- •3. Биполярные транзисторы (bt)
- •1. Устройство и принцип действия бт
- •1.1. Устройство транзистора
- •1.2. Принцип действия
- •1.3. Разновидности транзисторов
- •2. Статические характеристики идеализированного транзистора
- •2.1. Модель Эберса-Молла
- •2.2. Статические характеристики в схеме об
- •2.3. Статические характеристики в схеме оэ
- •Основные результаты
- •3. Усилительные свойства биполярного транзистора
- •3.1. Коэффициент переноса
- •3.2. Тепловые токи и эффективость эмиттера
- •3.3. Роль коэффициента переноса и эффективости эмиттера
- •3.4. Особенности вырожденного эмиттера
- •Основные результаты
- •4.4. Диффузионные емкости в транзисторе
- •Основные результаты
- •5. Вах реального транзистора
- •5.1. Особенности вах реального транзистора
- •5.2. Сопротивления базы и тела коллектора
- •5.3. Эффект Эрли
- •5.4. Низкочастотные эквивалентные схемы для нормального режима
- •5.5. Зависимости коэффициентов и от тока эмиттера
- •1) Область малых токов.
- •2) Область больших токов.
- •Основные результаты
- •6.2. Малосигнальные (линейные) эквивалентные схемы
- •6.3. Формализованные линейные эквивалентные схемы
- •6.4. Частотные свойства биполярного транзистора
- •Основные результаты
- •7. Особенности дрейфовых планарных транзисторов
- •7.1. Примесный профиль и встроенные электрические поля
- •7 Ec Ev f Ev.2. Распределение избыточных носителей заряда в базе
- •7 Ec Ev f Ev.3. Время пролета неосновных носителей через базу
- •7.4. Тепловые токи эмиттерного перехода
- •7.5. Коэффициент передачи эмиттерного тока
- •7.6. Частотная и переходная характеристика коэффициента передачи эмиттерного тока
- •7.7. Инверсные параметры
- •8. Современные структуры биполярного транзистора
- •8.1. Типовые транзисторные структуры
- •Латеральный (торцевой) р-п-ртранзистор
- •8.2. Перспективные транзисторные структуры
- •8.3. Мощные биполярные транзисторы и транзисторы свч
- •9. Модель Гумеля-Пуна
- •9.1. Метод Гуммеля-Пуна
- •Эмиттерного
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.