35

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИ

ГОУВПО “Пермский государственный университет”

Кафедра экспериментальной физики

Усилители на биполярных транзисторах

Методические указания

Пермь 2005

Составители: доц.Н.Н. Коротаев, доц.И.Л. Вольхин,

доц. Ю.Г. Светлов

УДК 621.38

Усилители на биполярных транзисторах: Метод. указания / Перм. ун–т; Сост. Н.Н.Коротаев, И.Л.Вольхин, Ю.Г.Светлов. – Пермь, 2005. – 32 с.

Рассмотрен принцип работы биполярных транзисторов и усилителей на их основе, приведены характеристики усилителей с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой, даны рекомендации по выполнению лабораторной работы. Издание соответствует программам курсов “Основы радиоэлектроники”, “Радиофизика и электроника”, “Основы электроники”, “Радиоэлектроника” и “Радиоизмерения”.

Предназначено для студентов физического факультета специальностей “Радиофизика и электроника”, “Физика конденсированного состояния вещества” и “Физика”, а также студентов географического и геологического факультетов.

Ил. 30. Библиогр. 5 назв.

Печатается по постановлению методической комиссии физического факультета Пермского университета

1. Биполярные транзисторы с управляемым pnПереходом

Основными элементами, применяемыми для усиления мощности электрических сигналов, являются транзисторы. Они выпускаются в виде отдельных элементов или входят в состав интегральных микросхем. Транзисторы можно разделить на два класса – биполярные и униполярные (полевые). В биполярных транзисторах в работе прибора принимают участие как положительные, так и отрицательные носители заряда, отсюда и термин “биполярный”. Биполярными транзисторами называют полупроводниковые приборы с двумя электрическимир–nпереходами и тремя выводами. Они состоят из чередующихся областей (слоев) полупроводника, имеющих электропроводности различных типов. В зависимости от типа электропроводности наружных слоев различают транзисторыр–n–ртипа иn–р–nтипа (рис.1).

Условное графическое обозначение транзисторов р–n–риn–р–nтипов с указанием направления токов при работе в нормальном (активном) режиме приведено на рис.2.

Однотипность слоев коллектора и эмиттера в ряде случаев позволяет при включении менять их местами. Такое включение называется инверсным. При инверсном включении параметры реального транзистора существенно отличаются от параметров при нормальном включении.

Первые биполярные транзисторы были изготовлены по сплавной технологии. Их типовая структура приведена на рис.3.

При подключении к электродам транзистора напряжений U_эбиU_бк(рис.4) эмиттерный переход смещается в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

Электроны из внешней цепи через электрод эмиттера поступают в область эмиттера, создавая тем самым ток эмиттера I_э. Из эмиттера электроны через открытый переход эмиттер–база инжектируются в область базы, где они являются неосновными носителями. В базе электроны могут рекомбинировать с дырками. Если все электроны рекомбинируют с дырками, то коллекторного тока не будет и транзистор не будет выполнять своих функций. Для предотвращения рекомбинации базу делают тонкой и с низкой концентрацией дырок. Поэтому большая часть электронов из базы втягивается в коллектор и уходит во внешнюю цепь, создавая ток коллектора. Часть электронов (0,510%) в базе рекомбинирует с дырками и создает ток базы.

Из рис.4 видно, что ток эмиттера есть сумма базового и коллекторного токов I_э=I_б+I_к. Ток коллектора изменяется пропорционально изменению тока эмиттераI_к=I_э, где– коэффициент передачи эмиттерного тока. Коэффициент=0,90,995  немного меньше единицы.

Изменение напряжения, приложенного к эмиттерному переходу, вызывает изменение количества инжектируемых в базу неосновных носителей заряда и соответствующее изменение тока эмиттера и коллектора. Следовательно для изменения по определенному закону коллекторного тока необходимо к эмиттерному р–nпереходу приложить напряжение, изменяющее по этому закону ток эмиттера.