1. Биполярные транзисторы (определение, структура, обозначение, принцип работы)

Т ранзисторы – это ПП приборы, имеющие три области и три вывода и предназначенные для усиления, генерирования электрического сигнала. Транзисторы бывают биполярные (два вида носителей заряда)и униполярные - полевые (один вид носителей заряда). БТ (биполярные транзисторы) имеют два p-n- перехода, три вывода: Э (эмиттер), К (коллектор), Б (база).

Ф изические процессы в биполярном транзисторе. При использовании транзистора в режиме усиления эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. Назначением эмиттерного перехода является инжекция (впрыскивание) основных носителей заряда в базовую область. При прямом смещении эмиттерного перехода количество неосновных носителей в базе вблизи него возрастает. В результате в базовой области создается диффузионный ток. Неосновные носители базы под действием ускоряющего поля втягиваются в область коллектора, что приводит к созданию в его цепи управляемого коллекторного тока. Важным параметром транзистора является коэффициент передачи тока эмиттера, который равен отношению приращения тока коллектора к приращению тока эмиттера при неизменном напряжении на коллекторном переходе. α = ΔI_k / ΔI_э ; Данный коэффициент мало отличается от единицы α = 0,95-0,99. При малых значениях обратного тока коллекторный ток I_k = α*I_{э .}Базовый ток стремятся сделать как можно малым, так как I_k = I_э - I_б . Это достигается уменьшением ширины базовой области и концентрации в ней примеси. Поскольку коллекторный ток является частью эмиттерного, а эмиттерный ток можно изменять, регулируя потенциал базы, то транзистор является прибором, для усиления и генерирования электрических колебаний. I_э=I_к+I_б I _к=α*I_э.

а ) общей базой, б) с общим эмиттером, в) с общим коллектором. Существуют 4 режима работы транзистора: 1)усилительный режим - в этом режиме эмиттерный переход смещается прямо, а коллекторный обратно. 2)Режим насыщения - оба перехода прямо смещены через транзистор проходят большие токи. 3)Режим отсечки - оба перехода обратно смещены. 4)Режим инверсирования. Схема включения БТ с общим эмиттером усиливает ток в сотни раз. Параметры БТ: r_э - внутреннее сопротивление эмиттерного перехода, r_{к -} внутреннее сопротивление коллекторного перехода, r_б - сопротивление базы. Предельно допустимые параметры транзистора: T_max =(Si)150-200⁰C, (Ge)50-100⁰C. P_{рассеиваемая транзистором max}=T_max-T_{окр.среды}/R_{при tокр.среды.}, где R - тепловое сопротивление. U_max (коллекторного перехода). Температурные свойства транзисторов. Основной причиной температурной нестабильности транзистора является зависимость обратного тока коллектора от температуры. При увеличении температуры на 10⁰С коллекторный ток увеличивается в 2 раза.

2. Режимы работы усилителя.

Режим А Рабочая точка – на середине прямолинейного уч-ка х-ки подачей смещения Е_СМ ≥U_mвх , а ток покоя I₀ ≥ I_mвых

Форма колебаний I_К воспроизводит изменение сигнала выходной цепи.

Низкий КПД (20-30%). Ѳ=π = 180⁰

Применяется в маломощных каскадах с малыми нелинейными искажениями, КПД не очень важен (каскады предварительного усиления).

Режим В Рабочая точка выбирается так, что ток покоя I₀ = 0. При подаче на вход переменного сигнала положительная полуволна вызывает появление выходного тока – импульс с углом отсечки = 90⁰ . Форма сигнала искажена – большие нелинейные искажения. Высокий КПД (60-70%). Т.к. в отсутствии сигнала I_ВЫХ = 0. Ѳ=π/2=90⁰ Используется в двухтактных схемах

Режим АВ – промежуточный между А и В. КПД = (40-50)%

Более экономичен, чем А, и характеризуется меньшими нелинейными искажениями, чем В. 180⁰ ≥ Ѳ ≥ 90⁰

Применяется в двухтактных усилителях мощности.