Теоретические знания

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими выпрямляющими электрическими переходами и тремя выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.

1 Структура и основные режимы работы биполярного транзистора

С хематическое изображение структуры биполярного транзистора с выпрямляющими р-п переходами и их условно-графические изображения приведены на рис.2.2. Взаимодействие между р-п переходами может существовать только в том случае, если толщина области базы будет много меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда. В этом случае носители заряда, инжектированные через один р-п переход при его прямом смещении, могут дойти до другого р-п перехода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток. Таким образом, ток одного перехода биполярного транзистора может управлять током другого перехода.

Область транзистора, расположенная между двумя переходами называется базой.

Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером, а соответствующий р-п переход – эмиттерным переходом.

Область транзистора, основным назначением которой является экстракция носителей заряда из базы, называется коллектором, а соответствующий р-п переход – коллекторным переходом.

Коллекторный и эмиттерный переходы могут быть смещены в прямом или обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

1. Режим отсечки – оба перехода транзистора смещены в обратном направлении, при этом через переходы транзистора протекают очень малые токи (транзистор закрыт). В этом режиме управлять транзистором практически не возможно.

2. Режим насыщения – оба перехода смещены в прямом направлении, при этом через переходы транзистора протекают относительно большие токи (транзистор открыт). В этом режиме управлять транзистором практически не возможно.

3. Активный режим – эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный переход смещен в обратном направлении. В этом режиме транзистор может выполнять функцию активного элемента электрической схемы, т.е. усиление сигнала, генерирование сигнала, переключение сигнала и т.п.

Помимо указанных режимов транзистор может работать в так называемом инверсном активном режиме, при котором эмиттерный переход включен в обратном направлении, а коллекторный режим – в прямом направлении. Для такого режима характерен низкий коэффициент передачи тока.

Основные характеристики транзистора определяются в первую очередь процессами, протекающими в базе.

Различают три схемы включения транзистора в зависимости от общего электрода, относительно которого отсчитывают и задают напряжения (рис.2.3). Ток в цепи общего электрода не определяют.

1. Схема с общим эмиттером (ОЭ). В этой схеме усилительные свойства транзистора проявляются, если в качестве входной цепи использовать цепь базы, а в качестве выходной – цепь коллектора.

2. С хема с общей базой (ОБ). В этой схеме усилительные свойства транзистора проявляются, если в качестве входной цепи использовать цепь эмиттера, а в качестве выходной – цепь коллектора.

3. Схема с общим коллектором (ОК). В этой схеме усилительные свойства транзистора проявляются, если в качестве входной цепи использовать цепь базы, а в качестве выходной – цепь эмиттера.