105

3. Биполярные транзисторы (bt)

1. Устройство и принцип действия бт

1.1. Устройство транзистора

Всегда

; (1.1.1)

. (1.1.2)

Обычно

(нет симметрии).

1.2. Принцип действия

Нормальный режим: ,.

Через открытый эмиттерный переход электроны инжектируются из эмиттера в базу , дырки — из базы в эмиттер.

Из условия (2): .

Благодаря условию (1) большая часть электронов пролетает базу, не успев рекомбинировать. Для этих электронов коллекторный переход — потенциальная яма, поэтому все они попадают в коллектор и создают ток в цепи коллектора. При:

, где —коэффициент передачи эмиттерного тока.

Транзисторный эффект — взаимодействие двух близкорасположенных р-п переходов — неосновные носители инжектируются в базу через один переход (эмиттерный) и собираются другим (коллекторным).

Если, транзисторного эффекта нет: получим просто 2 диода ().

В нормальном режиме выходной ток (коллектора) почти равен входному (эмиттера). Но коллекторный ток почти не зависит от напряжения . Его можно пропустить через большое сопротивление и получить усиление по напряжению.

Если входной электрод — база, а выходной — коллектор, то входной ток ;

, где—коэффициент усиления базового тока.

1.3. Разновидности транзисторов

По типу проводимости транзисторы делятся на п-р-п и р-п-р.

По механизму переноса неосновных носителей через базу:

бездрейфовые (диффузионные) — диффузионный механизм переноса;

дрейфовые — диффузионный и дрейфовый механизмы переноса

По способу изготовления и конструкции:

сплавные, диффузионные, планарные (интегральные).

Планарный п-р-п

1.4. Режимы работы транзистора

Вначале будут рассмотрены бездрейфовые транзисторы

(или транзисторы в бездрейфовом приближении).

1.5. Нормальный режим работы транзистора

Распределения неосновных носителей заряда ().

;

;

—коэффициент переноса (вероятность пролета электронов через базу без рекомбинации).

—эффективность эмиттера

(доля электронного тока в полном токе через эмиттерный переход).

; .

Для повышения следуетуменьшать отношение .

Для повышения следуетуменьшать отношение .

1.6. Способы включения транзистора

Основная схема включения — ОЭ. Сколь угодно большое усиление можно получить 2-мя способами:

1). Каскадируя усилители ОЭ.

2). Каскадируя поочередно включенные усилители ОБ и ОК.

Основные результаты

1). Биполярный транзистор — система двух взаимодействующих р-п переходов. Транзисторный эффект состоит в собирании коллектором неосновных носителей, инжектированных в базу из эмиттера.

2). В зависимости от полярности напряжений на р-п переходах существует 4 режима работы транзистора. Основной режим – нормальный . В этом режим максимально проявляются усилительные свойства транзистора.

3). Усилительные свойства транзистора характеризуются коэффициентом передачи эмиттерного тока , где— коэффициент переноса,— эффективность эмиттера.из-за рекомбинации неосновных носителей в базе,из-за инжекции основных носителей из базы в эмиттер (где они — неосновные) и из-за тока рекобинации в эмиттерном переходе.

4). Основные способы включения транзистора — ОЭ, ОБ и ОК. Усилительные свойства максимально проявляются при включении ОЭ.