Ответы на вопросы

1. Принцип действия биполярного транзистора. Почему при постоянном напряжении Uce увеличение тока базы транзистора вызывает увеличение тока коллектора?

При подключении эмиттера и коллектора к источнику питания, на базу подаётся напряжение смещения. В базовом слое полупроводника возникают такие физико-химические процессы электронно-дырочной рекомбинации, в результате которых через базу начинает течь небольшой ток. В результате p-n-переходы открывают путь потоку носителей заряда от эмиттера к коллектору. Если ток, протекающий через базу, меняется по определенному закону, то точно так же изменяется и мощный ток между эмиттером и коллектором. Следовательно, мы получаем в итоге биполярного транзистора такой же сигнал, как и на базе, но с более высокой мощностью. В этом и состоит усилительная функция биполярного транзистора.

2. Основные схемы включения биполярного транзистора. Опишите их основные параметры.

Схема включения транзистора с общим эмиттером:

Усилительные свойства транзистора характеризует один из главных его параметров – это статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току. Его определяют в режиме без нагрузки (R_к = 0). Численно он равен: β = .

Схема включения транзистора с общей базой:

Коэффициент усиления по току - k_i = , Статический коэффициент передачи тока - α = .

Схема с общим коллектором:

коэффициент усиления по току - k_i = = = + 1 = β + 1, входное сопротивление - R_вх = βR_н

3. Схемы замещения биполярного транзистора. В чем их особенности?

При расчетах электрических цепей с транзисторами реальный прибор

заменяется схемой замещения, в которой транзистор представляется в виде

активного четырехполюсника. Есть две схемы замещения транзистора:

бесструктурная и структурная, в которой отражены физические связи между

ее элементами. В двух случаях полагается линейная связь между токами и

напряжениями в приборе. Такой подход возможен, когда транзистор работает

при открытом эмиттерном переходе и закрытом коллекторном переходе, а

значения его токов и напряжений не выходят за пределы рабочей области на

выходной характеристике.

Поскольку электрический режим прибора в схеме ОЭ

определяется входным током I Б и выходным напряжением Uкэ,

четырехполюсник схемы замещения описывается системой уравнений типа

h. При этом вместо значений токов и напряжений в уравнениях используются

приращения значений этих параметров относительной соответствующих

величин, находящихся внутри рабочей области. Таким образом, в случае

бесструктурной схемы значения приращений токов и напряжений

биполярного транзистора связываются через h-параметры уравнениями

3. Режимы работы биполярного транзистора

Нормальный активный режим:

Переход эмиттер-база включён в прямом направлении[2] (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт):

UЭБ<0; UКБ>0 (для транзистора n-p-n типа), для транзистора p-n-p типа условие будет иметь вид UЭБ>0; UКБ<0.

Инверсный активный режим:

Эмиттерный переход имеет обратное смещение, а коллекторный переход — прямое: UКБ<0; UЭБ>0 (для транзистора n-p-n типа).

Режим насыщения:

Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками Uэб и Uкб. В результате уменьшится потенциальный барьер, ограничивавший диффузию основных носителей заряда, и начнётся проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (UКЭ. нас) — это падение напряжения на открытом транзисторе (смысловой аналог RСИ. отк у полевых транзисторов). Аналогично напряжение насыщения база-эмиттер (UБЭ. нас) — это падение напряжения между базой и эмиттером на открытом транзисторе.

Режим отсечки:

В данном режиме коллекторный p-n переход смещён в обратном направлении, а на эмиттерный переход может быть подано как обратное, так и прямое смещение, не превышающее порогового значения, при котором начинается эмиссия неосновных носителей заряда в область базы из эмиттера (для кремниевых транзисторов приблизительно 0,6—0,7 В).

Режим отсечки соответствует условию UЭБ<0,6—0,7 В, или IБ=0.

Барьерный режим:

В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет собой своеобразный диод, включённый последовательно с токозадающим резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.