рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Биполярного транзистора

Биполярного транзистора - раздел Философия, ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. ЧАСТЬ 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ При Отсутствии Внешних Напряжений Распределение Концентраций Основных И Неосн...

При отсутствии внешних напряжений распределение концентраций основных и неосновных носителей заряда показано на рис. 12, б пунктирными линиями. Концентрация дырок в эмиттере и коллекторе больше, чем концентрация электронов в базе. В состоянии равновесия на границах p-n-переходов (П1 и П2) возникают потенциальные барьеры, как показано на рис. 12, в. Если к выводам транзистора подключить внешние напряжения таким образом, что эмиттерный переход смещается в прямом направлении, а коллекторный – в обратном, то такое включение соответствует усилительному режиму работы транзистора и называется нормальным. Применительно к структуре p-n-p-типа такому смещению переходов соответствуют напряжения > 0 и < 0. При наличии внешних напряжений распределение концентраций носителей заряда показано на рис. 12, б сплошными линиями, потенциальные барьеры показаны на рис. 12, д.

 

Рис. 12. Структура биполярного транзистора типа p-n-p, распределение потенциала φ и концентраций основных и неосновных носителей

 

При этом потенциальный барьер эмиттерного перехода уменьшился на величину , а потенциальный барьер коллекторного перехода увеличился на величину . Поскольку потенциальный барьер коллекторного перехода увеличился, дырки через этот переход из коллектора в базу не поступают. Снижение потенциального барьера эмиттерного перехода приводит к тому, что увеличивается количество дырок, которые могут преодолеть этот барьер и перейти в базу, в результате чего концентрация дырок на границе эмиттерного перехода увеличивается. При этом создаются условия для движения электронов из базы в эмиттер, но так как концентрация дырок на 2-3 порядка выше, бóльшая часть дырок после рекомбинации с электронами базы попадает в базовую область и образует ток эмиттера .

Для базы дырки являются неосновными носителями. В базе происходит рекомбинация дырок с электронами, поступающими от "–" источника питания , поэтому концентрация дырок в базе начинает уменьшаться. За счет того, что база выполняется очень тонкой (толщина базовой области составляет несколько микрометров), время свободного пробега дырок через базу намного меньше времени их жизни. Таким образом, бóльшая часть дырок быстро проходит базовую область, достигает границы коллекторного перехода, втягивается его полем в коллекторную область и образует ток коллектора .

Ток базы характеризует ту часть дырок, которая теряется на рекомбинацию с основными носителями базы (электронами) и с электронами, поступающими от "–" источника питания . – обратный ток коллекторного перехода (обусловлен движением неосновных носителей заряда через коллекторный переход).

Ток эмиттера равен сумме токов коллектора и базы:

. (1)

Ток коллектора

, (2)

где – коэффициент передачи тока от эмиттера к коллектору.

.

Рассматриваемая схема включения транзистора (рис. 12, г) называется схемой с общей базой (ОБ), так как база является общим электродом для входной и выходной цепи. В зависимости от того, какой электрод является общим для входной и выходной цепи, существует три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). В схеме с ОБ эмиттерный ток называется управляющим, а коллекторный ток – управляемым.

Схема с ОБ усилением по току не обладает, так как ток коллектора меньше тока эмиттера < . Усиление по мощности в данной схеме может быть достигнуто только за счет усиления по напряжению. Схематическое изображение усилительного каскада (УК) по схеме с ОБ показано на рис. 13 (каскад – схема, обеспечивающая одну ступень усиления). Входное и выходное сопротивления УК по схеме с ОБ:

;

,

где – сопротивление, которое включается в цепь коллектора (сопротивление коллекторной нагрузки); – сопротивление эмиттерного перехода.

Так как эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном, то сопротивление составляет единицы ÷ десятки Ом, а сопротивление коллекторного перехода – сотни кОм ÷ единицы МОм. Значит, при включении в выходную цепь транзистора сопротивления коллекторной нагрузки , которое составляет единицы ÷ десятки кОм, изменение напряжения на сопротивлении за счет тока превышает изменение напряжения на сравнительно малом входном сопротивлении эмиттерной цепи за счет тока (рис. 13).

Выражения для расчета коэффициентов усиления УК по схеме с ОБ приведены ниже.

Коэффициент усиления по току

< 1.

Коэффициент усиления по напряжению

.

Коэффициент усиления по мощности

.

В схеме с ОЭ входным током является ток базы , выходным – ток коллектора (рис. 14). Для получения соотношения между входным и выходным токами в схеме с ОЭ подставим выражение (1) в уравнение (2). Тогда

.

Решаем полученное уравнение относительно :

.

.

.

, (3)

где – коэффициент передачи тока от базы к коллектору в схеме с ОЭ.

При изменении от 0,9 до 0,999 коэффициент изменяется в пределах . Таким образом, схема с ОЭ обладает значительным усилением по току. Так как эта схема обладает также усилением по напряжению, усиление по мощности данной схемы значительно выше, чем в схеме с ОБ:

.

Кроме того, схема с ОЭ характеризуется малым значением тока базы во входном контуре:

. (4)

Указанные преимущества и обусловили широкое практическое применение схемы с ОЭ. Схематическое изображение УК по схеме с ОЭ показано на рис. 15.

 

   
Рис. 15. УК по схеме с ОЭ Рис. 16. УК по схеме с ОК

 

Входное и выходное сопротивления УК по схеме с ОЭ:

;

,

где – сопротивление базы.

Напряжение на выходе каскада с ОЭ находится в противофазе с напряжением на его входе.

В схеме с ОК входным током является ток базы , выходным – ток эмиттера . Для схемы с ОК соотношение между входным и выходным токами имеет вид:

. (5)

Коэффициент усиления по току УК по схеме с ОК (рис. 16)

.

Коэффициент усиления по напряжению

.

Следовательно, схема с ОК не обладает усилением по напряжению, коэффициент усиления по току значительный.

Входное и выходное сопротивления УК по схеме с ОК:

.

.

Если кОм, β = 100, то входное сопротивление составляет кОм; при этом выходное сопротивление равно десятки Ом. Значит, каскад с ОК обладает очень низким выходным сопротивлением и очень высоким входным, поэтому его используют на входе многокаскадного усилителя, если источник сигнала имеет большое внутреннее сопротивление, и на выходе – если нагрузка низкоомная.

В схеме с ОК напряжение на выходе совпадает по фазе с напряжением на входе и примерно равно ему по значению, поэтому УК с ОК называют эмиттерным повторителем.

Сравнительная характеристика УК на биполярных транзисторах

Каскад с ОЭ дает усиление по току, напряжению и максимальное усиление по мощности, каскад с ОК – по току и мощности, каскад с ОБ – по напряжению и мощности. Наибольшее входное сопротивление имеет каскад с ОК, наименьшее – каскад с ОБ; наименьшее выходное сопротивление имеет каскад с ОК. Преимущества УК с ОБ:

1) большая термостабильность;

2) при использовании одного и того же транзистора в схеме с ОБ можно получить неискаженный выходной сигнал с бóльшей амплитудой, чем в схеме с ОЭ.

Недостатки УК с ОБ:

1) не усиливает ток;

2) малое входное сопротивление.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. ЧАСТЬ 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ... ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ... КАФЕДРА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Биполярного транзистора

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

История развития электроники
Совершим краткий экскурс в историю развития электроники. В начале XX в., после изобретения в 1904 г. англичанином Дж. Флемингом лампового диода (его стали применять в качестве детектора в радиоприе

Электропроводность полупроводников
(собственная и примесная проводимость) Все встречающиеся в природе вещества по электрическим свойствам подразделяют на 3 группы: вещества, хорошо проводящие электрический

P-n-переход в состоянии термодинамического равновесия
Основой большинства полупроводниковых приборов является электронно-дырочный или p-n-переход. Электронно-дырочным или p-n-переходом называют область на границе двух полупроводников, один из которых

P-n-переход под воздействием внешнего напряжения
Если к p-n-переходу подключить внешнее напряжение таким образом, что "+" батареи приложен к области полупроводника n-типа, а "-" – к области полупроводника p-типа, то это привед

Тема 2. Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами. Слово "диод" образовалось от греч. приставки "ди" ("дважды") и сокра

Выпрямительные диоды
  Выпрямительный диод – полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от исходного полупроводникового материала выпрямительны

Полупроводниковые стабилитроны
Стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области обратимого электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения. ВАХ стабилитрона приведена

Устройство биполярного транзистора
Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с тремя чередующимися областями полупроводников разного типа электропроводности (p-n-p или n-p-n) и двумя p-n-переходами, протекание тока в которых

Вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов
Вольт-амперными для любой из схем включения транзистора (ОБ, ОЭ и ОК) являются входные и выходные характеристики. Входные характеристики представляют собой зависимость входного тока от входного нап

H-параметры транзистора
Недостатком Т-образной схемы является невозможность непосредственного измерения ее параметров, так как в реальном тра

Тема 5. Полевые транзисторы
  Полевые (униполярные) транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, ток в которых обусловлен дрейфом основных носителей заряда под действием продольного электрического п

Тема 6. Биполярные транзисторы с изолированным
затвором (IGBT-транзисторы) В настоящее время основными полностью управляемыми приборами силовой электроники в области коммутируемых токов до 50 А и напряжений до 500 В яв

Тема 7. Тиристоры
Тиристор (от греч. thýra – "дверь" и англ. resistor – "сопротивление") – полупроводниковый прибор с тремя и более p-n-переходами, используемый в качестве управляемого пер

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги