3 Дәріс. Биполяр транзисторлар

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Транзистор

2. Биполяр транзистор.

3. Транзистордың құрылымы.

4. Транзистордың жұмыс істеу принципі

5. Транзистордың күшейту қабілеті және оның тұрақты ток бойынша эквиваленттік схемасы.

Негізгі әдебиет:

1. Ә. Берікұлы. Техникалық электроника. Жоғары оку орындарына арналған оқулық. - Алматы: «Білім», 1995. - 200 б.

2. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. - СПб.: КОРОНА принт, Бином Пресс, 2006. - 416 с.

Қосымша әдебиет:

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1982.

Транзистор – электртүрлендіргіш құрылғы, оның сигналды түрлендіру, генерациялау және күшейту қабілеті қатты денедегі заряд тасушылардың қозғалысымен анықталады, атап айтқанда, инжекция (бүркіле шығу) және экстракция (тарту) құбылыстары арқылы зарядтар тасымалданады. «Транзистор» атауы «кедергі түрлендіргіш» деген ағылшын transfer of resistor сөздерінің аудармасы. Заряд тасымалдаушыларына байланысты транзистор биполяр және униполяр (екі өрісті немеес бір өрісті) болып екіге бөлінеді. Біріншісінде тоқты негізгі және негізгі емес тасымалдаушылар құраса, екіншісінде тек негізгі тасымалдаушылар ғана құрайды. Яғни, негізгі тасымалдаушыларда электр өрісі бір бағытта, ал негізгі болмаған заряд тасымалдаушыларда электр өрісі кері бағытта болуы керек.

Екі шетінің электрөткізгіштігі бір типті (n- немесе p-типті), ал арасының өткізгіштігі керісінше (p- немесе n- типті) болатын тұтас жартылай өткізгішті құрылғыны биполярлы транзистор деп атайды. Бір-біріне жақын (арасы бірнеше миронк ғана) және өткізгішітік түрімен кезектесе орналасқан үш аймақ қарама-қарсы қосылған және тығыз әсерлесетің екі p-n- өтпесін құрайды. Аймақтардың өткізгіштігіне қарай және өзара орналасуына байланысты олар p-n-p немесе n-p-n болып екіге бөлініп схемада шартты белгілермен кескінделеді (3.1 а және ә суреттер). Екеуінің де жұмыс істеу принципі бірдей.

Транзистордың құрылымы. Транзистордағы p-n- өтпесінің аумағы бірдей емес. n₁⁺-p- өтпесінің аумағы n₂ -p өтпесіне қарағанда айтарлықтай кіші болып келеді. Сонымен қатар, қоспа атомдарының концентрациясы транзистордың әр аймағында әртүрлі, яғни транзистордың құрылымы ассимметриялық түрінде жасалынады. Кристалдың бір шеті екінші шетіне қарағанда өте күшті легірленген (енгізілген қоспалы атомдарының концентрациясы тым жоғары). Біріншісі эмиттер (бүркуші), ал екіншісі коллектор (жинақтаушы) аймақтары деп аталады. Коллектор аймағының және оның электр аумағы айтарлықтай үлкен (жинақтаушы болғандықтан) болады. Эмиттер мен коллектор арасындағы база аймағы заряд тасымалдаушылардың қозғалысын реттеп, басқарып отыратын электрод

болып саналады. База аймағында негізгі тасымалдаушылардың концентрациясы коллектордікінен де төмендеу.

Транзистордың негізгі қасиеттері осы база аймағындағы процестермен анықталады. Егер база аймағы біртекті болса, онда тасымалдаушылар таза диффузиялық механизм арқылы қозғалады. Ал база біртекті болмаса, онда сол ортада ішкі электр өрісі пайда болып, тасымалдаушылар диффузиялық және қосымша дрейф механизмімен қозғалады.

Транзистордың жұмыс істеу принципі. Транзистордың әрбір өтпесіне сыртқы кернеу тура немесе кері бағытта берілуі мүмкін. Кернеудің берілуіне қарай транзистор төрт режимде жұмыс жасайды.

Транзистордың екі өтпесіне бірдей кері кернеу берілсе, транзистор ток өткізбейтін қиылу режимінде. Екі өтпесіне тура бағытта кернеу берілсе – транзистор қанығу режимінде. Эмиттерлік өтпесіне тура бағытта, ал коллектор өтпесіне кері бағытта кернеу берілсе – транзистор активті режимде жұмыс жасайды. Енді эмиттерлік өтпесіне кері бағытта, ал коллектор өтпесіне тура бағытта кернеу берілсе – транзистор кері бағытта ток жүргізіп инверсия режимінде жұмыс жасайды. Күшейткіште транзистордың эмиттеріне кернеу тура бағытта беріледі (яғни өтпе ашық), коллекторына кері бағытта (яғни өтпе жабық). Транзистордың күшейту қабілеті және оның тұрақты ток бойынша эквиваленттік схемасы

Транзистордың күшейту қабілеті шықпасында бөлінген және кірмедегі жұмсалған қуаттарының қатынасымен анықталады. Мысалы, ЖБ схемада кірмелі эмитте тоғыI_Э және оның өсімшесі I_э толығымен дерлік коллекторт тізбегіне жетіп (I_Э  I_К), коллектор тогын I_К және өсімшесін I_К туғызады. Бірақ, эмиттер тоғын сигнал көзінің аз Е_Э шығарады, яғни сигнал көзінен алынған қуаты Р_э =I_э·Е_э. Ал коллектор тоғы қорек көзінің үлкен энергиясы арқылы жүреді, яғни қорек көзінен алынған қуаты Р_э=I_э·Е_э. Сонымен Р_КР_Э болып, шағын сигнал қуаты көмегімен үлкен қорек көзінің қуаты басқарылады. Транзистор күшейткішке айналады. Транзистордың жұмысын талқылау үшін оның тұрақты ток бойынша эквиваленттік схемасын келтіргеніміз жөн. Бұл схемада r^/_Б резисторы базаның пассивті аймағының кедергісін білдіреді, оның мәні 100 Омға жуық. D_Э және D_К диодтар эмиттер және коллектор өтпелерін сипаттайды. I_к = U_21БI_э ток генераторы, эмиттер тогын коллектор тізбегіне жеткізу мөлшерін көрсетеді.