулятор (Детектор)
- Инвертор (лог. элемент)
[править] Ссылки и литература
 |
Эта статья должна быть полностью переписана.
На странице обсуждения могут быть пояснения.
|
 |
Это незавершённая статья об электронике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
.svg)
|
|
|
|---|---|
| Биполярные транзисторы N-P-N | ГТ311 · КТ203 · КТ3102 · КТ315 · КТ503 · КТ603 · КТ605 · КТ805 · КТ815 · КТ817 · КТ819 · КТ829 · КТ961 |
| Биполярные транзисторы P-N-P | ГТ320 · КТ3107 · КТ361 · КТ502 · КТ814 · КТ816 · КТ853 · |
