рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Лекция №3

Лекция №3 - раздел Физика, Электрофизические свойства полупроводников Устройство Биполярного Транзистора. ...

Устройство биполярного транзистора.

Транзистором называется преобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий не менее трех выводов, пригодный для усиления мощности.

Наиболее распространенными являются транзисторы имеющие носители заряда обеих полярностей. Такие транзисторы называются биполярными.

Особую группу занимают полевые транзисторы, (канальные, униполярные). Особую специфическую группу , в современной электронной аппаратуре, образуют фототранзисторы .

К группе транзисторов следует отнести тиристоры и динисторы.

Основным элементом биполярного транзистора является кристалл германия и кремния, в котором созданы три области различных проводимостей.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1.

 

Различают транзисторы 2-х типов p-n-p и n-p-n . Физические процессы протекающие в транзисторах обоих типов одинаковы. Средняя область называется базой, крайния эмиттером и коллектором.

Условное обозначение транзисторов

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2.

 

Принцип работы транзистора.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 3.

Из рисунка видно, что транзистор представляет по существу два полупроводниковых диода. При замыкании ключа SA1 и разомкнутом SA2 к эмиттерному переходу подключается источник E1 в прямом (пропускном) направлении, а при замыкании ключа SA2 к коллекторному переходу подключается источник E2 в обратном направлении обычно E2>>E1.

При подключении источников E1 и E2 изменяются потенциальные барьерыp-n переходов. Потенциальный барьер эмиттера понижается, а коллекторного повышается. Ток проходящий через эмиттер получил название .

 

Поскольку концентрация носителей заряда в базе меньше чем в эмиттере, то неосновные носители зарядов в базе полностью дойдут до коллектора.

Эффективность эмиттера оценивается коэффициентом инжекции

Подойдя к коллектору, дырки начинают испытывать действие электрического поля коллекторного перехода.

В результате экстракции дырки быстро втягиваются в коллектор, создавая ток коллектора.

Принимая во внимание малую степень рекомбинации дырок с электронами базы, можно считать, что .

Те дырки которые все же рекомбинируют с электронами образуют ток базы, поэтому .

На усилительные свойства тр-ра влияет рекомбинация носителей в базе, которая определяется через коэффициент переноса носителей в базе

;

Одним из основных параметров тр-ра является коэффициент передачи токаэмиттера

;

;

Следует уточнить, что полный ток коллектора равен т.к.

, .

 


Схемы включения транзисторов.

Различают три возможные схемы включения транзисторов: ОБ; ОЭ; ОК;

Это зависит от того, какой из электродов является общим для входа и выхода

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

Рис. 4.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

Рис. 5.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

Рис. 6.

 

Независимо от схемы включения транзисторы характеризуются дифференциальным коэффициентом прямой передачи тока.

Для ОБ при

Низкое входное сопротивление схемы с ОБ (единицы, десятки ОМ) является существенным недостатком, т.к. в межкаскадных соединениях снижает усиление по напряжению и мощности.

Основной особенностью схемы с ОЭ является большой коэффициент передачи по току

или

учитывая , что , то ; т.е. в схеме с ОЭ можно получить коэффициент прямой передачи тока несколько десятков. Входное сопротивление схемы с ОЭ значительно больше схемы с ОБ. Достоинством схемы является то, что ее можно питать от одного источника напряжения.

Следует отметить, что температурная стабильность схемы с ОБ лучше схемы с ОЭ.

Для схемы с ОК

 

Несмотря на большой коэффициент передачи по току, схема не обеспечивает усиление по напряжению.

Основными показателями транзисторного усилительного каскада являются:

 

Для схемы с общим эммитером:

 

Реальные свойства транзисторов можно определять с помощью схем замещения. Широкое распространение получили Т-образные схемы.

 

>>
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
>>
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 7. Схема с ОЭ Рис. 8. Схема с ОБ

>>
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 9. Схема с ОК

 

Для схемы с ОБ ,

 

Для схемы с ОЭ

 

Для схемы с ОК

Таблица 1.

Ориентировочные показатели схем включения тр-ов.

Тип схемы Усиление Входное сопротивление Ом
     
ОБ I до 1000 до 1000 един.- десятки
ОЭ 10-100 до 100 до 1000 Сотни
ОК 10-100 до 100 Десятки тыс.

Транзистор как активный четырехполюсник.

При работе транзистора в усилительном режиме его свойства определяются малосигнальными параметрами для которых транзистор можно считать линейным элементом. На практике наибольшее применение получили малосигнальные гибридные h- параметры.

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 10.

 

Для любой схемы вкл. тр-ра можно записать:

 

Коэффициенты - называют - параметрами. Каждый параметр имеет определенный физический смысл.

Параметр представляет собой входное сопротивление ( при );

при

Параметр определяет степень влияния выходного напряжения на режим входной цепи и называется коэффициентом обратной связи.

 

Параметр ; - называется коэффициентом усиления по току.

Параметр ; - называется выходной проводимостью.

Между -параметрами и параметрами T-образной схемы замещения существует определенная зависимость

 

Статические характеристики биполярного транзистора.

Статистические характеристики тр-ра отражают зависимость между токами и напряжениями на его входе и выходе.

Для схемы с ОЭ статистической входной характеристикой является график

.

График называется стат. выходной характеристикой.

 

 
 
 
 
 

Рис. 11. Входная характеристика биполярного транзистора.

 

Из рисунка видно, что с ростом напряжения , ток уменьшается. Это связано с тем, что при больших напряжениях дырки не успевают рекомбинировать в базе.

 

 
 
 
 
 
 
 

Рис. 12. выходная характеристика биполярного транзистора.

 

Резкая крутизна тока зависит от того, что к коллекторному переходу прикладывается напряжение .

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 13. Функциональная схема транзистора типа p-n-p с источниками питания.

 

Эксплуатационные параметры транзистора.

Для транзистора существует ряд эксплуатационных параметров, предельные значения которых приводятся в справочнике.

К числу таких параметров относятся:

1). Максимально допустимая мощность , рассеиваемая коллектором.

В общем случае мощность, рассеивания транзистором, складывается из мощностей, рассеиваемых каждым p-n переходом поскольку то

Необходимо следить, чтобы

2). Максимально допустимый ток коллектора , ограничивается максимально допустимой мощностью, рассеиваемой коллектором. Превышение тока коллектора приводит к тепловому пробою.

3). Максимально допустимое напряжение что напряжение определяется величиной пробивного напряжения перехода.

Из соображений надежности работы схемы не рекомендуется использовать величины токов, напряжений и мощностей выше 70% их наибольших допустимых значений.

4). Предельная частота усиления по току ( или )- частота при которой коэффициент усиления по току уменьшается до 0,7 (в раз) своего значения на низких частотах.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Электрофизические свойства полупроводников

Электрофизические свойства полупроводников.. Основными процессами в полупроводниковых приборах являются получение свободных носителей зарядов управление их..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Лекция №3

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:

Полупроводниковые диоды.
Полупроводниковыми диодами называются приборы с одним электронно—дырочным переходом и двумя выводами. Они применяются для выпрямления переменного тока, детектирования переменных колебаний, стабилиз

Лекция №4
Полевые транзисторы. Полевым транзистором называется трехэлектродный полупроводниковый прибор, в котором ток создают основные нос

Лекция №5
Электронные усилители. Электронным усилителем называют устройство, обеспечивающее увеличение мощности электрических сигналов, пос

Коэффициент полезного действия.
К.п.д. есть отношения полезной мощности в нагрузке к мощности потребляемой от всех источников питания   Диапазон усиливаемых частот. Диапазон

Лекция №7.
Усилители постоянного тока. В усилителях переменного напряжения связь между каскадами осуществлялась с помощью RC-цепей или транс

Лекция №8.
Структура и основные параметры интегральных операционных усилителей.   Операционными усилителями (ОУ) называют широки

Лекция №9.
Генераторы синусоидальных колебаний.   Электронный генератор – это устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного тока в энергию незатуха

Стабилизация частоты генератора
Частота генерируемых колебаний определяется не только параметрами колебательного контура и фазирующей цепи, но и параметрами других активных и пассивных элементов схемы. Изменение любого и

Лекция №10.
Виды и параметры импульсных сигналов.   Кратковременное изменение токов и напряжения от некоторого уровня называют электрическими импульсами. Они опре

Симметричный триггер на биполярных транзисторах с коллекторно-базовыми связями
       

Несимметричный триггер с эмитерной связью
       

Лекция №12.
Электронные ключи   Электронный ключ – это устройство, которое может находится в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом или разомкнутом.

Ключи на МДП-транзисторах
В ключах на полевых транзистора отсутствуют такой недостаток, как накопление и рассасывание неосновных носителей, поэтому время переключения определения зарядкой и перезарядкой междуэлектродных емк

Компараторы напряжений
Компараторы, или сравнивающие устройства, предназначены для сравнения двух напряжений, поступающие на его входы. Одно из сравниваемых напряжений называется опорным, может быть постоянным или

Дифференцирующие цепи
Дифференцирующей цепью (Д.Ц.) называют устройство сигнал на выходе которого имеет значения, пропорциональные в каждый момент времени производной от входного сигнала   Идеальн

Лекция 13
Выпрямительные устройства. Наиболее распространенными источниками тока является выпрямитель-устройство, преобразующее переменный

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