Самостійна навантаження
1. Біполярний транзистор
Біполярний транзистор - трьохелектродний напівпровідниковий прилад, один з типів транзистора. Електроди підключені до трьох послідовно розташованим верствам напівпровідника з чергується типом домішкової провідності. За цим способом чергування розрізняють npn і pnp транзистори (n (negative) - електронний тип примесной провідності, p (positive) - дірковий). У біполярному транзисторі, в відміну від інших різновидів, основними носіями є і електрони, і дірки (від слова В«біВ» - В«дваВ»). Схематичний пристрій транзистора показано на другому малюнку.
Електрод, підключений до центрального шару, називають базою, електроди, підключені до зовнішніх шарах, називають колектором і емітером. На найпростішою схемою відмінності між колектором і емітером не видні. У дійсності ж головна відмінність колектора - велика площа p - n-переходу. Крім того, для роботи транзистора абсолютно необхідна мала товщина бази.
Біполярний точковий транзистор був винайдений в 1947 році, протягом наступних років він зарекомендував себе як основний елемент для виготовлення інтегральних мікросхем, що використовують транзисторних-транзисторную, Резисторно-транзисторную і діод-транзисторную логіку.
Пристрій і принцип дії
В
Спрощена схема поперечного розрізу біполярного NPN транзистора
Перші транзистори були виготовлені на основі германію. В даний час їх виготовляють в основному з кремнію і арсеніду галію. Останні транзистори використовуються в схемах високочастотних підсилювачів. Біполярний транзистор складається з трьох різним чином легованих напівпровідникових зон: емітера E, бази B і колектора C. Залежно від типу провідності цих зон розрізняють NPN (Емітер - n-напівпровідник, база - p-напівпровідник, колектор - n-напівпровідник) і PNP транзистори. До кожної із зон підведені провідні контакти. База розташована між емітером і колектором і виготовлена ​​з слабколегованих напівпровідника, що володіє великим опором. Загальна площа контакту база-емітер значно менше площі контакту колектор-база, тому біполярний транзистор загального вигляду є несиметричним пристроєм (неможливо шляхом зміни полярності підключення поміняти місцями емітер і колектор і отримати в результаті абсолютно аналогічний вихідного біполярний транзистор).
В активному режимі роботи транзистор включений так, що його емітерний перехід зміщений у прямому напрямку (відкритий), а колекторний перехід зміщений у зворотному напрямку. Для визначеності розглянемо npn транзистор, всі міркування повторюються абсолютно аналогічно для випадку pnp транзистора, із заміною слова В«ЕлектрониВ» на В«діркиВ», і навпаки, а також із заміною всіх напруг на протилежні за знаком. У npn транзисторі електрони, основні носії струму в емітері, проходять через відкритий перехід емітер-база (инжектируются) у область бази. Частина цих електронів рекомбінує з основними носіями заряду в базі (дірками), частина дифундує назад в емітер. Однак, через те що базу роблять дуже тонкою і порівняно слабко легованої, більша частина електронів, інжектованих з емітера, дифундує в область колектора [1]. Сильне електричне поле назад зміщеного колекторного переходу захоплює електрони (нагадаємо, що вони - неосновні носії в базі, тому для них перехід відкритий), і проносить їх у колектор. Струм колектора, таким чином, практично дорівнює струму емітера, за винятком невеликої втрати на рекомбінацію в базі, яка і утворює струм бази (Iе = Іб + Ік). Коефіцієнт б, зв'язуючий струм емітера і струм колектора (Ік = б Iе) називається коефіцієнтом передачі струму емітера. Чисельне значення коефіцієнта б 0.9 - 0.999. Чим більше коефіцієнт, тим ефективніше транзистор передає струм. Цей коефіцієнт мало залежить від напруги колектор-база і база-емітер. Тому в широкому діапазоні робочих напруг струм колектора пропорційний струму бази, коефіцієнт пропорційності дорівнює в = б/(1 - б) = (10 .. 1000). Таким чином, змінюючи малий струм бази, можна управляти значно більшим струмом колектора.
В
Найпростіша наочна схема пристрою транзистора
Перехід емітер-база включений в прямому напрямку (відкритий), а перехід колектор-база - у зворотному (закритий)
UЕБ> 0; UКБ <0;
Інверсний активний режим
Емітерний перехід має зворотне включення, а колекторний перехід - пряме.
Режим насичення
Обидва p-n переходу зміщені в прямому напрямі (обидва відкриті).
Режим відсічення
У даному режимі обидва pn переходу приладу зміщені у зворотному напрямку (обидва закриті).
Бар'єрний режим
У даному режимі база транзистора по постійному струму з'єднана накоротко або через невеликий резистор з його колектором, а в колекторний або в емітерних ланцюг транзистора включається резистор, що задає струм через транзистор. У такому включенні транзистор...
