Лекція 8

Тема: Властивості біполярних транзисторів. Польові транзистори.

1. Схеми включення біполярних транзисторів, їх характеристика.

2. Режими роботи біполярних транзисторів.

3. Польові транзистори.

1. При включення біполярних транзисторів коло, в яке вмикається емітериний p-n перехід, вважають вхідним, коло, в яке вмикається колекторний p-n перехід – вихідним. У будь-якій схемі включення транзистора є електрод, спільний або загальний відносно вхідного та вихідного кола. У відповідності з цим розрізняють наступні схеми включення біполярних транзисторів:

– з загальною базою (ЗБ);

– з загальним емітером (ЗЕ);

– з загальним колектором (ЗК).

Ці схеми відрізняються одна від одної властивостями, параметрами, застосуванням та іншими. В усіх цих схемах емітерний p-n перехід повинен вмикатися у прямому напрямку, колекторний – у зворотному. Принцип дії транзистора в усіх схемах однаковий. Назви та фізичний зміст h-параметрів залишається без зміни, але формули, за якими розраховуються h-параметри, інші, хоча принцип розрахунку залишається без змін.

Схема включення біполярного транзистора з загальним емітером наведена на рисунку 8.1.

І_к

І_б VT

І_е

— U_бе + — U_ек +

Рисунок 8.1 – Схема включення біполярного транзистора з ЗЕ.

У наведеній на рисунку 8.1 схемі вхідний струм – це струм бази, вихідний – це струм колектора. Виходячи з цього, вхідний опір наведеної схеми обчислюється за формулою

Т аким чином, властивості транзистора змінюються від схеми його включення.

Схема включення біполярного транзистора з загальним колектором показана на рисунку 8.2.

І_б

І_б VT

_

U_ек І_к

+

— U_бе +

Рисунок 8.2 – Схема включення біполярного транзистора з ЗК.

Порівняльна характеристика схем включення біполярних транзисторів показує, що найкращі характеристики має схема з загальним емітером, тому вона найчастіше застосовується.

2. Властивості транзистора залежать не тільки від схеми включення, але й від режимів роботи. Режим роботи транзистора визначається наступними показниками:

а) характером включення p-n переходів;

б) провідністю бази;

в) величиною струму колектора.

У відповідності з цим розрізняють наступні режими роботи транзисторів:

1 – режим насичення. У цьому режимі емітерний p-n перехід вмикається у прямому напрямку, колекторний – у зворотньому, база має максимальну провідність, колекторний струм максимальний.

2 – режим відсічки. У цьому режимі включення p-n переходів не змінилося. Провідність бази мінімальна, колекторний струм практично дорівнює нулю.

Якщо транзистор по черзі переходить з режиму насичення у режим відсічки та навпаки, то такий режим роботи транзистора називається ключовим.

3 – активний режим. У цьому режимі характер включення p-n переходів не змінюється, база має середню провідність, колекторний струм має середнє значення.

4 – інверсний режим (аварійний, неробочий). У цьому випадку емітерний p-n перехід вмикається у зворотному напрямку, колекторний – у прямому. Це призводить до втрати транзистором базових властивостей.

3. Польовими транзисторами називають трьохелектродні напівпровідникові прилади, в яких струм утворюється внаслідок переміщення зарядів під впливом електричного поля, яке діє уздовж структури.

Керування струмом проходить під впливом електричного поля, яке діє у перерізі структури (рисунок 8.3).

Е₂

Е₁ Е₁

1 – напівпровідникова структура;

Е₁ – електричне полу, під дією якого виникає струм;

Е₂ – електричне поле, що керує величиною струму.

Рисунок 8.3 – Загальний принцип побудови польового транзистора.

Польові транзистори мають деякі переваги у порівнянні із біполярними. Деякими з них є:

1 – їх характеристики і параметри у меншому ступені залежать від температури навколишнього середовища;

2 – ці транзистори простіше виконувати у вигляді інтегральних мікросхем.

Недоліком польових транзисторів є їх менша потужність у порівнянні з біполярними.

Умовне позначення одного з типів польових транзисторів наведене на рисунку 8.4.

з

в с

в – виток;

с – сток;

з – затвор.

Рисунок 8.4 – Умовне позначення польового транзистора з регулюючими p-n переходами.

Функції витоку, стоку та затвору у польовому транзисторі еквівалентні функціям відповідно емітера, колектора та бази у біполярному.