Биполярные транзисторы. Типы, схемы включения, режимы работы. Характеристики, параметры.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Биполярные транзисторы. Типы, схемы включения, режимы работы. Характеристики, параметры.



Транзистор − это п/п прибор, имеющий 2 электронно-дырочных пере­хода, образованных слоями N-P или P-N-типа. Имеет 3 или бо­лее выводов. Изготавливают на базе германия или кремния. Термин «биполярный» обусловлен наличием 2-х типов носителей зарядов: электронов и дырок.

В зависимости от чередования областей различают транзисторы N-P-N и P-N-P-типа.

n
n
Si
Sn + P
Б
Э
К
-
-
-
-
-
-
+
-
-
-
+
+
-
Iэ
Iк
Iб
Еэ
Ек
n-p
p-n

 

-
+
+
Условное обозначение
Iб
n-p-n
Iэ
Iк
Uбэ
Uкэ

Структура биполярного транзистора

 

Центральный слой − называется базой (Б).

Наружный слой, являющийся источником зарядов − эмиттер (Э), принимающий заряды − коллектор (К). Источник питания Э-Б Uвх включают в прямом направлении (переход Э-Б имеет малое сопротив­ление). На переход коллектор-база источник энергии Uвх включают в обратном направлении.

Под действием Еэ электроны из эмиттера преодолевают N-P-переход и попадают в область базы, где частично рекомбинируют с дырками (рекомбинация − восстановление и воссоединение электрона и дырки), образуя ток базы Iб Обычно концентрация дырок в базе низкая и не все электроны рекомбинируют, большинство электронов вследствие диффузии и поля Ек преодолевают коллекторный P-N-переход, и в цепи Б-К образуется ток коллектора - Iк0

Когда IЭБ = 0, будет небольшой ток через коллекторный переход Iко. Он обусловлен движением неосновных носителей заряда: электронов из базы в коллектор, дырок из коллектора в базу. Коллектор предназначен для экстракции (изъятия) неосновных но­сителей заряда из базы.

a = ΔIк/ ΔIэ при Uкб = сonst

где a – коэффициент передачи тока.

a = 0,9 − 0,995(Iб − мал, IкIэ, область n − тонкая, дырок мало и − Iб − мало)./

Транзисторы p-n-р-типа, работают аналогично, отличаются про­тивоположными направлениями Eэ, Eк, Iб, Iэ, Iк.

 

+
Э
Iб
p-n-p
Iэ
Iк
Uэб
-
Б
К

 

Схема транзистора с ОБ

 

Рассмотренная схема - схема с ОБ. Применяется редко, так как мал a и мало дифференциальное входное сопротивление Rвх:

Rвх = ΔUвхIвх = ΔUбэIбэ

Схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ) − это основная схема.

 

n-p-n
Uкэ
Iэ
Iб
Uбэ
Iк
К
-
-
+
+
Б
Э

 

Схема транзистора с ОЭ

 

Эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей,

Iэ = Iб + Iк

 

Коэффициент усиления по току с ОЭ

= Δ Iк/ Δ Iб при Uкэ = const

 

Так как

Δ Iб = Δ Iэ – Δ Iк,

то если a = 0,995, то Ki = = Δ Iк / (Δ Iэ – Δ Iк) делим числитель и знаменатель дроби на ∆Iэ и получим, что

.

Достоинства: малый ток IБ, большой β, коэффициент усиления по мощности достигает нескольких тысяч.

Схема с общим коллектором (ОК) (эмиттерный повторитель, так как напряжение на выходе примерно равно входному по величине и фазе) представлена на рисунке.

 

n-p-n
UКЭ
IБ
UКБ
IК
К
-
-
+
+
Б
Э
IЭ

 

Схема транзисторов с ОК:

Где IБ – входной ток; IЭ – выходной ток, DІЭ = DІБ – DІК

Коэффициент усиления по току

K I = Δ Iэ/ Δ Iб = (Δ Iб + Δ Iк)/ Δ Iб

IБ3
IБ2
IБ1
PК.max
DIК
IБ = 0
IК
IК max
UКЭ
DUКЭ

 

Выходная характеристика транзистора

 

Используется для построения специальных каскадов, имеет большие Rвх и малое Rвых.

Основные характеристики и параметры транзисторов с ОЭ :

Iк(Uкэ) при Iб = const – выходные характеристики;

Iб(Uбэ) при Uкэ = const – входная характеристика ;

Iк(Uбэ) при Uкэ = const – передаточная характеристика.

 

Iб
DUбэ
Uбэ
DIб
Uкэ = 1…20 В
Iк
Uбэ
Uкэ = const
DIк
DUбэ

а б

Входная и передаточная характеристики: а - входная; б - передаточная

 

Параметры:

1) дифференциальное выходное сопротивление (определяется по выходной характеристике)

Δ Uкэ Iк при IБ = const;

2) дифференциальное входное сопротивление (определяется по входной характеристике)

RвхUбэ Iб при Uбэ = const;

 

3) крутизна

S = Δ IкUбэ п=Δ Uбэ при Uкэ = const;

4) статический коэффициент усиления μ = SRвых SRк.

Для расчета и анализа цепей с биполярными транзисторами используются h-параметры. Считают Iб и Uкэ независимыми переменными, a UбЭ и Iк − зависимыми, т. е,

Uбэ = F1(Iб,Vкэ),

Iк = F2(Iб, Uкэ),

Обычно h-параметры определяют по характеристикам:

h11 = Δ Uбэ/ Δ Iб при Uкэ = const (∆Uкэ = 0) – Rвх, Ом;

Безразмерный коэффициент обратной связи по напряжению:

h12 = Δ Uбэ/ Δ Uкэ при Iб = const.

(h12 = 0,002−0,0002 – мало, можно пренебречь).

Коэффициент передачи по току, безразмерный:

h21 = Δ Iк/ Δ Iб при Uкэ = const.

Выходная проводимость

h22 = Δ Iк/ Δ Uкэ при Iб = const.

Схема замещения (h12 = 0).

Существуют следующие ограничения:

Pк = Iк · Uкэ Pк.max − для предотвращения перегрева коллектора;

UкэUкэ.mах − во избежание пробоя коллекторного перехода, Iк ≤ ≤ Iк.mах − во избежание перегрева эмиттерного перехода. Для повышения Pк.mах делают транзисторные сборки на Iк до 500 А.

 

Uбэ
J = h21 DIб
DIб
Б
h11
Э
К
DIк
DUкэ
 

 

Схема замещения транзистора

 

Биполярные транзисторы широко применяются в усилителях, генераторах, логических и импульсных устройствах.



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.239.192.241 (0.01 с.)