1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.75 (2 Голосов)

Теоретические сведения о транзисторе

Полупроводниковый триод — транзистор — это прибор с Р—N-переходами, имеющий три вывода и предназначенный для усиления или генерирования электрических сигналов.-

Транзистор представляет собой монокристалл, имеющий три области с различными типами электропроводности.

Левую область называют — эмиттером, среднюю — базой и правую область — коллектором.

При соединении электрода транзистора с внешним источником постоянных напряжений, а именно тогда, когда эмиттеру Э Сообщается положительный потенциал + UЭ, А коллектору К — отрицательный — UK по отношению к базе Б, Уровни потенциальных барьеров изменяются в соответствии с диаграммой. В эмиттерном переходе потенциальный барьер снижается на UЭ, А в коллекторном он возрастает по абсолютному значению на величину UK.

Снижение потенциального барьера эмиттерного перехода приводит к увеличению числа дырок, которые могут преодолеть этот барьер и перейти из эмиттера в базу. Концентрация их на границе эмиттера и базы растет. Поэтому потенциальный барьер коллекторного перехода увеличивается, дырки через этот переход из коллектора в базу не поступают.

Подходящие к границе коллекторного перехода со стороны базы дырки втягиваются полем перехода в коллекторную область, и концентрация их на границе базы с коллектором уменьшается. Возникающая в базе концентрация дырок вызывает диффузионный ток от эмиттера к коллектору.

Токи в транзисторе связаны соотношением

Где —ток эмиттера;

— ток коллектора;

— ток базы. Отношение изменения коллекторного тока к изменению эмиттерного тока называется коэффициентом передачи тока эмиттера и обозначается При UК = const.

В сплавных триодах изменяется от 0,9 до 0,99.

Связь между токами в транзисторе и приложенными напряжениями характеризуется вольт-амперными входными и выходными характеристиками. Известно, что характеристики транзисторов нелинейны и параметры зависят от выбора рабочей точки и от схемы включения.

В практике использования транзисторов возможны три схемы включения в зависимости от того, какой из электродов является общей точкой по переменному току для входной и выходной цепей: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК). Наибольший интерес в ряде случаев представляют входные, выходные и переходные характеристики транзистора, снятые в схеме с общим эмиттером.

Входные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОБ IЭК=F(UЭб): при увеличении отрицательного напряжения между коллектором и базой ток эмиттера возрастает при неизменном напряжении между эмиттером и базой.

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОБ IК=F(UКб): при увеличении тока эмиттера расстояние между выходными характеристиками увеличивается, а при возрастании коллекторного напряжения при постоянном токе эмиттера ток коллектора изменяется очень незначительно.

Семейство входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером ОЭ. В этой схеме включения транзистора входные характеристики IБ=F(UБэ) выражают связь между током базы и напряжением, приложенным между эмиттером и базой.

При увеличении отрицательного напряжения между эмиттером и коллектором ток базы уменьшается (что совершенно противоположно при включении транзистора по схеме с ОБ).

Выходные характеристики транзистора, включенные по схеме с ОЭ:наклон характеристик здесь значительно больше, чем при включении того же транзистора по схеме с ОБ.

Соотношение между током коллектора и током базы

Принято обозначать коэффициентом

Нарастание тока коллектора при увеличении напряжения между коллектором и эмиттером в схеме с ОЭ объясняется тем, что повышение напряжения на коллекторе при заданном токе базы приводит к возрастанию напряжения на эмиттерном переходе. При этом увеличивается ток эмиттера, а значит, и ток коллектора.

При повышении температуры окружающей среды ток IК заметно растет и увеличивается коэффициент передачи α.

Влияние температуры на характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ, сказывается сильнее, чем на характеристики транзистора, включенного по схеме с ОБ.

Падение напряжения на эмиттерном переходе с ростом температуры уменьшается. При заданном напряжении на эмиттерном переходе в схеме с ОБ возрастает ток эмиттера, а в схеме с ОЭ — ток базы.

Параметры транзисторов

1. Предельно допустимые эксплуатационные данные: наибольшее значение тока эмиттера, ток коллектора, напряжение коллектора — база, напряжение коллектор—эмиттер, обратное напряжение между эмиттером и базой, общая мощность, рассеиваемая прибором.

2. Электрические данные: h-параметры коллекторного перехода, граничная частота усиления по току F, Обратный ток коллекторного перехода Iкобр при заданном напряжении на коллекторе.

Параметры транзистора, входящие в эквивалентную Т-образную схему, называют внутренними, однако измерить их трудно, так как границы раздела внутренних слоев и переходов в транзисторе недоступны для присоединения к измерительным приборам. Это обстоятельство привело к тому, что в качестве измеряемых параметров транзистора выбраны те, которые характеризуют свойства транзистора как четырехполюсника.

Электрический режим четырехполюсника характеризуется четырьмя измеряемыми величинами: входными U1, I1 и выходными U2, I2 независимо от электрической схемы внутренних соединений четырехполюсника. Такой четырехполюсник можно характеризовать системой двух уравнений:

(1)

(2)

Где , , и — так называемые -параметры четырехполюсника. Их размерность и физическую сущность можно установить из рассмотрения режимов короткого замыкания на выходе четырехполюсника ( = 0) и холостого хода на входе четырехполюсника ( = 0). Из уравнения (1) следует, что при = 0.