12.Характеристики, основные параметры, физические процессы в транзисторах. Маркировка и применение.

Транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, пригодные для усиления мощности и имеющие три вывода или больше. Физические процессы в транзисторе происходят следующим образом. При увеличении прямого входного напряжения Uб-э понижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе и соответственно возрастает ток через этот переход — ток эмиттера Iэ. Электроны этого тока инжектируются из эмиттера в базу и благодаря диффузии проникают сквозь базу в коллекторный переход, увели­чивая ток коллектора. Так как коллекторный переход работает при обратном напряжении, то в этом переходе возникают объемные заряды, показанные на рисунке кружками со знаками «+» и «—». Между ними возникает электри­ческое поле. Оно способствует продвижению (экстрак­ции) через коллекторный переход электронов, пришедших сюда от эмиттера, т. е. втягивает электроны в область коллекторного перехода. Если толщина базы дос­таточно мала и концентрация дырок в ней невелика, то большинство электронов, пройдя через базу, не успевает рекомбинировать с дырками базы и достигает кол­лекторного перехода. Лишь небольшая часть электронов рекомбинирует в базе с дырками.В результате рекомбинации возни­кает ток базы, протекающий в проводе базы. Вследствие рекомбина­ции каждую секунду сколько-то дырок исчезает, но столько же новых дырок возникает за счет того, что из базы уходит в направлении к плюсу источ­ника E1 такое же число электронов. Иначе говоря, в базе не может накапли­ваться много электронов. Если некоторое число инжектированных в базу из эмиттера электронов не доходит до коллектора, а остается в базе, .рекомбинируя с дырками, то точно такое же число электронов должно уходить из базы в виде тока ^Поскольку ток коллектора получается меньше тока эмит­тера, то в соответствии с первым законом Кирхгофа всегда существует следую­щее соотношение ме­жду токами:

13. Схемы включения биполярного транзистора с общим эммитером (оэ) и общей базой (об), входные и выходные характеристики и параметры; коэф­фициенты передачи токов эмиттера и базы, применение.

Схема с ОБ.

Статическими называются характеристики снятые без нагрузки (т. е. ток или напряжение поддерживаются постоянными). Переменными называются функциональ­ные зависимости между током и напряжением на электродах транзистора находящегося под нагрузкой. 1) Входные характеристики: Iвх = f(Uвх), при Iвых, Uвых-const. 2)Выходные характеристики: Iвых = f(Uвых), при Iвх, Uвх-const. 3) Характеристики управления (прямой передачи) Iвых = f(Iвх) при Uвых-const. 4) Характе­ристика обратной связи Uвх = f(Uвых), при Iвых-const.

Входные характеристики:

Iэ = f(Uэ-б), при Uэ-б = const. При повышении Uвых характеристика смещается влево и вверх. Это значит что влияние обратного U на коллекторный переход изме­няет толщину базы, она уменьшается, но расширяется коллекторный p-n – переход за счет базовой области. Кол-во инжектируемых носителей заряда в базе увели­чивается, возрастает процесс диффузии от эметерного перехода, в результате Iэ становится больше при одном и том же увеличении U. При отсутствии Uк (Uк-б = 0) включается только эмитерный переход в прямом направлении. В этом случае на входе очень маленькое R, Rвх.б. = Uэ-б/Iэ

Выходные характеристики:

Iк = f(Uк-б), при Iэ-const. Характеристики выходят не изначала координат это объясняется тем что при Uк-б = 0 на коллекторном переходе действует потенциаль­ный барьер, который создает ускоряющее поле для неосновных носителей заряда инжектируемых в базу из эммитера. Они создают Iк неравный 0, процесс образо­вания потенциального барьера носит название эффекта Эрли. Rвых.б. = Uк-б/Iк

Схема с ОЭ.

Является более распространенной т. к. она дает наибольшее усиление по Р.

Параметры:

- коэффициент усиления по току представляет собой отношение амплитудного выходного и входного переменных токов: Кi = Imвых/Imвх = Imк/Imб. Поскольку Iк в 10 раз больше Iб, то Кi составляет десятки 1. Усилительные св-ва транзистора при включении его по схеме ОЭ характеризует статический коэффициент усиления по току (бета) бета = д iк/ д iб при Uк-э=const.

- коэффициент усиления по напряжению Кu равен отношению амплитудного или действующего значений вых. и вход. переменных напряжений. Входом является переменное напряжение база-эммитер, а выходом –переменное напряжение на резисторе нагрузке U_{R .} Ku=Umвых./Umвх.= Umr/ Umб-э= Umк-э/Umб-э. Uб-э не превышает десятки долей вольта, а выходное напряжение при достаточном сопротивлении резистора нагрузки достигает единиц вольт и больше. Поэтому Ku имеет значение от 10 до 100 .

- коэффициент усиления по мощности Кp – это отношение выходной мощности к входной _. Кp=Pвых./Pвх.

-величина хар-щая транзистор яв-тся его входное сопротивление Rвх= Umвх/ Imвх= Umб-э/ Imб

Входные характеристики:

Iб = f(Uб-э), при Uк-э = const.

Характеристика при Uк-э = 0 идет из начало координат, т.к. если все U = 0 нет I. При Uк-э > 0 характеристика сдвигается в право, Iб уменьшается и при малых Uб-э становится отрицательным.

Выходные характеристики:

Iк = f(Uк-э), эти характеристики даются при различных const Iб, это объясняется тем что вследствие сравнительно малого входного R транзистора источник вход­ного переменного U, имеющий часто большое внутренние R работает в режиме генератора тока. Характеристика при Iб = 0 выходит из начало координат и напоми­нает обычную хар-ку для обратного тока полупроводникового диода. Условие что Iб = 0 соответствует разомкнутой цепи базы. При этом через веся транзистор от эмметера к коллектору проходит iк-э =0. Если iб>0, то выходная хар-ка расположена выше чем при iб=0 и тем выше чем больше iб. Увеличение iб за счет повыше­ния Uб-э соответствует увеличению iэ, частью которого яв-ся iб, пропорционально возрастает и iк.

Выходные хар-ки показывают что при увеличении Uк-э от 0 до небольших значений iк резко растет, а при дальнейшем увеличении Uк-э хар-ки идут с небольшим подъемом, что означает сравнительно малое влияние Uк-э на iк. Чем больше iк тем раньше, т.е. при меньших значениях Uк-э наступает электрический пробой.