Біпалярны транзістар

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці

Біпалярны транзістар — трохэлектродны паўправадніковы прыбор, разнавіднасць транзістара. Электроды падключаны да трох паслядоўна размешчаных слаёў паўправадніка з чаргуючамся тыпам прымеснай праводнасці. Па гэтаму спосабу чаргавання распазнаюць npn і pnp транзістары (n (negative) — электронный тып прымеснай праводнасці, p (positive) — дзірачны). Электрод, які подключаны да цэнтральнага слою, называюць базай, электроды, якія падключаны да знешніх слаёў, называюць калектарам і эмітэрам. На прасцейшай схеме адрозненні паміж калектарам і эмітэрам ня бачны. На самай справе калектар адрозніваецца ад эмітэра, галоўнае адрозненне калектара — большая плошча p — n-пераходу. Акрамя гэтага, для работы транзістара абавязкова неабходна малая таўшчына базы.

Прынцып деяння транзістара[правіць | правіць зыходнік]

У актыўным рэжыме работы транзістар уключаны так, што яго эмітарны пераход зрушаны ў прамым напрамку (адкрыты), а калектарны пераход зрушаны ў адваротным напрамку. Разглядзім npn транзістар (усе ніжэй напісанае паўтараецца абсалютна аналагічна ў выпадку з pnp транзістарам, толькі слова «электроны» замяняецца на «дзіркі», і наадварот, а таксама с заменай усіх напружанняў на супрацьлеглыя па знаку). У npn транзістары электроны - асноўныя носьбіты току ў эмітары - праходзяць праз адкрыты пераход эмітар-база ў вобласць базы. Частка гэтых электронаў рэкамбінуюць з асноўнымі носьбітамі зараду ў базе (дзіркамі), частка дыфундзіруе назад у эмітар. Аднак, з-за таго што базу робяць вельмі тонкай і вельмі слаба легіраванай, большая частка электронаў, інжэктаваная з эмітару, дыфундзіруе ў вобласць калектара. Магутнае электрычнае поле адваротна зрушанага калектарнага пераходу захватвае электроны (нагадаем, што яны - неасноўныя носьбіты ў базе, таму для ніх пераход адкрыты), і прыносіць іх у калектар. Ток калектара, такім чынам, практычна равен току эмітара, за выключэннем невялікай страты на рэкамбінацыю ў базе, якая і стварае ток базы (Iэ=Iб + Iк). Каэфіцыент α, які звязвае ток эмітара і ток калектара (Iк = α Iэ), называецца каэфіцыентам перадачы тока эмітара. Звычайна ён равен α=(0.9 - 0.999) (чым большы каэфіцыент, тем лепш транзістар). Гэты каэфіцыент мала залежыць ад напружання калектар-база і база-эмітар. Таму ў шырокім дыяпазоне рабочых напружанняў ток калектара прапарцыянален току базы, каэфіцыент прапарцыйнасці раўны β = α / (1 − α) (звычайна β=(10 − 1000). Такім чынам, змяняя малы ток базы, можна кіраваць значна большым токам калектара.

Характарыстыкі транзістара як чатырохполюсніка. Схемы ўключэння з агульнай базай, агульным эмітарам і агульным калектарам[правіць | правіць зыходнік]

У большасці электрычным схем транзістар выкарыстоўваецца ў якасці чатырохполюсніка (прыстасавання, якое мае два уваходных і два выходных вывада), з-за таго, што транзістар мае толькі тры вывады, для яго выкарыстоўвання ў якасці чатырохполюсніка неабходна адзін з вывадаў транзістара зрабіць агульным для уваходнага і выходнага ланцугоў. Адпаведна адрозніваюць тры схемы ўключэння транзістара: схемы з агульнай базай (АБ), агульным эмітарам (АЭ) і агульным калектарам (АК). Для разліку ланцугоў з біпалярнымі транзістарамі ў наш час выкарыстоўвают h-параметры: транзістар уяўляюць як чатырохполюснік і запісваюць ураўненні чатырохполюсніка ў h-параметрах. Каэфіцыенты чатырохполюсніка (h-параметры) выражаюцца наступным чынам: h11=Uбэ/Iб пры Uкэ=const - уваходнае супраціўленне Rвх, Ом; h12=Uбэ/Uкэ пры Iб=const - безразмерны каэфіцыент зваротнай сувязи па напружанню; h21=Iк/Iб пры Uкэ=const - безразмерны каэфіцыент передачы току (β); h22=Iк/Uкэ пры Iб=const - выходная праводнасць (1/Rвых), См.

Схема ўключэння з агульнай базай[правіць | правіць зыходнік]

Схема з агульнай базай

Любая схема ўключэння транзістара характарызуецца двумя асноўнымі паказчыкамі:

  • каэфіцыент узмацнення па току Iвых/Iув.

Для схемы з агульнай базой Iвых/Iув=Iк/Iэ=α [α<1])

  • уваходнае супраціўленне Rувб=Uув/Iув=Uбэ/Iэ.

Уваходнае супраціўленне для схемы э агульнай базай мало і складае дзесяткі Ом, таму што уваходны ланцуг транзістара пры гэтым уяўляе сабою адкрыты эмітарны переход транзістара.

Недахопы схемы з агульнай базай:

  • Схема не ўзмацняе ток, таму што α < 1
  • Малое ўваходнае супраціўленне
  • Дзве разныя крыніцы напружання для сілкавання.

Перавагі:

  • Добрыя тэмпературныя і частотныя ўласцівасці.

Схема ўключэння з агульным эмітарам[правіць | правіць зыходнік]

Схема ўключэння з агульным калектарам[правіць | правіць зыходнік]

Рэжымы работы транзістараў[правіць | правіць зыходнік]

Актыўны рэжым (нармальны актыўны рэжым) - рэжым, якому адпавядае адкрыты стан эмітарнага пераходу і закрыты стан калектарнага пераходу.

Інверсны рэжым (інверсны актыўны рэжым) - рэжым, якому адпавядае адкрыты стан калектарнага пераходу і закрыты стан эмітарнага пераходу. У сувязі з тым, што ўзмацняльныя ўласцівасці транзістара ў інверсным рэжыме значна горшыя, чым у актыўным рэжыме, транзістар у інверсным рэжыме практычна не выкарыстоўваецца.

Режым насычення - рэжым, у якім абодва перахода транзістара знаходзяцца ў адкрытым стане. У гэтым рэжыме і эмітар, і калектар інжэктуюць электроны ў базу, у выніку гэтага ў структуры працякаюць два сустрэчных скразных патокаў электронаў (нармальны і інверсны). Ад суадносіны гэтых патокаў залежыць напрамак токаў, якія цякуць у ланцугах эмітара і калектара. У выніку двайной інжэкцыі база транзістара вельмі моцна насычаецца залішнямі электронамі, з-за чаго узмацняецца іх рэкамбінацыя з дзіркамі, і рэкамбінацыйны ток базы аказваецца значна вышэй, чым у актыўным або інверсным рэжымах. Трэба таксама сказаць, што ў сувязі з насыченнем базы транзістара і яго пераходаў залішнымі носьбітамі зараду, іх супраціўленне становіцца вельмі малым. Таму ланцугі, якія утрымліваюць транзістар, які знаходзіцца ў рэжыме насычення, можна лічыць каротказамкнутымі. Калі браць да ўвагі тое, што ў рэжыме насычэння напружанне паміж электродамі транзістара складае ўсяго некалькі дзесятых далей вольта, то лічаць, што ў гэтым рэжыме транзістар уяўляе сабою эквіпатэнцыяльны пункт.

Рэжым адсечкі - рэжым, у якім абодва перахода транзістара знаходзяцца ў закрытым стане.