Курс: Компьютерная системотехника

Тема: Биполярные транзисторы

1. Биполярные транзисторы

Определение.

Транзистор- ППП с 3-мя электродами, служащий для усиления сигналов (в общем случае по мощности) или их переключения.

 

2. Типы биполярных транзисторов и их диодные схемы замещения

Различают кремниевые (рис.1) и германиевые транзисторы (рис.2).

Рис.1. Рис.2.

На рис.1 и 2 показаны условные графические обозначения кремниевых (n-p-n) и германиевых (p-n-p) транзисторов и соответствующие им диодные схемы замещения.

Транзистор состоит из двух противоположно включенных диодов, которые обладают одним общим n - или p - слоем. Электрод связанный с ним называется базой (Б). Дав других электрода называются эмиттером (Э) и коллектором (К). Диодная эквивалентная схема, приведенная рядом с его графическим обозначением, поясняет структуру включения переходов транзистора. Хотя эта схема не характеризует полностью функции транзистoра, но она дает возможность представлять действующие в нем обратные и прямые токи и напряжения.

3. Физические явления в транзисторах

Эмиттерная область транзистора является источником носителей заряда, а область улавливающая эти носители заряда называется коллектром. Область, которая управляет потоком этих носителей, называется базой.

При подключении прямого напряжения между эмиттером и базой происходит инжекция носителей зарядов через открытый (смещенный в прямом направлении) переход Э-Б, т.е. переход их из области эмиттера в область базы.

Таким образом образуется эмиттерный ток (Iэ) через соответсвующий переход (ЭП- эмиттерный переход).

Как известно, при “дырочной" проводимости типа “p" основными носителями заряда являются “дырки”, а неосновными - электроны. Часть “дырок” пришедших в базовую область рекомбинируют в электроны, появляется ток базы (Iб), который очень мал по сравнению стоком эмиттера, так как только малая часть инжектированных “дырок” (носителей заряда) рекомбинирует.

Между коллектором и базой прикладывается обратное напряжение, поэтому говорят что носители заряда из области базы экстрагируются (втягиваются) в коллекторную область и за счет этого образуется ток коллектора (Iк).

Таким образом, на основании приведенных выше рассуждений можно записать следующие простые соотношения между токами эмиттера, базы и коллектора:

Iэ= Iб+Iк (1); Iб<<Iк (Iэ) (2); Iк @ Iэ (3);

Iк = a × Iэ ® a = Iк / Iэ » (0,9¸0,99) <1 (4);

Iк = a × Iэ + Iкбо (5),

где a × Iэ - управляемый ток, Iкбо - неуправляемый (обратный) ток, протекающий через переход Б-К в направлении противоположном прямому току Iк через этот переход.

Iк = b × Iб ® b = Iк / Iб (6);

Iк = b × Iб + Iкбо;

Uб » Uэ - Uэб (7);

b = a / 1 - a (8);

 

4. Подача напряжений питания

Обычно переход Э-Б смещен в прямом направлении, а К-Б - в обратном. Поэтому источники напряжений питания транзисторов должны быть включены, как показано на рис.3 и

Рис.3                                                                  Рис.4

Основная особенность транзисторов состоит в том, что коллекторный ток Iк является кратным базовому току Iб. Их отношение b = Iк / Iб называют коэфициентом усиления по току.

5. Схемы включения и статические параметры

Существуют три основные схемы включения транзисторов:

1) - ОЭ

2) - ОБ

3) - ОК

1) Схема с общим эмиттером применяется наиболее часто.

В этой схеме управляющее напряжение прикладывается к участку Б-Э, выходной сигнал снимается с резистора нагрузки, включенного в коллекторную цепь (потенциал эмиттера фиксирован).

Рис.5. ............