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


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 U вх включают в прямом направлении (переход Э-Б имеет малое сопротив­ление). На переход коллектор-база источник энергии U вх включают в обратном направлении.

Под действием Е э 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 I б Обычно концентрация дырок в базе низкая и не все электроны рекомбинируют, большинство электронов вследствие диффузии и поля Е к преодолевают коллекторный P-N-переход, и в цепи Б-К образуется ток коллектора - I к0

Когда I ЭБ = 0, будет небольшой ток через коллекторный переход I ко. 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 = Δ I к/ Δ I э при U кб = сonst

где a – коэффициент передачи тока.

a = 0,9 − 0,995(I б − мал, I кI э, область n − тонкая, дырок мало и − Iб − мало)./

Транзисторы p-n-р-типа, работают аналогично, отличаются про­тивоположными направлениями E э, E к, I б, I э, I к.

 

+
Э
I б
p - n - p
I э
I к
U эб
-
Б
К

 

Схема транзистора с ОБ

 

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

R вх = Δ UвхIвх = Δ UбэI бэ

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

 

n - p - n
U кэ
I э
I б
U бэ
I к
К
-
-
+
+
Б
Э

 

Схема транзистора с ОЭ

 

Эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей,

I э = I б + I к

 

Коэффициент усиления по току с ОЭ

= Δ Iк / Δ I б при U кэ = const

 

Так как

Δ I б = Δ I э – Δ Iк,

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

.

Достоинства: малый ток I Б, 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
U КЭ
I Б
U КБ
I К
К
-
-
+
+
Б
Э
I Э

 

Схема транзисторов с ОК:

Где I Б – входной ток; I Э – выходной ток, D І Э = D І Б – D І К

Коэффициент усиления по току

K I = Δ I э/ Δ I б = (Δ I б + Δ Iк)/ Δ I б

I Б3
I Б2
I Б1
P К.max
D I К
I Б = 0
I К
I К max
U КЭ
D U КЭ

 

Выходная характеристика транзистора

 

Используется для построения специальных каскадов, имеет большие R вх и малое R вых.

Основные характеристики и параметры транзисторов с ОЭ:

I к(U кэ) при I б = const – выходные характеристики;

I б(U бэ) при U кэ = const – входная характеристика;

I к(U бэ) при U кэ = const – передаточная характеристика.

 

I б
D U бэ
U бэ
D I б
U кэ = 1…20 В
I к
U бэ
U кэ = const
D I к
D U бэ

а б

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

 

Параметры:

1) дифференциальное выходное сопротивление (определяется по выходной характеристике)

Δ U кэI к при I Б = const;

2) дифференциальное входное сопротивление (определяется по входной характеристике)

R вхU бэI б при U бэ = const;

 

3) крутизна

S = Δ I кU бэ п=Δ U бэ при U кэ = const;

4) статический коэффициент усиления μ = SR вых SR к.

Для расчета и анализа цепей с биполярными транзисторами используются h -параметры. Считают I б и U кэ независимыми переменными, a U бЭ и I к − зависимыми, т. е,

U бэ = F 1(I б, V кэ),

I к = F 2(I б, U кэ),

Обычно h -параметры определяют по характеристикам:

h 11 = Δ U бэ/ Δ I б при U кэ = const (∆ U кэ = 0) – R вх, Ом;

Безразмерный коэффициент обратной связи по напряжению:

h 12 = Δ U бэ/ Δ U кэ при I б = const.

(h 12 = 0,002−0,0002 – мало, можно пренебречь).

Коэффициент передачи по току, безразмерный:

h 21 = Δ I к/ Δ I б при U кэ = const.

Выходная проводимость

h 22 = Δ I к/ Δ U кэ при I б = const.

Схема замещения (h 12 = 0).

Существуют следующие ограничения:

P к = I к · U кэ P к.max − для предотвращения перегрева коллектора;

U кэU кэ.mах − во избежание пробоя коллекторного перехода, I к ≤ ≤ I к.mах − во избежание перегрева эмиттерного перехода. Для повышения P к.mах делают транзисторные сборки на I к до 500 А.

 

U бэ
J = h 21 D I б
D I б
Б
h 11
Э
К
D I к
D U кэ
 

 

Схема замещения транзистора

 

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



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; просмотров: 386; 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 - 3.233.232.160 (0.736 с.)