Биполярные транзисторы (лекция 3)

1. Тема урока Биполярные транзисторы

Цель урока:
«Сформировать
представление об устройстве
и
принципе
работы
биполярных транзисторов»
Биполярным
транзистором
называют
электропреобразовательный
прибор, состоящий из трех
областей с чередующимися
типами электропроводности,
пригодный для усиления
мощности.

2.

В биполярных транзисторах ток определяется
движением носителей заряда двух типов: электронов и дырок
(отсюда их название — биполярные транзисторы). В
биполярных транзисторах с помощью трехслойной
полупроводниковой
структуры
из
полупроводников
различной электропроводности создаются два р-n-перехода.
Возможны две трехслойные структуры с различным
чередованием участков с электронной и дырочной
электропроводностью: дырочная — электронная — дырочная
и электронная — дырочная — электронная. В соответствии с
чередованием участков с различной электропроводностью
все биполярные транзисторы подразделяют на два типа: р-п-р
и п-р-п .
Структура биполярных транзисторов типов р-п-р(а) и п-р-п(б).

3.

4.

У биполярных транзисторов средний
слой называют базой (Б), наружный слой,
являющийся источником носителей заряда
(электронов или дырок), который главным
образом
и
создает
ток
прибора,—
эмиттером (Э), другой наружный слой—
коллектором(К). Он принимает носители
заряда, поступающие от эмиттера.
На переход эмиттер—база напряжение Uэб подаётся в прямом
направлении, поэтому даже при небольших напряжениях в нем возникают
значительные токи. На переход коллектор—база напряжение Uкб подается в
обратном направлении. Оно обычно в несколько раз больше напряжения
между эмиттером и базой.

5. Принцип работы биполярного транзистора

Рассмотрим работу транзистора типа п-р-п. Транзистор типа р-п-р
работает аналогично, но на него подаются напряжения противоположной
полярности. Между коллектором и базой транзистора типа п-р-п приложено
положительное напряжение.
При подключении эмиттера к отрицательному зажиму источника
питания возникает эмиттерный ток Iэ. Так как внешнее напряжение
приложено к эмиттерному переходу в прямом направлении, электроны
преодолевают переход и попадают в область базы. База выполнена из рполупроводника, поэтому электроны являются для нее неосновными
носителями заряда.
Электроны, попавшие в область базы, частично
рекомбинируют с дырками базы. Однако базу
обычно
выполняют
очень
тонкой
из
рполупроводника
с
большимудельным
сопротивлением, поэтому концентрация дырок в
базе низкая и лишь немногие электроны, попавшие
в базу, рекомбинируют с ее дырками, образуя
базовый ток Iб. Большинство же электронов
вследствие теплового движения и под действием
поля коллектора достигают коллектора, образуя
составляющую коллекторного тока Iк .

6. Схемы включения транзистора

В рассмотренной схеме включения (рис. 1) базовый электрод
является общим для эмиттерной и коллекторной цепей. Такую схему
включения биполярного транзистора называют схемой с общей базой,
при этом эмиттерную цепь называют входной, а коллекторную—
выходной. Однако такую схему включения биполярного транзистора
применяют крайне редко. В качестве основной принята схема
включения, в которой общим электродом для входной и выходной
цепей является эмиттер. Это так называемая схема включения
биполярного транзистора с общим эмиттером (рис. 2). А схема где
общим электродом для входной и выходной цепей является коллектор
называется схемой с общим коллектором (рис. 3).
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3

7.

Режимы работы транзистора
1) Активный режим
2) Инверсный режим
3) Режим насыщения
4) Режим отсечки

8. Вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов.

Зависимость между током и напряжением во входной цепи
транзистора Iб=f1(Uбэ)
называют входной или базовой
характеристикой транзистора (рис.а). Зависимость тока коллектора
от напряжения между коллектором и эмиттером при фиксированных
значениях тока базы Iк=f2(Uкэ) Iб =const называют семейством
выходных (коллекторных) характеристик транзистора(рис.б).

9. Расчет h-параметров транзисторов

Для расчета и анализа устройств с биполярными транзисторами
используют так называемые h-параметры транзистора.
1) Входное сопротивление
U БЭ
h11э
I Б
U бэ В U бэ В
I б В I б В U const;
КЭ
2) Коэффициент обратной
связи по напряжению
U БЭ
h12 э
U КЭ
U бэ А U бэ А
U кэ
U кэ
I const;
Б

10.

Выходная характеристика
3) Коэффициент передачи
тока, коэффициент
усиления по току
I К
h21э
I Б
I к А I к А
I б I б
U const;
КЭ
4) Выходная проводимость
I К
h22э
U КЭ
I к ( В) I к ( В )
U кэ ( В) U кэ ( В ) I const;
Б

11.

Рабочая область характеристик транзистора
Для
предотвращения
перегрева
коллекторного
перехода
необходимо, чтобы выделяемая в нем мощность не превышала
некоторого максимального значения.
Рк=Iк * Uкэ ≤ Ркmax
Область, выделенная тремя ограничивающими кривыми, является
рабочей областью характеристик транзисторов.

12. Расставить полярность на транзисторе n-р-n для 4 режимов работы.