21.Биполярные транзисторы.Свойства структуры с двумя p-n переходами.

Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи.

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки. Биполярный точечный транзистор был изобретен в 1947 году,

Обозначение биполярных транзисторов на схемах.

Схематическое изображение полупроводниковой структуры с двумя взаимодействующими переходами. Область, расположенная между двумя электронно-дырочными переходами, называется базой.

Р ис. 7.3. Модель биполярного n⁺-p-n транзистора

Существует четыре режима работы биполярных транзис­торов: нормальный активный, двойной инжекции (насыщения), отсечки и инверсный активный. В нормальном активном режиме эмиттерный переход включен в прямом, а коллекторный — в обратном направлениях. В режиме двойной инжекции (насыщения) эмиттерный и коллекторный переходы включены в прямом направлении. В режиме отсечки эмиттерный и кол­лекторный переходы включены в обратном направле­нии. В инверсном активном режиме коллекторный пере­ход включен в прямом, а эмиттерный - в обрат­ном направлениях.

22) биполярные транзисторы. Статические характеристики, h-параметры. Работа транзистора на высоких частотах и в импульсном режиме.Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типовтранзистора.  Различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» — «два»). 

Статическими характеристиками называются зависимости между входными и выходными токами и напряжениями транзистора при отсутствии нагрузки. Каждая из схем включения транзистора характеризуется четырьмя семействами статических характеристик:

1. Входные характеристики – это зависимость входного тока от входного напряжения при постоянстве напряжения на выходе:

;

(3.22)

2. Выходные характеристики – это зависимость выходного тока от выходного напряжения при фиксированном значении входного тока:

;

(3.23)

3. Характеристика обратной связи по напряжению:

;

(3.24)

4. Характеристика передачи по току:

.	(3.25)

Для расчета и анализа устройств с биполярными транзисторами используется так называемые h-параметры транзистора, включение по схеме с ОЭ.

Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме с ОЭ, характеризуется четырьмя величинами: I_б, U_бэ, I_к, U_кэ. Две из них можно считать независимыми, а две могут быть выражены через них. Из практических соображений в качестве независимых удобно выбрать величины I_би U_кэ. Тогда

U_бэ=F₁(I_б,U_кэ)                                                        (1.18)

I_к=F₂(I_б,U_кэ)                                                          (1.19)

В усилительных устройствах входными сигналами являются приращения входных напряжений и токов. В пределах линейной части характеристик для приращения DU_бэ и DI_к справедливы равенства:

                   (1.20)

                                 (1.21)

где   h_ikэ (i=1,2; k=1,2) – соответствующие частные производные, которые определяются по входной и выходной характеристикам транзистора (рис. 1.10 и 1.12), включенного по схеме с ОЭ:

 при U_кэ = const (∆U_кэ = 0)

 при I_б = const (∆I_б = 0)

 при U_кэ = const (∆U_кэ = 0)

 при I_б = const (∆I_б = 0).

 

Параметр h_11э имеет размерность сопротивления, он представляет собой входное сопротивление биполярного транзистора;

параметр h_12э – безразмерный коэффициент внутренней обратной связи по напряжению. Его значения лежат в пределах 0,002-0,0002. Как показывает анализ устройств на транзисторах, в большинстве практических расчетов им можно пренебречь;

параметр h_21э – безразмерный коэффициент передачи тока, характеризующий усилительные (по току) свойства транзистора при постоянном напряжении на коллекторе;

параметр h_22э имеет размерность проводимости и характеризует входную проводимость транзистора при постоянном токе базы.

Кроме h-параметров, определяемых при включении транзистора по схеме с ОЭ, существуют аналогичные для схем с ОБ и ОК.

Между h-параметрами для различных схем включения существует однозначное соответствие.