Биполярный транзистор

1. Биполярный транзистор

«transfer
resistor»
сопротивление»
-
«регулируемое
Биполярный транзистор — это полупроводниковый
прибор, имеющий два взаимодействующих между собой
p-n перехода.
Ток в биполярных транзисторах
обусловлен движением носителей двух типов
(электронов и дырок)

2.

Устройство биполярных транзисторов.
Один из крайних слоёв называется эмиттером, а другой — коллектором. Средний слой —
база.
p-n переход между эмиттером и базой, называемый эмиттерным;
p-n переход между коллектором и базой называется — коллекторным.
Для понимания работы транзистора необходимо иметь в виду следующее:
-область базы очень тонкая, расстояние между эмиттерным и коллекторным переходами
небольшое (составляет не более 10 мкм). Для его преодоления требуется небольшая
энергия носителей заряда;
-эмиттер имеет наибольшую концентрацию носителей заряда.

3.

Режимы работы транзистора
В зависимости от полярности напряжений, приложенных к
электродам транзистора, различают следующие режимы его
работы:
1) Линейный или усилительный ( эмиттерный переход
смещён в прямом направлении, а коллекторный — в
обратном);
2) Насыщения (оба перехода смещены в прямом
направлении);
3) Отсечки (оба перехода смещены в обратном направлении);
4) Инверсный ( коллекторный переход смещён в прямом
направлении, а эмиттерный — в обратном).
5) Аварийный –режим пробоя

4.

Режим отсечки (оба перехода смещены в обратном направлении)
Инжекция основных носителей в область базы наблюдается в том
случае, если эмиттерный переход смещён в прямом направлении.
Если напряжение Uбэ меньше пороговой величины (0.6 В для
кремниевых транзисторов), заметной инжекции носителей в базу
не наблюдается. При этом I э = Iб = 0. Следовательно, ток
коллектора также равен нулю.

5.

Режим насыщения (оба перехода смещены в прямом
направлении)
Если оба перехода смещены в прямом направлении, носители
инжектируются в базу как из эмиттера, так и из коллектора. В этом
режиме ток коллектора не зависит от тока базы. Коллекторный
переход отпирается, если напряжение коллектор-база Uкб < − 4.0 В.
При этом напряжение коллектор-эмиттер не превышает
напряжение насыщения: Uкэ ≤ Uкэнас . Значение Uкэнас находится
в пределах 0,2–0,3 В. Режимы отсечки и насыщения биполярных
транзисторов являются основными, когда они работают в ключевых
и логических схемах.

6.

Инверсный ( коллекторный переход смещён в прямом направлении, а
эмиттерный — в обратном).
Биполярный транзистор является симметричным прибором в том смысле, что
область полупроводника с одним типом проводимости располагается между двумя
областями с другим типом проводимости. Поэтому транзистор можно включить так,
что коллекторный переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный – в
обратном. При этом эмиттер играет роль коллектора, а коллектор – эмиттера. Такой
режим работы биполярного транзистора называют инверсным. Однако коллектор и
эмиттер изготавливают неодинаковыми (см. рис. 20.2), с тем, чтобы наибольшее
усиление достигалось в активном режиме. В инверсном режиме усиление
транзистора невелико. Такой режим используют в некоторых цифровых схемах.

7.

Линейный или усилительный ( эмиттерный переход смещён в
прямом направлении, а коллекторный — в обратном);
Работа транзистора основана на управлении токами электродов в зависимости от
приложенных к его переходам напряжений. Принцип работы биполярного транзистора
рассмотрим на примере транзистора типа n-p-n. Если к эмиттерному переходу приложить
прямое (UЭ), а к коллекторному — обратное (UЭ) напряжение, то через эмиттерный
переход П1 в область базы будут инжектировать электроны, образуя эмиттерный ток
транзистора IЭ . Поток электронов, обеспечивающий ток эмиттера через переход П1,
показан на рисунке широкой заштрихованной стрелкой. Часть инжектированных в область
базы электронов рекомбинируют с основными для этой зоны носителями заряда —
дырками, образуя ток базы I′Б. Другая часть инжектированных электронов за счёт
собственного поля коллекторного перехода проникает через коллекторный p-n переход П2
в зону коллектора, образуя коллекторный ток I′К.
IЭ = IК + IБ
I′ = αIЭ,
К
где α = 0,95—0,99 — коэффициент передачи тока эмиттера.

8.

Схемы включения биполярных транзисторов
О.Б
О.Э
О.К

9.

Статические характеристика биполярного транзистора
Для схемы с общим эмиттером
Входная характеристика
Выходная характеристика
iВХ f (u ВХ ), при _ u ВЫХ const iВЫХ f (u ВЫХ ), при _ iВХ сonst
iБ f (u БЭ ), при _ u КЭ const iК f (u КЭ ), при _ iБ сonst

10.

11.

Линии нагрузки биполярного транзистора.
Определение рабочей точки.
Уравнение линии нагрузки для
входной характеристики
Уравнение линии нагрузки для
выходной характеристики
ЕБ iБ RБ uБЭ
ЕК iК RК uКЭ
iБ 0 u БЭ Е Б
iК 0 u БЭ ЕБ
u БЭ
E
0 iБ Б
RБ
u КЭ 0 iК
EК
RК