3. Біполярні транзистори. H-параметри.

Транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы,

пригодные для усиления мощности и имеющие три вывода или больше. В

транзисторах может быть разное число переходов между областями с

различной электропроводностью. Наиболее распространены транзисторы с двумя n – р - переходами, называемые биполярными, так как их работа

основана на использовании носителей заряда обоих знаков. Первые

транзисторы были точечными, но они работали недостаточно устойчиво. В

настоящее время изготовляются и применяются исключительно плоскостные транзисторы.

Схематическое изображение транзистора:

г де а - транзистор типа n - p - n;

б - транзистор типа p - n - p.

Система h - параметров получила широкое распространение, так как при

измерении этих параметров требуется воспроизведение холостого хода на

входе (I1 = 0) или короткого замыкания на выходе (U2 = 0), что легко

выполнить. В этой системе параметров уравнения четырехполюсника

записываются в виде:

U1 = h11 I1 + h12 U2 (11.1.3)

I2 = h21 I1 + h22 U2 (11.1.4)

Все h - параметры имеют определенный физический смысл:

h11 = U1 / I1 – входное сопротивление транзистора при короткозамкнутом выходе (U2 = 0); h12 = U1 / U2 – коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом по переменному току входе (I1 = 0); h21 = I2 / I1 – коэффициент передачи тока

при короткозамкнутом выходе (U2 = 0); h22 = I1 / U2 – выходная проводимость

при разомкнутом по переменному току входе (I1 = 0).

4. Біполярні транзистори. Принцип дії та параметри.

Для рассмотрения принципа работы биполярного транзистора обратимся

к схеме, приведенной на рис.10.2.1. Из рисунка видно, что транзистор

представляет собой по существу два полупроводниковых диода, имеющих одну

общую область - базу, причем к эмиттерному р – n - переходу приложено

напряжение Е1 в прямом (пропускном) направлении, а к коллекторному

переходу приложено напряжение Е2 в обратном направлении. Обычно |E2| >>

|E1|. При замыкании ключей S1 и S2 через эмиттерный р – n - переход пройдет

прямой ток, создаваемый направленным движением основных носителей

заряда: дырок эмиттера (на рисунке дырки показаны светлыми кружками, а

электроны - темными) и электронов базы. Путь тока: + Е1, PA1, эмиттер, база,

РА2, ключи S2 и S1, − Е2.

Е сли ключ S1 разомкнуть, а ключи S2 и S3 замкнуть, то в цепи пройдет незначительный обратный ток, вызываемый направленным движением неосновных носителей заряда - дырок базы и электронов коллектора. Путь тока: + Е2, ключи S3 и S2, РА2, база, коллектор, РАЗ, − Е2. Рассмотрим теперь прохождение тока в цепях транзистора при замыкании всех трех ключей. Так как к участку эмиттер - база приложено напряжение в прямом направлении, сопротивление эмиттерного р – n - перехода уменьшается и через него проходит прямой ток, обусловленный перемещением дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмиттер. Если бы концентрация дырок и электронов в базе и эмиттере была одинаковой, то прямой ток через эмиттерный переход создавался бы перемещением одинакового числа дырок и электронов в

противоположных направлениях. Но в транзисторах, как было сказано выше,

концентрация носителей заряда в базе значительно меньше, чем в эмиттере. Поэтому количество дырок, проходящих в базу, во много раз превышает число электронов, движущихся в противоположном направлении. Следовательно, почти весь ток через эмиттерный р – n - переход обусловлен дырками. Дырки, попав в базу, для которой они являются неосновными носителями заряда, начинают рекомбинировать с электронами. Но рекомбинация - процесс не мгновенный. Поэтому почти все дырки успевают пройти через тонкий слой базы и достигнуть коллекторного р – n - перехода прежде, чем произойдет рекомбинация. Подойдя к коллектору, дырки начинают испытывать действие электрического поля, созданного источником напряжения Е2. Это поле для дырок является ускоряющим, и поэтому они быстро втягиваются из базы в коллектор и участвуют в создании тока коллектора. Цепь коллекторного тока: + Е2, ключи S3 и S1, РА1, эмиттер, база, коллектор, РАЗ, − E2.