Основными параметрами варистора являются:

1. Статическое сопротивление: ;

2. Динамическое сопротивление: ;

3. Коэффициент нелинейности: ;

4. Температурный коэффициент тока:

ТКI = ;

5. Допустимая мощность рассеивания.

Варисторы используются для защиты приборов от перенапряжений; стабилизации напряжения и тока.

Тема 5.2 Транзисторы.

I Биполярный транзистор - полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n переходами и с тремя или более выводами, служащий для усиления мощности.

Классифицируются

по мощности:

• Малой (до 0,25 Вт)

• Большой (от 0,25 Вт)

по частоте:

• низкой (до 5 МГц)

• высокой (от 5 МГц)

Рисунок 5.5 – Условное обозначение биполярных транзисторов: а) транзистор типа p-n-p;

б) транзистор типа n-p-n.

Система обозначений состоит семи элементов:

Первый элемент – буквы Г, К, А или цифры 1, 2, 3, обозначающие исходный материал соответственно – германий, кремний или соединение галлия.

Второй элемент – буква Т.

Третий – цифра, определяющая основное назначение и качественные свойства транзистора.

Четвертый, пятый и шестой элементы – трехзначное число от 101 до 999, обозначающее порядковый номер разработки.

Седьмой элемент – параметрическая группа в технологическом типе транзистора, обозначается буквами от А до Я, кроме букв О, З, Ч.

Основными параметрами для транзистора являются:

• ток коллектора I_К;

• ток эмиттера I_Э;

• ток базы I_б;

• напряжении эмиттер-база, коллектор-база, коллектор-эмиттер, U_ЭБ,, U_КБ, U_КЭ;

• выходная мощность Pвых;

• время включения и выключения биполярного транзистора t_ВКЛ и t_ВЫКЛ.

В зависимости от полярности напряжений, приложенных к эмиттерному и коллекторному переходам транзистора, различают четыре режима его работы:

1. Активный режим. На эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный - обратное. Этот режим является основным режимом работы транзистора. Вследствие того, что напряжение в цепи коллектора значительно превышает напряжение, подведённое к эмиттерному переходу, а токи в этих цепях практически равны, следует ожидать, что мощность полезного сигнала на выходе схемы может оказаться намного больше, чем во входной цепи транзистора. Эта гипотеза лежит в основе усилительных свойств транзистора.

2. Режим отсечки. К обоим переходам подводится обратное напряжение, поэтому через них проходит лишь незначительная часть тока и транзистор оказывается закрытым.

3. Режим насыщения. Оба перехода находятся под прямыми напряжениями. Ток выходной цепи максимален и не регулируется входным током, т.е. транзистор находится в открытом состоянии.

4. Инверсный режим. Это режим не соответствует нормальным условиям эксплуатации. К эмиттеру подают обратное напряжение и он выполняет функции коллектора, а коллектор – функции эмиттера, к нему подают прямое напряжение.

Различают три схемы включения транзисторов (рисунок 5.6): с общей базой; с общим эмиттером; с общим коллектором.

Рисунок 5.6 – Схемы включения транзисторов: а) с общей базой; б) с общим эмиттером; в) с общим коллектором.

Для схемы с общей базой входной ток: I_ВХ = I_Э.

Выходным током в этой схеме является ток коллектора: I_ВЫХ = I_К.

Независимо от схемы включения транзисторы характеризуются дифференциальным коэффициентом передачи тока:

, при Е₂=const;

Схема с общей базой имеет малое входное сопротивление (десятки - единицы Ом) для переменной составляющей тока сигнала. Фактически оно равно r_Э – сопротивление эмиттерного перехода, включённого в прямом направлении:

.

Это является недостатком, т.к. в много каскадных схемах оно оказывает шунтирующее действие на сопротивление нагрузки предыдущего каскада и резко снижает усиление этого каскада по напряжению и мощности.

В схеме (рисунок 5.6 б) входным током является малый по величине ток базы.

Достоинства этой схемы является:

• возможность питания транзистора от одного источника напряжения;

• большое входное сопротивление.

Недостатком является низкая температурная стабильность схемы с общим эмиттером, чем схемы с общей базой.

В схеме с общим коллектором входным током является ток базы. Хотя входное сопротивление сравнительно большое эта схема практически не позволяет получить усиление по напряжению и применяется главным образом для согласования сопротивлений между отдельными каскадами многокаскадного усилителя.

На работу транзисторов сильно влияет температура: при нагреве до 60ºС r_К падает вдвое; r_Б – на 15-20%, а r_Э – возрастает на 15-20%. Часто для работы при повышенных температурах применяют кремневые транзисторы (125-150ºС) и карбид кремния (600ºC).

На частотные свойства большое влияние оказывают ёмкости p-n переходов. С увеличением частоты емкостное сопротивление уменьшается, и шунтирующее действие емкостей возрастает. Для расширения частотного диапазона транзисторов необходимо уменьшать толщину слоя базы и коллекторную ёмкость. При этом транзистор может работать на f = 10 … 100 МГц.

II Полевой транзистор – трехэлектродный полупроводниковый прибор, в котором ток основных носителей заряда, протекающий через канал, управляется электрическим полем.

Их делят на две группы:

а) полевые транзисторы с p-n переходом (канальные или униполярные транзисторы);

б) полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП – или МОП – транзисторы).

По мощности делят на:

- малой – P ≤ 0,3 Вт;

- средний – 0,3 Вт < P < 1,5 Вт;

- большой – P > 1,5 Вт.

По частоте:

- низкой – f < 3 МГц;

- средний – 3 МГц < f < 30 МГц;

- высокой – f > 30 МГц.

Система обозначений полевых транзисторов аналогична системе обозначений биполярных транзисторов. Отличие, что второй элемент – буква П.

Рисунок 5.7 – Графические обозначения полевых транзисторов:

а) – полевой транзистор с p-n – затвором и каналом p – типа;

б) – МДП–транзистор.

а) б)

Основными параметрами являются:

- крутизна характеристики:

S = , при Uс = const;

- напряжение отсечки Uзи отс.;

- входное сопротивление Rвх.:

Rвх = ;

- выходное сопротивление:

Rвых = , при Uзи = const.

Достоинствами полевых транзисторов являются:

1. малый уровень собственных шумов;

2. высокая устойчивость против температурных воздействий;

3. высокое входное сопротивление.

Полевые транзисторы используют в схемах усилителей, генераторов, в цифровых и логических схемах.