13. Биполярные транзисторы

Биполярным транзистором (БТ) называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор, имею­щий два взаимодействующих между собой р-n-перехода. Транзистор называется биполярным потому, что физические процессы в нем связаны с движением носителей зарядов обоих знаков (свободных дырок и электронов) или основными и неосновными зарядами. Транзистор представляет собой кристалл полупроводника, содержащий три области с поочередно меняющимися типами проводимости. В зависимости от порядка чередования областей различают БТ р-п-р и п-р-п типов. Принцип действия БТ различных типов одинаков.

Схематическое устройство и условное графическое обозначение п-р-п транзисторов показано на рис. 7а),б),в) и р-п-р транзисто­ров – на рис.7г),д),е). Одну из крайних областей транзисторной структуры называемую эмиттером создают с повышенной концентрацией примесей (ис­пользуют в режиме инжекции). Среднюю область называют базой, а другую крайнюю область - кол­лектором. Два перехода БТ называются эмиттерным и кол­лекторным. Стрелка в обозначении транзисторов всегда ставится у эмиттера и показывает направление тока основных носителей через переход. (Конец: эмиттерного перехода (между базой и эмиттером) понижается. Свободные электроны диффундируют (инжектируются) из эмиттера в базу образуя ток I_Э в цепи эмиттера, равный сумме дырочной и электронной составляющих:I_Э= I_{Эn +} I_Эp (1))

Работу БТ рассмотрим на примере п-р-п транзистора, включенного по схеме с общей базой. Независимо от типа проводимости транзистора и его схемы включения (ОБ, ОЭ или ОК), эмиттерный переход подключают к внешним источникам в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. К коллекторному переходу приложено обратное напряжение. Между коллектором и базой включен источник постоянной ЭДС Е_к = U_КБ отрицательным по­люсом к базе. Пока ток эмиттера Iэ = 0, в транзисторе протекает ток неосновных носителей заряда через коллекторный переход, называемый начальным коллекторным. При подключении к эмиттерному p-n-переходу (положительным полюсом источника постоянной ЭДС Е_Э = - U_ЭБ к базе) прямого напряжения U_ЭБ и с его ростом потенциальный барьер

14. Полупроводниковые диоды

Полупропроводниковый диод ─ это электронный преобразовательный прибор с одним p-n-переходом, обладающий свойством односторонней проводимости тока. Диод хорошо проводит ток в прямом направлении когда величина внешнего приложенного напряжения (в Вольтах) больше потенциального барьера (в электрон-Вольтах) и плохо – в противопо­ложном Для германиевого диода минимальное внешнее напряжение равно 0,3 Вольта, для кремниевого 0,7 В. Эти токи и соответствующие им напряжения между выво­дами диода называются прямым и обратным токами, прямым и об­ратным напряжениями.

У словное графическое обозначение полупроводникового диода приведено на рис. 4А, а его структура на рис. 4Б. Электрод диода, подключенный к области Р, называют анодом, а электрод, под­ключенный к области N, — катодом. Статическая вольт-амперная характеристика диода показана на рис. 4 . Прямой ток диода направлен от анодного А к катодному К выводу.

Все полупроводниковые диоды можно разделить на две группы: выпрямительные и специальные. Выпрямитель­ные диоды, как следует из самого названия, предназначены для выпрямления пе­ременного тока для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на высокочастотные, низкочастотные и импульсные.

И мпульсные диоды предназначены для работы в цепях формиро­вания импульсов напряжения и тока.

Характеристики диодов зависят от свойств полупроводниковых материалов, размеров и способа их изготовления.

Конструктивно выпрямительные диоды делятся на плоскостные и точечные, а по технологии изготовления на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные. Сплавные диоды и диоды с диффузионной базой изготавливают методом сплавления пластин p- и n-типов или диффузии в исходную полупроводниковую пластину примес­ных атомов.