Однопереходный транзистор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Схемные изображения однопереходных транзисторов

с базой n-типа
с базой p-типа
Корпуса однопереходных транзисторов.

Одноперехо́дный транзи́стор (двухбазовый диод, ОПТ) — полупроводниковый прибор с тремя электродами и одним p-n переходом. Однопереходный транзистор принадлежит к семейству полупроводниковых приборов с вольт-амперной характеристикой, имеющей участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Устройство и обозначение[править | править исходный текст]

Transistor-op.jpg

Основой транзистора является кристалл полупроводника (например n-типа), который называется базой . На концах кристалла имеются омические контакты Б1 и Б2, между которыми располагается область, имеющая выпрямляющий контакт Э с полупроводником p-типа, выполняющим роль эмиттера.

Выпускался в СССР и имел обозначение КТ 117А (Б, В, Г). Зарубежные аналоги 2N6027, 2N6028. Выпускаются и сейчас. См. англ. вариант страницы

История[править | править исходный текст]

Конструкция прибора относится к сплавным структурам на брусках германия, впервые описанным Шокли, Пирсоном и Хайнсом. В то время такая структура называлась нитевидным транзистором. В процессе развития прибор имел объёмную структуру, затем диффузионно-планарную и, наконец, эпитаксиально-планарную. Изменялось и его название от «диода с двойной базой» до последнего «однопереходного транзистора».

Принцип работы[править | править исходный текст]

Усилительные и переключающие свойства ОПТ обусловлены изменением сопротивления базы в результате инжекции в неё неосновных носителей зарядa[1].

Эквивалентная схема замещения
Вольт-амперная характеристика однопереходного транзистора.

Принцип действия однопереходного транзистора удобно рассматривать, воспользовавшись эквивалентной схемой, где верхнее сопротивление R_{B2} и нижнее сопротивление R_{B1} — сопротивления между соответствующими выводами базы и эмиттером, а диодом показан — эмиттерный р-n переход.

Ток, протекающий через сопротивления R_{B1} и R_{B2}, создаёт на первом из них падение напряжения, смещающее диод Д в обратном направлении. Если напряжение на эмиттере Uэ меньше падения напряжения на сопротивлении R_{B1} — диод Д закрыт, и через него течёт только ток утечки. Когда же напряжение Uэ становится выше напряжения на сопротивлении R_{B1}, диод начинает пропускать ток в прямом направлении. При этом сопротивление R_{B1} уменьшается, что приводит к увеличению тока в цепи Д-R_{B1}, что в свою очередь, вызывает дальнейшее уменьшение сопротивления R_{B1}. Этот процесс протекает лавинообразно. Сопротивление R_{B1} уменьшается быстрее, чем увеличивается ток через р-n переход, в результате на вольт-амперной характеристике однопереходного транзистора, появляется область отрицательного сопротивления. При дальнейшем увеличении тока зависимость сопротивления R_{B1} от тока через р-n переход уменьшается, и при значениях бо́льших некоторой величины Iвыкл сопротивление не зависит от тока (область насыщения).

При уменьшении напряжения смещения Uсм вольт-амперная характеристика смещается влево и при отсутствии его обращается в характеристику открытого р-n перехода.

Параметры ОПТ[править | править исходный текст]

Основными параметрами однопереходных транзисторов являются:

  • межбазовое сопротивление  R_{BB} = R_{B1} + R_{B2}\,
  • коэффициент передачи \eta\,, характеризующий напряжение переключения и определяется по формуле
\eta = \frac{R_{B1}}{R_{B1} + R_{B2}}= \frac{R_{B1}}{R_{BB}}
  • напряжение срабатывания Ucp — минимальное напряжение на эмиттерном переходе, необходимое для перехода прибора из состояния с большим сопротивлением в состояние с отрицательным сопротивлением
  • ток включения Iвкл — минимальный ток, необходимый для включения однопереходного транзистора, то есть перевода его в область отрицательного сопротивления
  • ток выключения Iвыкл — наименьший эмиттерный ток, удерживающий транзистор во включенном состоянии
  • напряжение выключения Uвыкл — напряжение на эмиттерном переходе при токе через него, равном Iвыкл;
  • обратный ток эмиттера Iэо — ток утечки закрытого эмиттерного перехода

Применение[править | править исходный текст]

Однопереходные транзисторы получили широкое применение в различных устройствах автоматики, импульсной и измерительной техники — генераторах, пороговых устройствах, делителях частоты, реле времени и т. д. Хотя основной функцией ОПТ является переключатель, в основном функциональным узлом среди большинства схем на ОПТ является релаксационный генератор.

В связи с относительно большим объёмом базы однопереходные транзисторы уступают биполярным по частотным характеристикам[1].

Литература[править | править исходный текст]

  • Зи С. М. Физика полупроводниковых приборов. — М.: Энергия, 1973.
  • Зи С. Физика полупроводниковых приборов = Physics of Semiconductor Devices. — 2-е перераб. и доп. изд. — М.: Мир, 1984. — Т. 1. — С. 248-250. — 456 с.
  • Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — М.: Энергия, 1977.
  • Нефёдов А. В. Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги, 1980.
  • Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Под ред. Б. Л. Перельмана, 1981.
  • Дьяконов В. П. Однопереходные транзисторы и их аналоги. Теорияч и применение. М.: СОЛОН-Пресс, 2008.- 240 с.
  • Дьяконов В. П. Лавинные транзисторы и тиристоры. Теория и применение. М.: СОЛОН-Пресс. 2008.- 384 с.
  • Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 4-е перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 272-275. — 479 с.

См. также[править | править исходный текст]


Примечания[править | править исходный текст]

  1. 1 2 В. В. Пасынков, Л. К. Чиркин Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов — 4-е изд. — М.: Высшая школа, 1987. — 478 с. ил.