17. Динамічний режим роботи біполярного транзистора.

В практических схемах транзисторных усилителей в выходную цепь транзистора наряду с источником питания включают сопро­тивление нагрузки, а во входную — источник усиливаемого сиг­нала.

Режим работы транзистора с нагрузкой называется динамическим. В этом режиме токи и напряжения на электродах транзи­стора непрерывно изменяются. Рас­смотрим работу транзистора с общим эмиттером, в динамическом режиме (рис. а). Е_п распределяется между участком коллектор — эмиттер и нагрузочным сопротивлением R_н

Это выражение представляет собой уравнение динамического режима для выходной цепи. Изменения напряжения на входе транзистора вызывают соответствующие изменения тока эмиттера, базы, а следовательно, и тока коллектора I_К. Это приводит к изме­нению напряжения на R_н, в результате чего изменяется и напря­жение U_КЭ.

На рис.б изображены выходные статические характеристи­ки транзистора и приведена динамическая характеристика (нагру­зочная прямая) АВ, соответствующая сопротивлению нагрузки.

Точка А пересечения нагрузочной прямой с осью токов совпа­дает с точкой, для которой удовлетворяется условие

так как ток коллектора в случае, если бы транзистор можно было открыть полностью (или закоротить), ограничивался бы только величиной сопротивления R_н.

Входная динамическая характеристика представляет собой за­висимость входного тока от входного напряжения в динамическом режиме (рис. в):

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

Активный режим. На эмиттерный переход подано прямое на­пряжение, а на коллекторный — обратное. Основной режим работы транзистора.

Режим отсечки. К обоим переходам подводятся обратные напря­жения.

Режим насыщения. Оба перехода находятся под прямым напря­жением.

Инверсный режим. К эмиттерному переходу подводится обрат­ное напряжение, а к коллекторному — прямое. Эмиттер и коллектор меняются своими.

18. Схемы питания и стабилизации режима работы транзистора

В каскадах с транзисторами используют обычное питание от одного источника. Для нормального режима работы транзистора необходимо, чтобы между Э и Б было постоянное напряжение 0,1 В. Ток эмиттера, кот. проходит через эмиттер в базу создаёт некоторое падение напряжения, но его не достаточно для смещения, поэтому необходимо подавать некоторое напряжение смещения от источника питания коллекторной цепи — это делают с помощью резистора R₁ или с помощью делителя R₁R₂. На рис. 1 ток базы проходит через R₁, на котором гасится всё напряжение Е₂ и небольшое напряжение приходится на участок Э-Б, кот. наз. смещением базы.

На рис. 2 приведена схема, где напряжение смещения получается с помощью делителя R₁R₂. Тут большая часть напряжения Е₂ падает на R₁, а небольшая часть, кот. явл. напряжением смещения, падает на R₂. R₂ параллельный входу транзистора. Этот способ используется довольно часто, но он меньше экономичный чем первая схема, потому что источник питания должен создавать дополнительный ток I_д — ток делителя. Кроме того R₂ заметно уменьш. входное сопротивл. каскада. В этой схеме для более стабильного напряжения смещения необходимо, чтобы I_д был большим. Если ток будет большим, то распределение напряжения на резистивном делителе будет мало зависеть от I_б, но из режима экономии энергии источника Е₂ ток делителя I_д=5I_б.

С табилизация режима работы транзистора

Параметры и характеристики транзистора сильно зависят от температуры. Увеличение температуры приводит к увеличению токов, режимы работы нарушаются. Для борьбы в схемы включают стабилизирующие элементы, кот. обеспечивают относительно постоянный режим работы при изменении температуры. При изменении температуры изменяются параметры транзистора, а сама стабилизация режима только частично устраняет последствия негативного влияния температуры. Схема коллекторной стабилизации. Каскады с общим эмиттером лучше всего поддаются влиянию температуры (схема а). Резистор R₁ присоединяется не к источнику питания, а к коллектору. Если I_К будет увеличиваться, то будет увеличиваться падение напряжения на R_н, а напряжение U_КЭ уменьшится, потом уменьшится U_Б, а за ним и I_К. Одновременно происходит противоположное изменение тока и он остаётся неизменным. В этой схеме происходит понижение усиления, потому что часть усиленного напряжения передаётся через R₁ на вход схемы с противоположной фазой, т. е. в этой схеме есть отрицательная обратная связь.

Схема эмиттерной стабилизации(рис.б) менее экономна, но стабилизирует лучше. В этой схеме в цепь эмиттера включено стабилизирующее сопротивление R_Э. Тут также есть отрицательная обратная связь. Чаще R_Э шунтируют ёмкостью. Это делают для устранения негативной обратной связи по переменному току.

19. Польові транзистори з р-n переходом та МДН транзистори, їх х-ки та параметри.

Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом.

Канал – область управляемая внешним напряжением и по которой проходит управляемый ток основных носителей. Электрод, из которого в канал входят основные носители заряда, называют истоком. Электрод, через который из канала уходят основные носители заряда, назы­вают стоком. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором.

Статические характеристики.

Выходные статические характеристики полевого транзистора представляют собой зависимости тока стока от напряжения на стоке относительно истока при различных постоянных напряжениях на затворе (рис. а).

крутизна характеристики полевого тран­зистора S, которая представляет собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыка­нии по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим истоком:

Частотные свойства.

Принцип действия ПТ не связан с инжекцией неосн. нос. заряда в базу и их относит. медлен. движением до коллекторного перехода. Поэтому инерционность и частотные св-ва ПТ с управл. p-n переходом обусл. инерционностью процесса заряда барьерной ёмкости p-n перехода затвора.

Максимальные рабочие частоты реальных схем на полевых транзисторах с управляющим р-n переходом не превышают нескольких сотен мегагерц.

МДП – транзисторы.

Существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным каналом и со встроенным каналом.

МДП - транзисторы с индуцированным каналом

МДП - транзистор с индуцированным каналом может производить усиление электромагнитных колебаний но напряжению и по мощ­ности.

.

МДП - транзисторы со встроенным каналом

В связи с наличием встроенного канала при нулевом напряжении на затворе (рис. б) попереч­ное сечение и проводимость канала будут изменяться при изменении напряжения на затворе как отрицательной, так и положительной полярности.

В МДП-транзисторах со встроенным каналом (рис. б)

20. Тиристори, їх х-ки та параметри.

Тиристор — это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три (или более) выпрямляющих перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

Диодный тиристор (динистор) — это тиристор, имеющий два вывода, через которые проходит как основной ток, так и ток управления.

Структура и принцип действия

Структура диодного тиристора состоит из четырех областей полупроводника с чередующимся типом электропроводности При положительном потенциале на аноде крайние(эмиттерные) p-n-переходы смещены в прямом направлении; средний(коллекторный) р-n-переход смещен в обратном направлении. В таком приборе существуют две эмиттерные области (n- и р-эмиттеры) и две базовые области (р- и n-базы).

С увеличением анодного напряжения, увеличивается прямое напряжение и на эмиттерных переходах. Электроны, инжектированные из n-эмиттера в р-базу, диффундируют к коллекторному переходу,втягиваются полем коллекторного перехода и попадают в n-базу. Дальнейшему продвижению электронов препятствует небольшой потенци-альный барьер правого эмиттерного перехода. Поэтому часть электронов, оказавшись в потенциальной яме n-базы, образует избыточный отрицательный заряд, который, понижая высоту потенциального барьера правого эмиттерного перехода, вызывает увеличение инжекции дырок из р-эмиттера в п-базу. Инжектированные дырки диффундируют к коллекторному переходу, втягиваются полем коллекторного перехода и попадают в р-базу. Дальнейшему их продвижению препятствует небольшой потенциальный барьер левого эмиттерного перехода. Следовательно, в р-базе происходит накопление избыточного положительного заряда, что обусловливает увеличение инжекции электронов из n-эмиттера. Таким образом, в структуре тиристора существует положительная обратная связь по току — увеличение тока через один эмиттерный переход приводит к увеличению тока через другой эмиттерный переход.

Тиристор при подаче на него прямого напряжения может находиться в двух устойчивых состояних: закрытом и открытом.

Закрытое состояние тиристора соответствует участку прямой ветви ВАХ между нулевой точкой и точкой переключения. В закрытом состоянии (участок 1) к тиристору может быть приложено большое напряжение, а ток при этом будет мал.

Открытое состояние тиристора соответствует низковольтному и низкоомному участку прямой ветви ВАХ. Открытому состоянию тиристора соответствует участок 2 ВАХ. Между первым и вторым участками ВАХ находится переходный участок, соответ­ствующий неустойчивому состоянию тиристора. Переключение тиристора из закрытого состояния в открытое и обратно происходит по штриховым линиям.

В открытом состоянии тиристор будет находиться до тех пор, пока за счет проходящего тока будет поддерживаться избыточный заряд в базах, необходимый для смещения коллекторного перехода в прямом направлении. Удерживающий ток тиристора — это минимальный ток, который необходим для поддержания тиристора в открытом состоянии.