Транзистор дегеніміз екі текті және бір текті немесе керісінше екі текті бір текті үш шала өткізгіштен құралған екі ауысуы бар электрондық жүйе ( 5.1– сурет).

Екі шеткісі бір текті, оларды Э-эмиттер және К-коллектор, ал ортанғысы ол екуінен басқа текті, ол Б-база деп аталады. Э-Б – ның аралығындағы ауысуын сыртқы ток көзіне ашық, ал Б-К аралығындағы ауысуын жабық болатындай етіп қосады. Эмиттердің негізгі заряд тасымалдаушы электрондары Э-Б – ның ауысуы арқылы базаның негізгі заряд тасымалдаушы кемтіктеріне қарама-қарсы қозғалады. Олар өзара рекомбинацияланады. Базаның кристалы өте жұқа (45 мкм), ондағы кемтіктердің саны эмиттердегі электрондардың санына салыстырғанда өте аз, сол себепті, рекомбинацияланудан артылған электрондар базаға келіп шоғырланады. Бұл құбылысты негізгі емес заряд тасымалдаушылардың инжекциясы деп атайды.

R_К

I_Э

I_Б I_К

- + - +

Б-база, К-коллектор, Э-эмиттер

3.1  Сурет

Базаға келіп шоғырланған электрондар Б-К – ға қосылған ток көзінің үдетуші әсерінен Б-К – ның ауысуы арқылы коллекторға оңай диффузияланады. Ондағы зарядтардың жетіспеушілігі азаяды, Б-К – ның ауысуының кедергісі кемиді. Нәтижесінде коллектордың тогі артады. коллектор тогі жуық шамамен алғанда эмиттер тогімен бірдей шамада болады:

, (3.1)

мұндағы –токті күшейту коэффициенті, оның шамасы .

текті транзистордың жұмыстау принципі текті транзисторға ұқсас, оған тоқ көздерінің полюстерін керісінше ауыстырып қосса болғаны.

және транзисторлардың жұмыстау принциптерінің басты ерекшелігі сол, олар бір мезгілде екі түрлі (кемтік және электрон) заряд тасымалдаушылардың қозғалысына негізделген. Сондықтан оларды биполярлы транзисторлар деп атайды.

Жалпы Э-Б – ның ауысуының кедергісі Б-К – ның ауысуының кедергісімен салыстырғанда көп кіші.  . Демек, Э-Б жүйесіне болымсыз кіші айнымалы кернеу берсе, онда коллектор жүйесіндегі жүктемеге түскен кернеудің мәні одан көп есе артық болады. << . Транзистордың мұндай ерекше қасиетін электрлік тербелістерді күшейту және генерациялау үшін қолданады.

Транзисторларды электрлік сұлбаға қосу

Транзисторды электрлік сұлбаға үш түрлі қосуға болады. Олар:

1. ортақ базалы (3.2а–сурет);

2. ортақ эмиттерлі (3.2ә–сурет);

3) ортақ коллекторлы (3.2б–сурет).

Ортақ базалы (база ортақ электрод) сұлбаның коллектрінің тогін базаның тогінің бір құрама бөлігі ретінде қарастыруға болады. Олардың бағыты қарама-қарсы болатынын және коллекторлық қалдық тогін ескерсек, онда:

, (3.2)

мұндағы жалпы базалы сұлбаның тұрақты токті күшейту коэффициенті

, (3.3)

әрқашан бірден кіші болатынын байқаймыз.

Коллектордың тогі  жабу тогі, ол , яғни эмиттер қосылмаған кезде байқалады. Токтің құраушысы эмиттердің тогімен басқарылады. Ал, қалдық ток эмиттердің тогіне тәуелді емес, сондықтан ол токтің басқарылмайтын бөлігін құрайды. Оның шамасы, қуаты кіші транзисторлар үшін 10 мкА–ден аспайды.

Транзисторлардың бір ерекшелігі, коллектордың тогі эмиттердің өте әлсіз тогімен де басқарылады, демек .

Ортақ эмиттерлі сұлба үшін мына теңдеуді жазайық:

. (3.4)

– нің мәнін (3.2) теңдеуден алып, (3.4) – ді түрлендірсек, онда

. (3.5)

Соңғы (3.5) өрнегі (3.3) өрнегіне ұқсас. Демек, ортақ эмиттерлі сұлбаның тұрақты токті күшейту коэффициенті мынаған тең:

. (3.6)

Енді коллектордың тогін мына түрде жазамыз:

. (3.7)

а) ә) б)

3.2–сурет

(3.7) өрнегінен мынадай қортынды жасауға болады. Ортақ эмиттерлі сұлба базаның тогін есе күшейтеді. Мысалы, болса, онда (3.6) өргегінен , демек, базаның тогі 49 есе күшейеді.

Ортақ эмиттерлі сұлбаның ерекшелігі, ол тек токті ғана емес кернеуді де күшейтеді, демек сұлбаның кірісіне берілген әлсіз сигналдың қуаты артады.

Ортақ коллекторлы сұлба кірісінің кедергісі аса жоғары, ал шығысының кедергісі өте төмен болуына байланысты өте сирек қолданылады. Сол себепті, біз оған талдау жасамадық.

3.1–кесте

П араметрлер Ортақ эмиттерлі Ортақ базалы Ортақ коллекторлы сұлба сұлба сұлба

Токті күшейту Коэффициенті Кернеуді күшейту коэффициенті Кіріс кедергісі Шығыс кедергісі

Транзистордың үш түрлі сұлбаларын салыстырып, бағалау үшін олардың кейбір маңызды параметрлерін жоғарыдағы 3.1 – кестеден қараңыз.

4-дәріс: Биполярлы транзисторлардың вольт-амперлік сипаттамалары

Дәрістің мақсаты: - биполярлы транзисторлардың вольт-амперлік сипаттамаларымен және параметрлерімен танысу, теориялық қорытынды жасау.

Түйін сөздер: - базадағы негізгі емес заряд тасымалдаушылардың қозғалысын дрейфтік, ал мұндай процеске негізделген транзисторды дрейфтік транзистор деп атайды.

Транзистордың кіріс тізбегінің тогі мен кернеуінің тәуелділігін кіріс немесе базалық сипаттама дейді. Базаның тогі тұрақты болған жағдайда транзистордың коллекторы мен эмиттерінің аралығындағы тогі мен кернеуінің тәуелділігін шығыс немесе коллекторлық сипаттама дейді.

текті транзисторлардың базалық сипаттамасы 4.1а–суретте, ал коллекторлық сипаттамасы 4.1ә–суретте көрсетілген.

4.1 – сурет

Кіріс сипаттамасы кернеуге тәуелді емес екенін көреміз. Ал шығыс сипаттамасы болса жуық шамамен кернеуге сызықты тәуелді, қанығу тогінің мәнін базаның тогі анықтайды.

Коллектордың ауысымын артықша қызып кетуінен сақтау үшін, онда бөлінетін қуатты әрбір транзистордың сипаттамасында берілетін белгілі бір максималь мәнінен артылдырмау керек:

. (4.1)

Егер коллектор мен эмиттердің аралығына берілген кернеудің мәні өте жоғары болса, онда коллектордың ауысымы электрлік тесіп өтуге ұшырауы мүмкін. Сондықтан, коллекторға берілетін кернеудің мәні оның рұқсатталған максималь мәнінен артпауы керек:

, (4.2)

демек коллектордың тогі үшін де

, (4.3)

шарты орындалады. Транзистордың коллекторлық сипаттамасындағы жұмыс аймағы 4.2суретте қиғаш және үзік сызықтармен бейнеленген , және мәндерімен шектеледі.

4.2 – сурет

Транзистордың қуатын арттыру үшін аттас электродтары өзара біріктіріп қосылған көптеген транзисторлардың жыйнағын пайдаланады.

Биполярлы транзисторлардың параметрлері

Биполярлы транзистордың ортақ эмиттерлік сұлбасын тереңірек талдап есеп жасайық. Ол үшін транзисторлардың параметрлері деп аталатын шамаларды пайдаланамыз. Ортақ эмиттерлік сұлба бойынша қосылған транзистордың электрлік күйі төрт шама арқылы сипатталады: , , және . Бұлардың екеуі тәуелсіз деп алсақ, ал онда қалған екеуін тәуелсіз деп алған екі шама арқылы анықтауға болады. Негізінен және шамаларды тәуелсіз деп алатын болсақ, онда , .

Күшейткіш қондырғыладың кіріс сигналдары үшін транзистордың кіріспесінің кернеуі мен тогінің сызықтық өзгерісін алады. Транзистордың сипаттамасының сызықтық бөлігімен шектелетін оның кернеуі мен тогінің сызықтық өзгерісі үшін мына теңдеулерді жазуымызға болады:

, (4.4)

немесе

, , (4.5)

мұндағы  ортақ эмиттерлік сұлба бойынша қосылған транзистордың кіріс және шығыс сипаттамаларынан дербес туынды алу арқылы оңай анықталатын шамалар;

егер немесе болса , онда ,

егер немесе болса , онда ,

егер немесе болса , онда ,

егер немесе болса , онда .

 параметрдің кедергімен бірдей өлшем бірлігі бар, оны биполярлы транзистордың кірсінің кедергісі дейді.

 кернеудің ішкі кері байланысын сипаттайтын өлшем бірлігі жоқ коэффициент.

 коллектордың кернеуі тұрақты болған жағдайда транзистордың токті күшейту қасиетін сипаттайтын өлшем бірлігі жоқ коэффициент.

 өткізгіштікпен бірдей өлшем бірлігі бар, базаның тогі тұрақты болған жағдайда транзистордың шығыс (коллекторэмиттердің) өткізгіштігін сипаттайтын шама.

Шала өткізгіш диодтар сияқты транзисторлардың сипаттамасы температураға тәуелді күшті өзгерістерге ұшырайды. Егер температура артатын болса, онда коллектор және базаның негізі емес заряд тасымалдаушыларының саны ерекше молаяды, осыған сәйкес коллектордың тогінің бастапқы мәні де өседі. Сонымен қатар заряд тасымалдаушылардың қозғалғыштығы артады, осыған байланысты коэффициентінің мәні өседі. Жалпы транзисторлардың параметрлері, әсіресе токті күшейту коэффициенті айнымалы кернеудің жиілігіне тәуелді. Жиіліктің мәні жоғарлаған сайын оның периодымен өлшенетін уақыт ішінде заряд тасымалдаушылар ( текті транзисторларда электрондар) эмиттерден коллекторға дейінгі аралықты жүріп үлгермеуі мүмкін.

токті күшейту коэффициентінің мәні бірге дейін кемитін жиіліктің мәнін шекаралық жиілік деп атайды. Практикада параметрдің мәні есе кемуіне сәйкес келетін жиілікті жиі пайдаланады.