8)Бт (токи в бт)

Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами и тремя или более выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции носителей заряда, и пригодный для усиления мощности электрических сигналов.

В зависимости от порядка чередования областей полупроводника, имеющих разную проводимость, различают транзисторы р-n-р- и n-р-n-типа (рис. 1,а,б). Принцип их работы одинаков, различие заключается только в полярности источников внешних напряжений и в направлении протекания токов через электроды.

Классификация и система обозначений биполярных транзисторов

По мощности, рассеиваемой коллекторным переходом, транзисторы бывают: малой мощности P< 0,3 Вт; средней мощности 0,3 Вт < P < 1,5 Вт; большой мощностиP> 1,5 Вт.

По частотному диапазону транзисторы делятся на: низкочастотные < 3 МГц; среднечастотные 3 МГц << 30 МГц; высокочастотные 30 МГц <  < 300 МГц; сверхвысокочастотные > 300 МГц.Для маркировки биполярных транзисторов используется буквенно-цифровая система условных обозначений согласно ОСТ 11.336.038-77. Обозначение биполярных транзисторов состоит из шести или семи элементов.Первый элемент – буква или цифра, указывающая исходный материал: Г(1) – германий, К(2) – кремний, А(3) – арсенид галлия.

Второй элемент – буква, указывающая на тип транзистора: Т – биполярный, П – полевой.

Третий элемент – цифра, указывающая на частотные свойства и мощность транзистора

Принцип действия транзистора Одну из крайних областей транзисторной структуры легируют сильнее, ее используют обычно в режиме инжекции и называют эмиттером. Промежуточную область называют базой, а другую крайнюю область – коллектором. Коллекторная область предназначена для экстракции носителей заряда из базовой области. Электронно-дырочный переход между эмиттерной и базовой областями называют эмиттерным, а между коллекторной и базовой – коллекторным. Различают следующие режимы работы транзистора:

активный режим – напряжение на эмиттерном переходе прямое, на коллекторном обратное (запирающее);

режим отсечки – на обоих переходах обратное напряжение;

режим насыщения – на обоих переходах прямое напряжение;

инверсный режим – коллекторный переход смещен в прямом направлении, эмиттерный – в обратном. В зависимости от того, какой из выводов транзистора является общим для входной и выходной цепи, различают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). На рис. 2 показаны полярности внешних источников напряжения и направления токов транзистора, соответствующие активному режиму работы, для трех схем включения.

9) Статические характеристики в схемах с об и оэ

Для схемы с общим эмиттером можно аналогично получить семейства статических характеристик:

Iк = f(Uк.э)/Iб = const – семейство выходных (коллекторных) характеристик;

Uб.э = f (Iб)/Uк.э = const – семейство входных (базовых) характеристик;

Iк = f (Iб )/Uк.э = const – семейство характеристик прямой передачи;

Uб.э = f(Uк.э)/Iб = const – семейство характеристик обратной связи.

При U 0 к.э = (рис. 3.8, а) оба перехода транзистора включаются в прямом направлении, а ток базы равен сумме базовых токов из-за одновременной инжекции дырок из эмиттера и коллектора. С ростом прямого напряжения Uк.э этот ток будет увеличиваться, т.к. увеличивается инжекция в обоих переходах

(Uк.б = Uэ.б) , и соответственно возрастут потери на рекомбинацию, определяющие базовый ток.При Uк.э<0 коллекторный переход включается в обратном направлении, и в цепи базы будет протекать ток Iб = (1−α)*Iэ − Iк.б0 . (3.17) При Uб.э = 0;Iэ = 0, а ток базы Iб = −Iк.б0 . Увеличение прямого напряжения

на эмиттерном переходе вызывает рост эмиттерного тока до величины (1− α)Iэ. Когда (1−α)Iэ = Iк.б0 , ток базы Iб = 0 . При дальнейшем росте Uб.э ток (1−α)Iэ > Iк.б0 , ток Iб меняет направление и становится положительным Iб > 0 .

Увеличение к.э U увеличивает напряжение к.б U и уменьшает ширину базы (эффект Эрли), что сопровождается снижением потерь на рекомбинацию, т.е. уменьшением тока базы. Выходные характеристики Iк = f(Uк.э) при Iб = const (см. рис. 3.8, б) отражают работу транзистора в схеме с ОЭ в различных режимах. Они начинаются правее начала координат. Крутые начальные участки характеристик относятся к режиму насыщения, когда оба перехода включены в прямом направлении

, а пологие участки соответствуют активному режиму, когда |Uк.э| > |Uб.э|. Если Iб = 0 («обрыв базы»), то Iк = Iк.э0 = Iк.б0*(β + 1) и вольт-амперная характеристика представляет собой обратную ветвь характеристики p-n-перехода. Режим отсечки соответствует области, расположенной под коллекторной характеристикой при Iб = 0 . При токах базы I б ′ ,I б ′′ и т.д. выходные характеристики смещаются вверх на величину βIб. На семействе выходных характеристик транзистора в схеме с ОЭ (см.рис. 3.8, б) представлена рабочая область, в которой обеспечивается его безопасная работа при отсутствии значительных искажений. Эта область ограничивается предельными значениями Iк max ,Uк.э max , Pк max , которые указываются в справочниках. Напряжение Uк.э max зависит от напряжения пробоя коллекторного перехода, а предельная мощность Pк max – от температуры нагрева коллекторного перехода. Нижняя граница определяется величиной обратного тока Iк.э0 или режимом отсечки, а левая область при малых значениях Uк.э – нелинейными искажениями. При Iк > Iк max нелинейные искажения возрастают.