2018-03-09
241
Полупроводниковый прибор, имеющий три электрода и два взаимодействующих между собой p–n - перехода, называется биполярным транзистором. Устройство, обозначение и включение биполярных транзисторов n–р–n и p–n–р - типа показано на Рис. 1
Термин «биполярный транзистор» означает устройство, в котором используются носители заряда двух видов: электроны и дырки.
Рис. 1 Устройство, условное обозначение и включение биполярных транзисторов в активном режиме.
Основными материалами для изготовления биполярных транзисторов служат кремний, германий и арсенид галлия. По технологии изготовления они делятся на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные.
Биполярные транзисторы – активные приборы, позволяющие усиливать, генерировать и преобразовывать электрические колебания в широком диапазоне частот и мощностей. В соответствии с этим их можно разделить на низкочастотные (до 3 МГц), среднечастотные (3–30 МГц), высокочастотные (30–300 МГц), сверхвысокочастотные (более 300 МГц). По мощности их можно разделить на маломощные (не более 0,3 Вт), средней мощности (0,3–1,5 Вт) и большой мощности (более 1,5 Вт).
В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общей точкой действия входного и выходного напряжений, различают три основные схемы включения БТ: схема с общим эмиттером, схема с общей базой и схема с общим коллектором, называемая также эмиттерным повторителем.
Принцип работы, характеристики и параметры биполярных транзисторов удобно рассматривать на примере широко используемой на практике схемы включения транзистора с общим эмиттером Рис. 2. Эта схема дает наибольшее усиление по току, напряжению и по мощности. На схеме показаны включенные в цепи базы источник питания 
с резистором 
для задания режима работы транзистора по постоянному току и источник питания 
цепи коллектора с нагрузочным резистором 
.
В зависимости от того, какие напряжения действуют на переходах, различают 3 режима работы транзистора:
1. активный режим работы или режим усиления, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном;
2. режим насыщения, когда оба перехода смещены в прямом направлении;
3. режим отсечки, когда оба перехода смещены в обратном направлении;
Рис. 2 Включение биполярного транзистора n–р–n - типа по схеме с общим эмиттером.
Принцип работы биполярного транзистора заключается в том, что незначительный по величине ток базы 
, возникающий при подаче прямого напряжения 
на переход эмиттер-база, вызывает значительные изменения тока эмиттера 
и тока коллектора 
. Это обусловлено сильной инжекцией электронов из эмиттера, которые втягиваются полем обратно смещенного коллекторного перехода. Ток коллектора при этом определяется выражением
где 
– статический коэффициент передачи тока базы, значительно превышающий по величине единицу.
Ток коллектора связан с напряжением на переходе база-эмиттер уравнением Эберса – Молла.
где 
– обратный ток коллекторного переходφа, Т – температурный потенциал, составляющий для кремния при температуре Т =300 К примерно 26 мВ.
Токи эмиттера, коллектора и базы транзистора связаны соотношением:
Зависимость между входными и выходными токами и напряжениями в транзисторах определяется семействами входных и выходных статических вольт - амперных характеристик Рис. 3.
Рис. 3 Входные (а) и выходные (б) ВАХ биполярного транзистора n–p–n -типа в схеме с общим эмиттером
Входные характеристики 
(Рис. 3, а) снимаются при постоянных выходных напряжениях коллектор-эмиттер 
= const. При = 0 характеристика идет из начала координат, так как при отсутствии напряжения отсутствует и ток. При > 0 характеристика сдвигается вправо на величину так называемого порогового напряжения 
, различающегося у германиевых и кремниевых транзисторов.
Семейство выходных ВАХ 
(Рис. 3, б) снимается при различных токах базы = const.
К основным предельным параметрам БТ относятся максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер 
, максимальный постоянный ток коллектора 
и максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе 
. При определенных применениях БТ необходимо учитывать и предельно допустимое значение обратного напряжения перехода эмиттер – база 
, также приводимое в справочных данных.
