Б) кремнієвого діода. Біполярні транзистори

Біполярний транзистор — це трьохелектродний напівпровідниковий прилад із двома взаємодіючими електронно-дірковими переходами. Він являє собою тришаровий напівпровідниковий монокристал із типом електропровідності, що чередується, Існують п-р-п-структури й р-п-р-структури. Біполярний транзистор призначений для підсилення, генерування та перетворення електричних сигналів.

Транзистори класифікуються по вихідному матеріалу, потужності, що розсіюється, діапазону робочих частот, принципу дії. В залежності від вихідного матеріалу їх поділяють на дві групи: германієві та кремнієві. Германієві транзистори працюють у діапазоні температур від -60 до +85^оС, кремнієві від –60 до +120…150 ^оС. По діапазону робочих частот їх поділяють на транзистори низьких, середніх та високих частот, по потужності – на класи транзисторів малої, середньої та великої потужністю. По технологічному признаку розрізняють транзистори сплавні, сплавно-дифузійні, дифузійно-сплавні, планарні, епітаксіальні, конверсійні, епітаксіально-планарні.

Позначення типу біполярних транзисторів встановлено галузевим стандартом ОСТ 11 336.919-81. Перший елемент позначає вихідний матеріал, з якого зроблений прилад: германієвий або його з'єднання – Г; кремнієвий або його з'єднання – К; з'єднання галію – А. Другий елемент – підклас напівпровідникового приладу. Для біполярних транзисторів другим елементом є буква Т. Третій елемент – цифра, що визначає основні експлуатаційні ознаки й функціональні можливості транзистора: допустиме значення потужності розсіювання, значення граничної частоти. Четвертий елемент – двохзначне число від 01 до 99, що позначає порядкові номера розробки типу приладу. Дозволяється використовувати трьохзначне число від 101 до 999 при умові, що порядковий номер розробки перевищує 99. П'ятий елемент позначення – буква російського алфавіту, що визначає класифікацію по параметрам приладу, виготовлений по єдиній технології. Наприклад: транзистор, що призначений для пристроїв широкого вжитку, германієвий, низькочастотний, малої потужності, номер розробки 25, група В – ГТ125В. В якості додаткових елементів позначення для наборів в загальному корпусі однотипних приладів, не з'єднаних електрично або з'єднаних однойменними виводами, після позначення типу приладу використовується буква С.

Використовують три основні схеми включення транзисторів в підсилювальних або інших каскадах. В цих схемах один з електродів транзистора є загальною точкою входу та виходу каскаду. Схеми включення транзисторів називаються відповідно схемами з загальним емітером (ЗЕ), загальною базою (ЗБ) та загальним колектором (ЗК).

а) б)

в)

Рис. 6.2. Схеми включення транзистора, а) з загальною базою,

б) з загальним емітером, в) з загальним колектором.

Вольт-амперні характеристики містять інформацію про властивості транзистора у всіх режимах роботи при великих і малих сигналах, в тому числі про зв'язки між параметрами. По вольт-амперним характеристикам можна визначити ряд параметрів, що не зазначаються в довідниковій літературі, а також розрахувати кола зміщення, стабілізації режиму, оцінити роботу транзистора у широкому діапазоні імпульсних і постійних струмів, потужностей і напруг. В основному використовується два сімейства статичних вольт-амперних характеристик: вхідних і вихідних.

а) б)

Рис. 6.3. Вхідні характеристики біполярного транзистора а) при включенні з загальною базою, б) при включенні з загальним емітером

Вхідні характеристики встановлюють залежність вхідного струму (струм бази або емітера) від напруги між базою і емітером при певній напрузі на колекторі. Вхідні характеристики транзистора (рис 6.4.) аналогічні характеристикам діода у прямому напрямку з експотенціальним збільшенням струму при збільшенні напруги. При U_К> 0 вхідні характеристики мало залежать від напруги на колекторі. При пониженні або підвищенні температури переходів транзистора вхідні характеристики зміщуються в область більших або менших вхідних напруг відповідно.

а) б)

Рис. 6.5. Вихідні характеристики біполярного транзистора

а) при включенні по схемі з загальною базою,

б) при включенні по схемі з загальним емітером

Вихідні характеристики встановлюють залежність струму колектора від напруги на ньому при певному струмі бази або емітера (в залежності від способа включення транзистора). Особливістю вихідних характеристик транзистора (рис. 6.5), включеного по схемі з загальною базою, є слабка залежність струму колектора від напруги U_КБ. При напрузі U_КБ вище певного значення виникає пробій колекторного переходу. Струм колектора транзистора, включеного по схемі з загальним емітером, в основному залежить від напруги на колекторі. Різке збільшення струму колектора починається при меншій напрузі на колекторі, ніж при включенні транзистора по схемі з загальною базою. Лише при закритому транзисторі (U_ЕБ= 0) напруга пробою наближується до напруги пробою транзистора, що включений по схемі з загальною базою. При підвищенні температури переходів вихідні характеристики зміщуються в сторону більших струмів по причині збільшення зворотного струму колекторного переходу.