10. Двусторонний ограничитель

При входном напряжении Uвх<E1; Uвх>Е2. Диоды закрыты. Uвых=Uвх*Rн/(R+Rн). При возрастании входного напряжения рост выходного напряжения ограничен напряжениями Е1 и Е2. Назначение ограничители: ограничение амплитуды напряжения; формирование квазипрямоугольных импульсов с фиксированной амплитуды для согласования или сопряжения с логическими элементами «и», «или», их комбинациями; нуль-детектирование, т.е. фиксация моментов перехода напряжения через ноль. В качестве ограничителя может использоваться и полупроводниковый стабилитрон.

11. Биполярные транзисторы

Т ранзистор – это трехэлектродный полупроводниковый прибор, который изготавливается из монокристалла германия или кремния, который путем введения в него акцепторных и донорных примесей превращается в трехслойную структуру с чередующимися p-n-p и n-p-n переходами. Эти p-n переходы имеют ту же природу, что и p-n переход в диоде. Переход П1, работающий в прямом режиме, называется эмиттером, а соответствующий крайний п/п слой – инжектирующим неосновные носители базы эмиттером. Эмиттер инжектирует неосновные носители, а коллектор их собирает. Т.к. К и Э имеют одинаковые проводимости, то транзистор можно включать инверсно. Т.о. транзистор – это система двух взаимосвязанных p-n переходов, условием взаимодействия которых является малая толщина базы W. При нормальном включении транзистора эмиттерный p-n переход смещен прямо, а коллекторный – обратно. Для транзистора проводимости n-p-n коллектор имеет более положительный потенциал, чем эмиттер, а для p-n-p наоборот. Т.к. в рассмотренных структурах перенос эл. зарядов осуществляется носителями обоих знаков (электроны и дырки), то такие транзисторы биполярные. 3 основных тока Iэ, Iк, Iб связаны 1-м законом Кирхгофа Iэ=Iк+Iб. α0=Iк/Iэ. Т.о. Iк= α0/(1- α0)*Iб=βIб. Iэ= 1/(1- α0)*Iб (тут нарисовать схемы p-n-p и n-p-n транзисторов и токи показать, + и -). + Для данной схемы нарисовать аналог для n-p-n (+ и – менять местами, и буквы n и p).

12. Формулы Молла-Эберса. Вах идеального биполярного транзистора

Представим транзистор как два встречно включенных перехода П1 и П2. Объемное сопротивление слоев эмиттера и коллектора учитывать не будем, они значительно меньше rб. Распределение носителей будем считать равномерным, тогда эквивалентная схема идеализированного транзистора такова:

В эквивалентной схеме каждый p-n переход отражен диодом, а их взаимодействие отражено генераторами токов α_II2 и α_NI1. Где альфа – коэффициенты передачи эмиттерного тока в инверсном (I) и нормальном (N) включениях транзистора. Тогда токи эмиттера и коллектора можно определить по 1 з-ну Кирхгофа (ток складывается из двух компонентов: инжектируемого и собираемого). Iэ=I1- α_II2; Iк=α_NI1-I2; Токи I1, I2 найдем аналогично токам, протекающим через диод: I1=Iэ0(e^(Uэб/yt)-1); I2=Ik0(e^(Uкб/yt)-1). Оборвем цепь эмиттера Iэ=0 и на оставшийся коллекторный диод подадим большое запирающее ? напряжение Uk>>yt. Тогда I1= α_II2; I2=-Iк0’. Подставив в ранее полученные выражения: Ik=-Ik0; Ik0=- α_Nα_IIk0’+ Ik0’Ik0= Ik0’(1-α_Nα_I). Аналогично для эмиттерного диода при большом запирающем (отрицательном) напряжении получим Iэ0= Iэ0’(1-α_Nα_I). Далее подставить одно другое, найти ток базы Iб=Iэ+Ik.

Выходные характеристики (тут дать схему Ik(Uk), у нижней линии Iэ=0, затем Iэ1,2,3 под графиком область активного режима). т.к. Ik=α_NIэ+Ik0; если учитывать rk; Ik= α_NIэ+Ik0+Uk/rk. Uэ=yt*ln(Iэ/Iэ0’+ α_IIk0/Iэ0*(e^(Uk/yt-1)+1). α_IIk0= α_NIэ0; Uэ= yt*ln(Iэ/Iэ0’+1+α_N (e^(Uk/yt-1)). Как видно из характеристики выходной ток коллектора управляется в рассматриваемом включении током эмиттерабиполярные транзисторы управляются током, а не напряжением. Также здесь изображены непонятные ВАХ Iэ(Uэ) и две линии при Uk=беск и нулю (первая ближе к оси y). α_N≈1Uэ=ytln(Iэ/Iэ0’).