рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

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

Биполярные транзисторы. Типы, схемы включения, режимы работы. Характеристики, параметры. - раздел Электротехника, Собственная и примесная электропроводность полупроводников Биполярный Транзистор – Система Двух Взаимодействующих P-N-П...

Биполярный транзистор – система двух взаимодействующих p-n-переходов. В биполярном транзисторе физические процессы определяются носителями обоих знаков. В зависимости от чередования p- и n- областей различают npn(обратные) и pnp(прямые) транзисторы.

В реальных конструкциях одна из крайних областей имеет большую степень легирования и меньшую площадь, её называют эмиттером. Другую крайнюю область называют коллектором, а среднюю – базой. Переход, образованный эмиттером и базой называют эмиттерным переходом, а переход, образованный коллектором и базой – коллекторным переходом. Взаимодействие p-n-переходов обеспечивается выбором толщины базы. База должна быть достаточно тонкой (толщина базы должна быть много меньше длины диффузии неосновных носителей в базе).

e-(электроны) из Э1(эмитера) инжектируются в Б1(базу).

 

w
Lдн
К
np
n
Б
Э
x
Lдн - длина диффузии W – толщина базы
,

где <1 - статический коэффициент передачи тока эмиттера;

- обратный ток коллекторного перехода.

 

Существует множество технологий производства транзисторов.

 

[1] Сплавной транзистор

[2] Эпитаксиально-планарный транзистор

[3] Скрабирование – разрезание

Типы:

Условно графически обозначается:

12(14)
9(11)
9(11)
4,5(5,5)
Б
Э
К
n-p-n
12(14)
9(11)
9(11)
4,5(5,5)
Б
Э
К
p-n-p

 

 

Npn pnp

Схемы включения:

  (1) схема с общей базой     (2) схема с общим эмиттером   (3) схема с общим коллектором
       

Независимо от схемы включения транзисторы могут работать в одном из четырёх, отличающихся полярностью напряжения на ЭБ и БК переходе:

1) Нормальный активный режим /НАР/ - Э-переход смещён в прямом направлении, К-переход смещён в обратном направлении

2) Режим насыщения – Э- и К-переходы смещены в прямом направлении

3) Режим отсечки - Э- и К-переходы смещены в обратном направлении

4) Инверсный активный режим /ИАР/ - Э-переход смещён в обратном направлении, К-переход смещён в прямом направлении.

НАР используется в усилительных устройствах; РН, РО используются в цифровых и импульсных устройствах. Такие схемы называются ключевыми (0/1).

Режимы работы: активный, отсечки, насыщения.

В активном режиме эмиттерный переход тран­зистора типа p-n-p с общ. эмитером включается в прямом направлении, а коллекторный - в обратном. На рис. показано движение носителей зарядов - электронов (• ) и дырок (о ) при подклю­чении Р-N переходов к источникам питания. Объемные заряды Р-N перехода коллектор-база на рис. а обозначены

 

Так как концентрация дырок в эмиттере значительно боль­ше концентрации электронов в базе, включение эмиттерного Р-N перехода в прямом направлении приводит к значительной инжекции дырок Iэ из эмиттера в базу. В базе этот ток разветвля­ется - основная часть идет в коллектор, создавая управляемую составляющую тока коллектра, другая - в цепь базы - управля­ющий ток базы.

Статические характеристики биполярных транзисторов -- графики выражающие функциональную связь между токами и на­пряжениями транзистора.


 

Входная характеристика и выходная характеристика – основные характеристики.

Входная характеристика – зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении.

Выходная характеристика – зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе.

Наибольшее распространение получили статические характеристики, относящиеся к "гибридной", или - системе - входные IБ= f (Uбэ) при Uкэ = const(рис. 15), выходные Ik = f (Uкэ) при IБ= const ( рис. 16);.

По статическим характеристикам определяют -параметры транзисторов. Параметры h11э(входное сопротивление транзисто­ра) и h12 (коэффициент обратной связи по напряжению) рассчи­тывают по входным характеристикам (рис. 15) из характеристи­ческого треугольника AA1A2, а h21э (коэффициент передачи то­ка) и h21э(входная проводимость) - по выходным характереристикам(рис.16) из характерисического треугольника ВВ1В2.

С помощью параметров сравнивают качество транзисторов, решают задачи, связанные с применением юс в различных схемах, рассчитывают эти схемы.

 

15. устройство, принцип действия биполярного транзистора, включённого по схеме с общим эммитером. Характеристики, параметры.

Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером приведена на рисунке:

Характеристики транзистора в этом режиме будут отличаться от характеристик в режиме с общей базой. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы , и напряжение на коллекторе ,, а выходными характеристиками будут ток коллектора , и напряжение на эмиттере ,.Известна связь между током коллектора и током эмиттера в следующем виде: В схеме с общим эмиттером (в соответствии с первым законом Кирхгофа): ; , а после перегруппирования сомножителей получаем: (5.30)

Коэффициент перед сомножителем показывает, как изменяется ток коллектора при единичном изменении тока базы . Он называется коэффициентом усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Обозначим этот коэффициент значком . (5.31) Поскольку величина коэффициента передачи α близка к единице (α < 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >> 1). При значениях коэффициента передачи α = 0,98÷0,99 коэффициент усиления будет лежать в диапазоне β = 50÷100. С учетом (5.31), а также выражение (5.30) можно переписать в виде:

,(5.32) где - тепловой ток отдельно взятого p-n перехода, который много больше теплового тока коллектора , а величина определяется как

Продифференцировав уравнение (5.32) по току базы , получаем . Отсюда следует, что коэффициент усиления β показывает, во сколько раз изменяется ток коллектора при изменении тока базы . Для характеристики величины β как функции параметров биполярного транзистора вспомним, что коэффициент передачи эмиттерного тока определяется как α = γ·µ, где

Следовательно, . Поскольку W/L << 1, а γ ≈ 1, получаем:
На рисунке приведены вольт-амперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером с током базы, как параметром кривых. Сравнивая эти характеристики с аналогичными характеристиками для биполярного транзистора в схеме с общей базой, можно видеть, что они качественно подобны.

Проанализируем, почему малые изменения тока базы вызывают значительные изменения коллекторного тока . Значение коэффициента β, существенно большее единицы, означает, что коэффициент передачи α близок к единице. В этом случае коллекторный ток близок к эмиттерному току, а ток базы (по физической природе рекомбинационный) существенно меньше и коллекторного и эмиттерного тока. При значении коэффициента α = 0,99 из 100 дырок, инжектированных через эмиттерный переход, 99 экстрагируются через коллекторный переход, и лишь одна прорекомбинирует с электронами в базе и даст вклад в базовый ток.

 

Увеличение базового тока в два раза (должны прорекомбинировать две дырки) вызовет в два раза большую инжекцию через эмиттерный переход (должно инжектироваться 200 дырок) и соответственно экстракцию через коллекторный (экстрагируется 198 дырок). Таким образом, малое изменение базового тока, например, с 5 до 10 мкА, вызывает большие изменения коллекторного тока, соответственно с 500 мкА до 1000 мкА.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Собственная и примесная электропроводность полупроводников

Выпрямителем называется устройство предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный Основ ным элементом выпрямителей является...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Биполярные транзисторы. Типы, схемы включения, режимы работы. Характеристики, параметры.

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:

Собственная и примесная электропроводность полупроводников.
К полупроводникам относят вещества, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками по величине их удельного электрического сопротивления. Электропроводность, обуслов

Вольт-амперная характеристика.
P-N–переход образуется между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электронную электропроводность, а другая – дырочную электропроводность. Образование перехода: допустим, что концен

Трехфазный однократный выпрямитель. Работа. Временные диаграммы.
Различают неуправляемые и управляемые выпрямительные уст­ройства. В неуправляемых выпрямительных устройствах для преобра­зования синусоидального тока в постоянный применяются полупро­водниковые дио

Тиристоры
Тиристором называют электропреобразовательный полу­проводниковый прибор с тремя или более p-n-переходами, в вольт-ам­перной характеристике которого' имеется участок отрицательного дифференциального

Внешние характеристики выпрямителей без фильтров и с ними.
Зависимость UН (IН) называют внешней характерис­тикой выпрямителя (рис. 8.11). Она определяет границы изменений нагрузочного тока, при которых выпрямленное напряжение не умень

Полевые транзисторы. Схемы включения, работа, характеристики, параметры.
Полевой транзистор с управляющим р-п- переходом - это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала р-п - переходом, смещенным в обратном направлении. Электрод, из

Нагрузочный режим однофазного трансформатора.
Трансформатором называется статический электромаг-нитный аппарат, служащий для преобразования электроэнергии переменного тока с одними параметрами (U, I, их форма

Изменение вторичных параметров ротора асинх. двигателя при его вращении.
  В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с токами, индуктированными им в проводниках роторной обмотки, возникают силы, действующие на эти проводники в тангенциальном

Механическая характеристика асинхронного двигателя.
  Механическая характеристика - это зависимость скорости вращения от вращающего момента. Она получается из кривой М = f(s) или из формулы для вращающего момента, если

Энергетическая диаграмма, электромагнитный момент, механическая характеристика асинхронного двигателя.
Энергетическая диаграмма. Мощность, поступающая на статор из сети: P1 = P эс + Рст + Рэр +Рмех + РД + Р2

Пуск и реверс дв. с фазным ротором.
Устройство ротора асинхронных двигателей. Ротор выпускается как фазным, так и короткозамкнутым. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотк

Вращающий момент асинхронного двигателя. Вывод формулы. Номинальный, критический и пусковой моменты.
Для каждого асинхронного двигателя может быть определен номинальный режим, т. е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Момент Мном

Пуск двигателей постоянного тока.
В момент, пуска n=0 и Е=0, а ток принимает значения Iя=U/Rя . Так как Rя мало, Iя во много раз превышает номинальный ток, что недопустимо. Поэто­му пуск

Генератор постоянного тока. Устройство, принцип действия. Способы возбуждения. Э.Д.С. якоря и электромагнитный момент генератора постоянного тока.
Генераторы постоянного тока являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Генератор постоянного тока состоит из статора — непо

Уравнение движения электропривода
При работе электропривода вращающий момент электродвигателя уравновешивается статическим моментом сопротивления, который обусловлен нагрузкой рабочего механизма и потерями в нем| а также динамическ

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