22 Классификация транзисторы

Транзистор - управляемый полупроводниковый прибор, который может работать в электрических схемах, как в ключевом, так и в усилительном режимах. Это универсальных прибор интегральных и мощных схем.

В настоящее время выпускается большое количество транзисторов различных типов и назначений. Транзисторы классифицируют по их функциональному назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, по конструктивно технологическим признакам и типу исходного полупроводникового материала. Транзисторы выпускаются на мощности от 200мВт до сотен ватт, с граничными частотами от 100 кГц до десяти гигогерц, с максимально 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 различном виде корпусов и бескорпусном исполнении для гибридных ИС транзисторных микросборок.

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. Мощные транзисторы на токи 10 А и более называются силовыми.По технологии изготовления транзисторы делятся на сплавные, диффузионные, конверсионные, диффузионно-сплавные, 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)

Рисунок 9 – Классификация транзисторов

Система обозначений современных транзисторов основана на их физических свойствах и конструктивно-технологических признаках. В основу системы положен буквенно-цифровой код.

23, 24 Параметры транзисторов

Транзистор, также как любой электрический прибор, характеризуется предельными режимами, превышение которых, как правило, приводит к нарушению нормальной работы прибора и выходу его из строя.

Система параметров транзисторов насчитывает более пятидесяти параметров и характеристик, как и для диодов, параметры транзисторов подразделяются на параметры, имеющие предельно допустимые значения и параметры, значения которые характеризуют свойства приборов – характеризующие или рабочие параметры.

Рассмотрим систему предельно допустимых параметров, к ней относятся:

1) Параметры предельно допустимых токов являются:

I_{k max} – максимально допустимый постоянный ток коллектора;

I_{э max} - максимально допустимый постоянный ток эмиттера;

I_{б max} - максимально допустимый постоянный ток базы.

Максимально допустимые импульсные режимы приводятся для заданной скважности и длительности импульсов t_и (скважность Q=1/τ_и*f). Вместо скважности Q может быть задана частота следования импульсов.

I _{ки max} - максимально допустимый импульсный ток коллектора;

I_{эи max} - максимально допустимый постоянный импульсный ток эмиттера;

I_{к нас max} - максимально допустимый постоянный импульсный ток коллектора в режиме насыщения;

I_{б нас max} – максимально допустимый постоянный импульсный ток _базы в режиме насыщения.

1. К параметрам предельных напряжений относятся:

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

U_{к б max} - максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база;

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

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

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

2. Важным параметром предельных режимов является предельная мощность:

P_{к max} – максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора;

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

P_{и max} – максимально допустимая импульсная рассеиваемая мощность.

Максимально допустимые напряжения, ограничиваются пробивными напряжениями соответствующих переходов, максимально допустимые мощность и ток, ограничиваются максимальной температурой перехода и тепловым пробоем.

Диапазон работы температур транзисторов, так же как и диодов, определяется температурными свойствами p-n-переходов, температура p-n-переходов в свою очередь зависит от температуры окружающей среды и от той электрической мощности, которая рассеивается в переходе в виде тепла.

4) Для определения влияния рассеиваемой в транзисторе мощности на температуру кристалла вводятся тепловые параметры транзистора, характеризующие его устойчивость при работе в широком диапазоне температур.

t_{к max} – максимальная температура работы транзистора, кот. зависит от max температуры коллекторного перехода.

t_{0 max} – максимальная температура окружающей среды, устанавливает в результате расчетов и обработки экспериментальных данных работы прибора при различных температурах.

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

R_{n k} = (t_n – t_r) / P, (1)

где t_n – температура перехода;

t_k – температура корпуса.

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

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

В этом случае температура перехода определяется по формуле:

t_n = t₀ + P*R_{n o}, (2)

где t₀ – температура окружающей среды.

С изменением температуры, изменяются все параметры транзистора.

Основными параметрами биполярных транзисторов являются:

- максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе P_{x max};

- коэффициент собственного шума; граничная частота f_гр; статический коэффициент усиления по току.

Основными параметрами полевых транзисторов являются:

1. крутизна характеристики передачи S=dI_c / dU_зи, при U_си – const

2. дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения R_с=dU_си / dI_c при U_зи – const

В качестве предельно допустимых параметров нормируются: максимально допустимые напряжения U_{си max}, U_{зи max}; максимально допустимая мощность стока P_{c max}; максимально допустимый ток стока – I_{c max}.