Биполарни транзистори

Термин «биполарни транзистор» повезан је са чињеницом да се у овим транзисторима користе две врсте носача наелектрисања: електрони и рупе. За производњу транзистора користе се исти полупроводнички материјали као за диоде.

Биполарни транзистори користе трослојну полупроводничку структуру направљену од полупроводника различита електрична проводљивост стварају се два п — н споја са наизменичним типовима електричне проводљивости (п — н — п или н — п — н).

Биполарни транзистори могу бити структурно неупаковани (слика 1, а) (за употребу, на пример, као део интегрисаних кола) и затворени у типичном случају (слика 1, б). Три пина биполарног транзистора називају се база, колектор и емитер.

Пиринач. 1. Биполарни транзистор: а) п-н-п-структуре без пакета, б) н-п-н-структуре у пакету

У зависности од општег закључка, можете добити три шеме повезивања за биполарни транзистор: са заједничком базом (ОБ), заједничким колектором (ОК) и заједничким емитером (ОЕ). Размотримо рад транзистора у колу са заједничком базом (слика 2).

Пиринач. 2. Шема биполарног транзистора

Емитер убризгава (испоручује) у базу базне носаче, у нашем примеру полупроводничког уређаја н-типа, то ће бити електрони. Извори се бирају тако да Е2 >> Е1. Отпорник Ре ограничава струју отвореног п — н споја.

Код Е1 = 0 струја кроз колекторски чвор је мала (због мањинских носилаца), назива се почетна струја колектора Ик0. Ако је Е1> 0, електрони савладавају п — н спој емитера (Е1 се укључује у правцу напред) и улазе у регион језгра.

База је направљена са великом отпорношћу (ниска концентрација нечистоћа), тако да је концентрација рупа у бази ниска. Због тога се неколико електрона који улазе у базу рекомбинују са њеним рупама, формирајући базну струју Иб. Истовремено, у колекторском п — н споју на страни Е2 делује много јаче поље него у емитерском споју, које привлачи електроне у колектор. Због тога већина електрона стиже до колектора.

Струје емитера и колектора су повезани коефицијент преноса струје емитера

на Укб = конст.

Увек је ∆Ик < ∆Ие, а а = 0,9 — 0,999 за модерне транзисторе.

У разматраној шеми Ик = Ик0 + аИе »Ие. Према томе, биполарни транзистор са заједничком базом кола има низак однос струје. Због тога се ретко користи, углавном у високофреквентним уређајима, где је у смислу повећања напона пожељнији од осталих.

Основно склопно коло биполарног транзистора је коло заједничког емитера (слика 3).

Пиринач. 3. Укључивање биполарног транзистора према шеми са заједничким емитером

За њу даље Први Кирхофов закон можемо написати Иб = Ие — Ик = (1 — а) Ие — Ик0.

С обзиром да је 1 — а = 0,001 — 0,1, имамо Иб << Ие » Ик.

Пронађите однос струје колектора и базне струје:

Овај однос се назива базни коефицијент преноса струје... При а = 0,99 добијамо б = 100. Ако је извор сигнала укључен у основно коло, онда ће исти сигнал, али појачан струјом б пута, тећи у колекторско коло, формирајући напон на отпорнику Рк много већи од напона извора сигнала...

За процену рада биполарног транзистора у широком опсегу импулсних и једносмерних струја, снага и напона, и за израчунавање кола пристрасности, режима стабилизације, фамилија улазних и излазних волт-амперских карактеристика (ВАЦ).

Фамилија улазних И — В карактеристика успоставља зависност улазне струје (базе или емитера) од улазног напона Убе на Ук = цонст, сл. 4, а. Улазне И — В карактеристике транзистора су сличне И — В карактеристикама диоде у директној вези.

Фамилија излазних И — В карактеристика успоставља зависност струје колектора од напона на њему на одређеној бази или струји емитера (у зависности од кола са заједничким емитером или заједничком базом), сл. 4, б.

Пиринач. 4. Струјно-напонске карактеристике биполарног транзистора: а — улаз, б — излаз

Поред електричног н-п споја, Сцхоттки метал-полупроводник-баријера спој се широко користи у колима великих брзина. У таквим прелазима се не издваја време за акумулацију и ресорпцију наелектрисања у бази, а рад транзистора зависи само од брзине допуњавања капацитивности баријере.

Пиринач. 5. Биполарни транзистори

Параметри биполарних транзистора

Главни параметри се користе за процену максимално дозвољених режима рада транзистора:

1) максимални дозвољени напон колектор-емитер (за различите транзисторе Уке мак = 10 — 2000 В),

2) максимална дозвољена дисипација снаге колектора Пк мак — према њему, транзистори се деле на мале снаге (до 0,3 В), средње снаге (0,3 — 1,5 В) и велике снаге (више од 1,5 В), транзистори средње и велике снаге често су опремљени посебним хладњаком - хладњаком,

3) максимална дозвољена струја колектора Ик мак — до 100 А и више,

4) ограничавајућа фреквенција преноса струје фгр (фреквенција на којој х21 постаје једнака јединици), биполарни транзистори се деле према њој:

• за ниске фреквенције - до 3 МХз,

• средња фреквенција - од 3 до 30 МХз,

• висока фреквенција - од 30 до 300 МХз,

• ултра-висока фреквенција — више од 300 МХз.

Доктор техничких наука, професор Л.А. Потапов