Основные параметры биполярного транзистора (входное сопротивление, коэффициент передачи тока, выходное сопротивление, обратный ток коллектора) для схемы включения с общим эмиттером.
Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой p-n-перехода. В зависимости от последовательности чередования областей с различным типом проводимости различают n-p-n-транзисторы и p-n-p-транзисторы. В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки.
Принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.
Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.
Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.
Входное сопротивление (сопротивление база эмиттер) – входной характеристикой транзистора, включенного по схеме с ОЭ, является зависимость напряжения Uбэ от входного тока Iб
Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iб
Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току) показывает усиление переменного тока при нулевом сопротивлении нагрузки. Выходной ток зависит только от входного тока без влияния выходного напряжения.
β= IК / IБ
Выходное сопротивление (сопротивление коллектор эмиттер) выходной характеристикой транзистора по схеме с ОЭ считывается зависимость Iк при заданном токе Iб
Rвых=Uвых/Iвых=Uкэ/Iк
Обратный ток коллектора (ток коллектор-база)
Часть его ответвляется в базу, образуя ток базы /б , а другая—ток коллектора /к. Таким образом, полезный управляемый ток коллектора, протекающий через нагрузку, «оставляет только часть входного тока эмиттера: Iк=E/Rк, т. Е.
Основные этапы микроэлектронных технологий биполярного и полевого транзисторов, диодов, резисторов.
Этап проектирования топологии
Технологический этап
Используется интегральная технология на высокопроизводительных автоматизированных установках, для того что бы производить значительное количество идентичных по параметрам функциональных узлов.
Для биполярного и полевого транзисторов, диодов, резисторов технологический этап разный.
БПТ монолитных ИМС получают последовательной диффузией донорных и акцепторных примесей в островки. Выводы располагаются в одной плоскости (планарная технология). Для БПТ – создание трехслойной структуры с областями разного типа проводимости (диффузия, имплантация, эпитаксиальное наращивание).
Резисторы и диоды строятся на основе транзисторной структуры БПТ.
Для полевого транзистора – изготавливаются по тем же технологиями что и БП транзистор. Идет создание каналов (сток, исток, затвор).