Однопереходный транзистор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Схемные изображения однопереходных транзисторов

с базой n-типа
с базой p-типа
Строение транзистора 2Т117Б:
Крупный контакт — эмиттер, малый контакт — Б1, нижняя сторона кристалла — Б2
Транзистор КТ117А, Ульяновский радиоламповый завод

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 код]

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.

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 код]

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. - напряжение пика (напряжение обратимого пробоя), - напряжение впадины.

Принцип действия однопереходного транзистора удобно рассматривать воспользовавшись эквивалентной схемой, где верхнее сопротивление и нижнее сопротивление  — сопротивления включенные между соответствующими выводами базы и эмиттером, а диод показывает эмиттерный р-n переход.

При работе транзистора к выводу базы B1 относительно вывода базы B2 прикладывается положительное напряжение смещения вызывающее протекание тока через последовательно соединённые сопротивления и , что создаёт на них падение напряжения. Если напряжение на эмиттере относительно вывода базы B2 меньше падения напряжения на сопротивлении  то диод закрыт, и через него течёт только обратный ток утечки — участок вольт-амперной характеристики (ВАХ) при напряжении ниже Когда же напряжение становится выше напряжения на сопротивлении , диод начинает пропускать ток в прямом направлении. При этом падение напряжения на сопротивлении уменьшается из-за инжекции носителей заряда в область полупроводника прибора соответствующей что приводит к увеличению тока через диод в цепи вывод E — это, в свою очередь, вызывает ещё большее уменьшение сопротивления и падения напряжения на нём. Этот процесс развивается лавинообразно. Сопротивление уменьшается быстрее, чем увеличивается ток через р-n переход, в результате на ВАХ однопереходного транзистора появляется область отрицательного сопротивления (участок A-B). При дальнейшем увеличении тока зависимость сопротивления от тока через р-n переход уменьшается, и при значениях бо́льших некоторой величины (участок B-C) сопротивление не зависит от тока (область насыщения).

При уменьшении напряжения смещения ВАХ смещается влево и при нулевом напряжении смещения обращается в характеристику полупроводникового диода.

Параметры ОПТ

[править | править код]

Основными параметрами однопереходных транзисторов являются:

  • межбазовое сопротивление
  • коэффициент передачи , характеризующий напряжение переключения и определяется по формуле:
  • напряжение срабатывания  — минимальное напряжение на эмиттере, необходимое для перехода прибора из состояния с большим сопротивлением в состояние с отрицательным сопротивлением;
  • ток включения  — минимальный ток, необходимый для включения однопереходного транзистора, то есть перевода его в область отрицательного сопротивления;
  • ток выключения  — наименьший эмиттерный ток, удерживающий транзистор во включенном состоянии;
  • напряжение выключения  — напряжение на эмиттерном переходе при токе через него, равном Iвыкл;
  • обратный ток эмиттера  — ток утечки закрытого эмиттерного перехода.

Применение

[править | править код]

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].

Примечания

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

Литература

[править | править код]
  • 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. (недоступная ссылка)
  • 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. Теория 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.