Биполярный транзистор

Это полупроводниковый прибор, построенный на базе двух или более взаимодействующих p-n переходов, заключенных в защитный корпус и снабженный выводами для соединения с внешней цепью.

В дальнейшем под БПТ будем понимать полупроводниковый триод, у которого 2 взаимодействующих p-n перехода. Транзисторы бывают двух типов: p-n-p и n-p-n.

Чтобы изготовить p-n-p БПТ берут очень тонкую пластину полупроводника с n‑ проводимостью и легируют её с двух сторон акцепторной примесью очень большой концентрации, причем концентрация этой примеси с разных сторон пластины несколько различается.

В результате образуется два несимметричных p-n перехода. Там, где концентрация примесей оказалась меньше – коллектор, а там где больше– эмиттер.

Область между переходами отличается очень малой концентрацией примесей и имеет повышенное сопротивление по сравнению с периферийными областями. Ширина базы очень мала (~0,001 мм).

При использовании БПТ для усиления электрических сигналов на коллектор всегда подается U_обр, а на эмиттер – U_прям.

Любой усилитель – это четырехполюсник, однако у транзистора только 3 электрода. Поэтому, чтобы использовать его как четырехполюсник, один электрод должен быть общим и для входной и для выходной цепи. Различают три схемы включения БПТ: с общим эмиттером, общим коллектором и общей базой.

Схема с общим эмиттером

Электрод можно считать общим, если разность потенциалов между ним и общим проводом равна 0.

I_Э= I_К+I_Б – основное уравнение транзистора.

Схема с общей базой

Ток эмиттера самый большой, ток базы очень мал, а ток коллектора несколько меньше, чем ток эмиттера.

Схема с общим коллектором

В любой схеме включения эмиттерный переход всегда связан со входной цепью.

Ток коллектора определяется током базы:

I_К=I_Б

Если есть ток базы и есть источник питания коллектора, то связь между ними определяется через  - интегральный коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером.

= I_К / I_Б >> 1

I_К =   I_Б

α – интегральный коэффициент передачи по току в схеме с общей базой.

α<1; α= I_К/ I_Э =/(1+)

Статические вах бпт

Статическая вольт-амперная характеристика БПТ – это зависимость между током и напряжением между парой электродов при постоянном значении токов и напряжений других электродов. Различают входные и выходные ВАХ. Чаще всего применяются входные ВАХ при постоянном значении U_вых и выходные ВАХ при постоянном значении I_вх.

Входные вах бпт с оэ

При U_КЭ1=0 остается только один p-n переход. При увеличении U_КЭобр до U_КЭ2 увеличивается ширина коллекторного перехода (т.к. в базе меньше примесей), а следовательно увеличивается сопротивление базы, т.е. уменьшается ток базы I_Б.

В базе происходит рекомбинация неосновных носителей, которые получаются благодаря инжекции ОНЗ из эмиттера в базу при увеличении U_пр на ЭП. Сопротивление базы увеличивается более резко, чем уменьшается I_БЭ. В результате падение напряжения на базе увеличивается и при неизмененном значении U_БЭ уменьшается напряжение, прикладываемое непосредственно к эмиттерному переходу .