- •ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
- •А.А. Баскова
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение.
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
- •Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Сибирский федеральный университет
Красноярск, 2008
А.А. Баскова
Схемотехника
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Биполярные транзисторы
Лекция 6
Лекция 7
Лекция 8
Лекция 9
Лекция 10
Выбор темы
3
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Тема 3
Биполярные транзисторы
3.Биполярные транзисторы
3.1.Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК).
Статические ВАХ и параметры для основных схем включения
3.2.Режимы работы биполярных транзисторов
3.3.Понятие о классах усиления. Работа БТ в ключевом режиме
3.4.Влияние внешних условий на характеристики и параметры БТ. Проблема стабилизации рабочей точки и усиления
3.5.*Источники собственных шумов в БТ
3.6.Модели биполярных транзисторов. Малосигнальные высокочастотные эквивалентные схемы БТ (П- и Т-образные). Модель Эберса – Молла. Понятие о нелинейных моделях БТ для высоких и сверхвысоких частот
4
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Биполярные транзисторы
Полупроводниковый прибор, имеющий три электрода и два взаимодействующих между собой p–n-перехода, называется биполярным транзистором.
Биполярные транзисторы |
5 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК). Статические ВАХ
и параметры для основных схем включения
Устройство, условное обозначение и включение биполярных транзисторов в активном режиме
Биполярные транзисторы |
6 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК).
Включение биполярного транзистора n-p-n типа в активном режиме
В процессе изготовления транзистора добиваются, чтобы концентрация легирующих примесей в базе была во много раз ниже, чем в эмиттере. Это делает область p-n перехода база- эмиттер несимметричной. Ток через переход при прямом смещении будет обусловлен электронами и дырками в количестве, пропорциональном концентрации легирующих примесей в области базы и эмиттера.
Поэтому, в прямосмещённом p-n переходе, количество носителей, например, дырок в транзисторе n-p-n типа, поступающих из базы в эмиттер, оказывается значительно меньше, чем электронов, инжектированных из эмиттера в базу. Следовательно, изменяя в небольших пределах инжекцию дырок из базы в эмиттер (дырочный ток базы), можно управлять инжекцией во много раз большего количества электронов из эмиттера в базу.
Инжектированные эмиттером в область базы электроны оказываются в ней неосновными носителями (основные – дырки). Электроны заполняют базу, распространяясь по законам диффузии и дрейфа. Процесс диффузии обусловлен наличием градиента концентрации электронов и напоминает поведение молекул газа в воздушной среде.
Биполярные транзисторы |
7 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК).
Плотность диффузионного тока определяется коэффициентом диффузии и градиентом концентрации электронов, инжектированных в базу транзистора
J n äèô qDn gradn
Включение биполярного транзистора n-p-n типа в активном режиме
Дрейф носителей происходит, если в структуре базы существует неравномерная концентрация примеси от эмиттера к коллектору, за счет чего создается внутреннее электрическое поле, вектор которого направлен в сторону коллектора.
Взаимодействие между переходами в транзисторе обусловлено малой толщиной базы (примерно 0,5 мкм), которая оказывается значительно меньше диффузионной длины инжектированных в нее носителей (примерно 10 мкм). Поэтому, за время перемещения носителей от эмиттерного к коллекторному переходу существенной рекомбинации электронов и дырок в области базы не происходит.
Источник питания транзистора постоянным током включается таким образом, что переход эмиттер- база для основных носителей смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор – в обратном. Когда неосновные носители, инжектированные в область базы, – электроны достигают коллекторного перехода, они втягиваются в область коллектора под действием электрического поля, создаваемого положительным напряжением источника коллекторного питания. Явление втягивания носителей в область коллектора под действием электрического поля называется экстракцией.
Биполярные транзисторы |
8 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК).
Электрический ток через переход эмиттер- коллектор обусловлен инжекцией носителей из эмиттера в базу, поскольку концентрация примесей в области базы гораздо ниже, чем в эмиттере (на несколько порядков), и последующей экстракцией их в область коллектора.
Включение биполярного транзистора n-p-n типа в активном режиме
Для получения максимальной экстракции носителей активный 4 и пассивный 5 участки базы охватывают область эмиттера –1, а участок коллектора 2 перекрывает все области базы: активную, пассивную и периферическую – 6. Базовый вывод, который является границей раздела базы на активную и периферическую области, достаточно удален от эмиттера, и до него доходит лишь незначительная часть электронов. В результате, электронный ток эмиттера
I Эn I Кn Основные области транзистора
Биполярные транзисторы |
9 |
Полупроводниковые приборы: физические основы работы, характеристики, параметры, модели, применение
Структура и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения (ОЭ, ОБ, *ОК). Статические ВАХ
и параметры для основных схем включения
Режимы работы биполярного транзистора
В зависимости от того, какие напряжения действуют на переходах,
различают 3 режима работы транзистора:
• активный режим работы или режим усиления, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении,
аколлекторный в обратном;
•режим насыщения, когда оба перехода смещены в прямом
направлении;
• режим отсечки, когда оба перехода смещены в обратном направлении.
Биполярные транзисторы |
10 |