2.2 Транзисторы.

Транзисторы - управляемый п-п прибор, кот. может работать в эл. сх. как в ключевом, так и в усилительном режимах. Это универсальных прибор интегральных и мощных схем.

2.2.1 Классификация и условные обозначения транзисторов.

В настоящее время выпускается большое кол-во транзисторов различных типов и назначений. Транзисторы классифицируют по их функциональному назначению, физ. св-ам, основным эл. параметрам, по конструктивно технологическим признакам и типу исходного ПП материала. Транзисторы выпускаются на мощности от 200мВт до сотен ватт, с граничными частотами от 100 кГц до десяти гигогерц, с так допустимыми напряжениями от единиц до тысяч вольт и токами от 5 мА до сотен ампер, с уровнем собственных шумов от единиц до десятков децибел. Они могут выпускаться в различного вида корпусах и бес корпусном исполнении для гибридных ИС транзисторных микро приборах.

Биполярные транзисторы в соответствии с основными областями применения подразделяются на ряд групп: усилительные НЧ, высокочастотные, сверхвысокочастотные. По мощности транзисторы подразделяются на маломощные, средней и большой мощности.

По изготовлению транзисторы делятся на силовые, диффузионные, конвертные, диффузионно-силовые, планарные и т.д.

Биполярные транзисторы изготовляются в дискретном исполнении и в качестве компонентов ИС.

Полевые приборы выполняют те же функции, что и биполярные.

И полевые и биполярные транзисторы управляются зарядом, но передача управляющего заряда осуществляется по разному:

Напряжением – в полевых (через емкость)

Током – в биполярных (через сопротивление)

Система обозначений современных транзисторов основана на их физ. св-вах и конструктивно-технологических принципах. В основу системы положен буквенно-цифровой код.

Условные обозначения биполярных транзисторов, разработанных до 1964 года и выпускаемых до настоящего времени, состоит из 2 или 3 эл-ов.

2.2.2 Параметры предельных режимов работы транзистора и влияние температуры на его параметры.

Транзистор, также как любой эл. прибор, хар-ся предельными режимами, превышение кот., как правило, приводит к нарушению нормальной работы прибора и выходу его из строя.

Max допустимыми параметраминаз. значения режимов транзисторов, кот. не допускается превышать ни при каких условиях эксплуатации и при кот. еще обеспечивается заданная надежность.

Система параметров транзисторов насчитывает более 50 параметров и хар-к, как и для диодов, параметры транзисторов подразделяются на параметры имеющие предельно допустимые значенияи параметры, значения кот. хар-ют св-ва приборов – хар-щие или рабочие параметры.

Рассмотрим систему предельно допустимых параметров, к ней относятся:

1. maxмощность, рассеиваемая на коллектореP_{x max};

коэф. собственного шума

статический коэф. усиления на ходу;

J_{k max}–maxдопустимый постоянный ток коллектора;

J_{э max}-maxдопустимый постоянный ток эмиттера;

J_{б max}-maxдопустимый постоянный ток базы.

Maxдопустимые импульсные режимы приводятся для заданной длительности импульсовt_и.

J _{ки max}-maxдопустимый импульсный ток коллектора;

J_{эи max}-maxдопустимый постоянный импульсный ток эмиттера;

J_{к нас max} -maxдопустимый постоянный импульсный ток коллектора в режиме насыщения;

J_{б нас max}–maxдопустимый постоянный импульсный ток базы в режиме насыщения.

2. К параметрам предельного напряжения относятся:

U_{э б max}–maxдопустимое постоянное напряжение эмиттер-база;

U_{к э max}–maxдопустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер;

U_{к эи max}–maxдопустимое импульсное напряжение коллектор-эмиттер;

U_{к би max}–maxдопустимое импульсное напряжение эмиттер-база.

3. Важнейшим параметром предельных режимов явл. предельная мощность:

P_{к max}–maxдопустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора;

P_{к и max}–maxдопустимая импульсная рассеиваемая мощность коллектора;

P_{и max}–maxдопустимая импульсная рассеиваемая мощность.

Maxдопустимые напряжения, ограничиваютсяпробивными напряжениями соответствующих переходов,maxдопустимые мощность и ток, ограничиваютсяmax температурой перехода и тепловым пробоем.

Диапазон работы температур транзисторов, так же как и диодов, определяется температурными св-ми p-n-перехода в свою очередь зависит от температуры окр. среды и от той эл. мощности, кот. рассеивается в переходе в виде тепла.

Для определения влияния рассеиваемой в транзисторе мощности на температуру кристалла вводятся тепловые параметры транзистора, хар-щие его устойчивость при работе в широком диапазоне температур.

t_{к max}–maxтемпература работы транзистора, кот. зависит отmaxтемпературы коллекторного перехода.

t_{0 max}–maxтемпература окр. среды, усиливается в результате расчетов и обработки экспериментальных данных работы прибора при различных температурах.

R_{n k}– тепловое сопротивление переход-корпус, кот. показывает, на сколько градусов повысится температура перехода относительно корпуса при рассеивании на переходе заданной мощности.

1. R_{n k}= (t_n–t_r) /P, гдеt_n– температура перехода,t_k– температура корпуса.

Тепловое сопротивление R_{n k}приводится в справочниках для транзисторов средней и большой мощности, используемых свнеш. теплоотводами.

Для транзисторов малой и средней мощности (а также большой мощности без теплоотводов) приводится обычно тепловое сопротивление переход-окр. среда.(R_{n o}).

В этом случае температура перехода определяется по формуле:

2. t_n=t₀+P*R_{n o}, гдеt₀– температура окр. среды.

С изменением температуры, изменяются все параметры транзистора.

Основными параметрами полевых транзисторов явл. :

1. крутизна хар-ки передачи S=dJ_c /dU_зи, приU_си–const

2. дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения R=dU_си /dJ_cприU_зи–const

В качестве предельно допустимых параметров нормируется: maxдопустимые напряженияU_{си max},U_{зи max};maxдопустимая мощность стокаP_{c max};maxдопустимый ток стока –J_{c max}.