§2.2 Биполярные транзисторы: устройство и принцип действия

Биполярный транзистор – система двух взаимодействующих p-n-переходов. В биполярном транзисторе физические процессы определяются носителями обоих знаков. В зависимости от чередования p- и n- областей различают npn /обратные/ и pnp /прямые/ транзисторы.

В реальных конструкциях одна из крайних областей имеет большую степень легирования и меньшую площадь, её называют эмиттером. Другую крайнюю область называют коллектором, а среднюю – базой. Переход, образованный эмиттером и базой называют эмиттерным переходом, а переход, образованный коллектором и базой – коллекторным переходом. Взаимодействие p-n-переходов обеспечивается выбором толщины базы. База должна быть достаточно тонкой /толщина базы должна быть много меньше длины диффузии неосновных носителей в базе/.

e^- из Э₁ инжектируются в Б₁

,где

<1 - статический коэффициент передачи тока эмиттера

- обратный ток коллекторного перехода

Существует множество технологий производства транзисторов.

[1] Сплавной транзистор

S_k => больше носителей инжектируются в коллектор

[2] Эпитаксиально-планарный транзистор

Окислении /вскрытие окна меньшего размера/

Получилиnpn-транзистор

[3] Скрабирование – разрезание

Условно графически обозначается:

§2.3 Транзистор, как усилитель напряжения и мощности

; ;

; ;

Транзистор обладает способностью усиливать электрические сигналы.

§2.4 Эффект модуляции толщины базы

Явление изменения толщины базы при изменении напряжения на коллекторном переходе называется эффектом модуляции толщины базы или эффектом Эрли /Ирли/ /Early/.

Следствия эффекта модуляции толщины базы:

1. Статический коэффициент передачи тока эмиттера будет зависеть от напряжения на коллекторном переходе.

2. Ток коллектора будет увеличиваться с ростом напряжения на коллекторном переходе.

3. С ростом напряжения на коллекторном переходе будет увеличиваться быстродействие транзистора

4. Будет наблюдаться влияние напряжения на коллекторном переходе на входную цепь транзистора. Это явление называетсявнутренней отрицательной обратной связью по напряжению.

при большем напряжении .

Чтобы ток остался постоянным, не должен меняться градиент концентрации, т.е. график параллелен начальному.

-коэффициент обратной связи по напряжению

;

§2.5 Схемы включения и режимы работы транзисторов

(1) схема с общей базой	(2) схема с общим эмиттером	(3) схема с общим коллектором

Независимо от схемы включения транзисторы могут работать в одном из четырёх, отличающихся полярностью напряжения на ЭБ и БК переходе:

1. Нормальный активный режим /НАР/ - Э-переход смещён в прямом направлении, К-переход смещён в обратном направлении

2. Режим насыщения – Э- и К-переходы смещены в прямом направлении

3. Режим отсечки - Э- и К-переходы смещены в обратном направлении

4. Инверсный активный режим /ИАР/ - Э-переход смещён в обратном направлении, К-переход смещён в прямом направлении.

НАР используется в усилительных устройствах; РН, РО используются в цифровых и импульсных устройствах.

Такие схемы называются ключевыми (0/1).

ИАР

Аналоговый ключ будет лучше при применении ИАР.