![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1 .Проводники, изоляторы, полупроводники. Их зонные энергетические диаграммы
- •2. Собственная электропроводность полупроводников.
- •3. Электронная электропроводность полупроводников.
- •4. Дырочная электропроводность полупроводников
- •5. Электронно-дырочный переход. Виды пробоя электронно-дырочного перехода.
- •6. Механизм туннельного пробоя электронно-дырочного перехода.
- •7. Прямое и обратное включение р-п-перехода.
- •8. Переход металл-полупроводник.
- •10. Ширина и емкость электронно-дырочного перехода.
- •11. Эквивалентная схема р-п-перехода.
- •12. Переходные процессы в p-n-переходе.
- •13. Основные виды диодов и технологии их производства.
- •14. Выпрямительные диоды.
- •15. Стабилитроны и стабисторы.
- •16. Высокочастотные и импульсные диоды.
- •17. Диоды с накоплением заряда.
- •Диоды Шоттки
- •18. Туннельные и обращенные диоды.
- •19. Диоды сверхвысокочастотные.
- •20. Устройство, конструктивно-технологические особенности, схемы включения биполярных транзисторов.
- •21. Режимы работы биполярных транзисторов, статические параметры, физические процессы.
- •22. Модель Эберса - Молла.
- •23. Статические характеристики в схеме с общим эмиттером.
- •24. Устройство и основные виды полевых транзисторов. Полевые транзисторы с управляющим переходом.
- •25. Устройство и основные виды полевых транзисторов. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •26. Операционный усилитель, его структурная схема.
- •27. Свойства идеального операционного усилителя, принцип виртуального замыкания. Типовые аналоговые звенья на операционном усилителе.
20. Устройство, конструктивно-технологические особенности, схемы включения биполярных транзисторов.
Биполярные транзистор – это трех-электродный полупроводниковый прибор с двумя и более взаимодействующими электронно-дырочными переходами. В транзисторе чередуется по типу электропроводности три области полупроводника: коллектор, база, эмиттер.
Рис
41 планарная n-p-n
структура БТ. 1 – коллекторный переход;
2 – эмиттерный переход.
На
границе эмиттерной области с базовой,
а также на границе базовой области с
коллекторной образуются два
электронно-дырочных перехода (эмиттерный
и коллекторный). Переходы оказываются
взаимодействующими, если расстояние
между ними, называемое шириной
базы,
гораздо меньше дифф-ной длины подвижных
носителей заряда. Дифф-ная
длина Lpn
– это
расстояние, которое проходит электрон
и дырка от момента появления в проводнике
до момента рекомбинации. Площадь
коллекторного перехода всегда больше
площади эмиттерного перехода. Область
эмиттера должна обладать более высокой
электропроводностью, чем база и
коллектор.
В
зависимости от порядка чередования
областей по типу проводимости различают
структуры p-n-p
и n-p-n
рис 42 плоская одномерная модель и условные обозначения БТ
Как элемент электрической цепи транзистор используют таким образом, что один из его электродов является входным, другой выходным; третий электрод является общим относительно входа и выхода. В зависимости от того какой электрод является общим, различают 3 схемы включения: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК).
рис 43 схемы включения БТ
21. Режимы работы биполярных транзисторов, статические параметры, физические процессы.
При работе транзистора к его электродам прикладывается напряжение от внешних источников питания. В зависимости от полярности напряжений, прикладываемых к электродам, каждый из p-n переходов транзистора может быть включен в прямом или обратном направлении, то есть возможны 4 режима работы транзистора
Название перехода |
Включение транзистора |
Название режима работа транзистора |
ЭП КП |
Обратное обратное |
Режим отсечки |
ЭП КП |
Прямое Прямое |
Режим насыщения |
ЭП КП |
Прямое обратное |
Активный режим |
ЭП КП |
Обратное прямое |
Инверсный режим |
Режим отсечки. в режиме отсечки оба перехода включены в обратном переходе (высокоомное состояние эмиттер-коллектор). В электродах транзистора протекают тепловые токи обратно включенных переходов, которые и являются статическими параметрами режима отсечки. в каждой из трех схем включения транзистора эти параметры имеют определенные величины. Их обозначения имеют вид:
для схемы с ОБ:
для схемы с ОЭ:
для схемы с ОК:
Первый индекс в обозначении указывает электрод, в котором протекает ток; второй индекс – схему включения; третий индекс – условие в оставшейся части схемы («о» - отсутствие тока в др. электроде, то есть холостой ход; «к» - короткое замыкание в оставшейся части схемы).
Режим
насыщения. В
режиме насыщения оба p-n
перехода включаются в прямом направлении.
Переходы насыщены подвижными носителями
заряда, их сопротивления малы. Участок
эмиттер-коллектор имеет высокую
проводимость и может считаться
короткозамкнутым. Статическими
параметрами являются токи насыщения
в токах транзистора
и остаточные напряжения
.Отношение
напряжений и токов соответствующих
электродов дают величины сопротивлений
насыщения
;
.Активный
режим. Эмиттерный
переход включен в прямом направлении,
коллекторный – в обратном. Такое
включение соответствует активному
режиму, а транзистор обладает усилительными
свойствами.Принцип действия транзистора
в активном режиме основан на использовании
следующих явлений: 1) инжекции основных
носителей через эмиттерный переход;
2) перенос инжектированных носителей
через базу вследствие диффузии и дрейфа;
3) рекомбинация неравновесных носителей
в базе; 4) экстракция неосновных носителей
базы в коллектор полем коллекторного
перехода.Инжекция носителей обуславливает
прохождение через эмиттерный переход
дифф-ных токов: дырочного Iэp
и электронного Iэn.
Во внешней цепи протекает ток инжекции
Для
транзисторной структуры p-n-p
типа соотношение между примесями в
эмиттере и базе определяется:
.Потому
как
Инжекция
носителей из эмиттера в базу превышает
концентрацию неосновных носителей в
базе. Их концентрация на границе
эмиттерного перехода для p-n-p
структуры определяется соотношением:
.Диффузия
дырок в базе сопровождается их
рекомбинацией электронами. На место
рекомбинированных электронов в базу
из внешней цепи источника поступают
другие электроны, создавая в дополнение
к электронному току инжекции Iэн
ток базы рекомбинации Iбрек,
так как ширина базы значительно меньше
дифф-ной длины носителей. Дырки,
инжектированные эмиттером в базу и
достигшие обратно включенного
коллекторного перехода, попадают в
его ускоряющее поле и перебрасываются
в базу коллектора. Создается управляемая
часть тока коллектора:
.Процесс
переноса неосновных неравновесных
носителей через базу оценивается
коэффициентом
переноса:
.Коэффициент
называется
интегральным
(статическим) коэффициентом передачи
тока эмиттера
в цепь коллектора и с учетом соотношений
(24) и (26) определяется формулой:
.Кроме
управляемой части коллекторного тока
в электроде коллектора протекает
неуправляемая часть тока – тепловой
ток обратно включенного перехода. Он
аналогичен току обратно включенного
полупроводникового диода и поэтому
получил название обратного
тока коллектора Iкбо.Направление
обратного тока коллектора совпадает
с направлением управляемой части
коллекторного тока и поэтому
Ток
Iкбо
в цепи базы направлен навстречу базовому
току рекомбинации Iбрек
и базовому току инжекции Iпинж
.В
цепи эмиттера ток инжекции является
суммой тока коллектора Iк
и тока базы Iб:
.Выражения
(29) и (31) устанавливают связь между токами
транзистора и справедливы для любой
схемы включения. Аналогичные процессы
происходят в n-p-n
транзисторах. Обратное напряжение,
приложенное к коллекторному переходу
значительно больше напряжения прямо
включенного эмиттерного перехода, а
токи в цепях эмиттера и коллектора
практически равны. Поэтому мощность в
нагрузке, создаваемая переменной
составляющей коллекторного тока,
оказывается значительно больше мощности,
затрачиваемой на управление током в
цепи эмиттера. Следовательно, транзистор
обладает исключительными свойствами.
Инверсный
режим.В
инверсном режиме эмиттерный переход
обратно включен, а коллекторный находится
под прямым напряжением. Поэтому по
сравнению с активным, в инверсном режиме
инжекция носителей осуществляется
коллекторным переходом, а экстракция
– эмиттером. Практически эмиттер и
коллектор меняются функциями и местами
в схеме. Для схемы с ОБ:
.Поскольку
площадь эмиттерного перехода много
меньше площади коллекторного перехода
и концентрация Nб<Nб,
то
для
схемы с ОК:
для
схемы с ОЭ:
Дифференциальный
коэффициент передачи тока.Для
переменных сигналов, амплитуда которых
много меньше величины питающих
напряжений, связь между током коллектора
и эмиттера определяется дифф-ем
соотношения (29) как функции двух
аргументов в предположении, что
,
то есть
-дифференциальный коэффициент передачи
тока эмиттера в схеме с ОБ.