double arrow

Общие сведения о биполярных транзисторах

1

Исследование параметров транзисторов

Цель работы – исследование параметров транзистора и изучение его статических характеристик.

Приборы и материалы: транзисторы МП42Б, включенные по схемам с общей базой и с общим эмиттером, амперметры М2000, мультиметеры      DТ-832, прибор комбинированный Ц4311.

 

Теоретическая часть

Общие сведения о биполярных транзисторах

Транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. Если в транзисторе используются оба типа носителей – основные и неосновные, то его называют биполярным (БТ). БТ состоит из трех областей монокристаллического полупроводника с разным типом проводимости: эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К) (рисунок 1).

 

 

Э – эмиттер, Б – база, К - коллектор, W – толщина базы, ЭП – эмиттерный   переход, КП – коллекторный переход

Рисунок 1 - Схематическое изображение транзистора типа p-n-p

Область транзистора, расположенная между переходами, называется базой. Примыкающие к Б области чаще всего делают неодинаковыми. Одну из них изготовляют так, чтобы из нее наиболее эффективно происходила инжекция в Б, а другую – так, чтобы соответствующий переход наилучшим образом осуществлял экстракцию инжектированных носителей из Б. Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в Б, называют эмиттером. Область, основным назначением которой является экстракция носителей из Б, называют коллектором. Переход, который образуется на границе Э–Б, называется эмиттерным, а на границе Б–К – коллекторным. В зависимости от типа проводимости крайних слоев различают транзисторы p-n-р, называемые прямыми, и n-р-n, назывемые обратными.

Взаимодействие между р-п- переходами будет существовать, если толщина Б будет много меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда. В этом случае носители заряда, инжектированные через один из р-п- переходов при его смещении в прямом направлении, могут дойти до другого перехода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток. Таким образом, взаимодействие электрических переходов БТ проявляется в том, что ток одного из переходов может управлять током другого перехода.

 Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

- режим отсечки – оба p-n- перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идет сравнительно небольшой ток;

- режим насыщения – оба p-n- перехода открыты;

- активный режим – один из p-n переходов открыт, а другой закрыт.

В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причём транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы.

Если на Э–переходе напряжение прямое, а на К–переходе – обратное, то включение транзистора считают нормальным, при противоположной полярности – инверсным.

Часть Б, находящуюся между Э и К, через проходят носители заряда в активном режиме работы транзистора, называют активной частью (рисунок 2). Часть Б, расположенную между Э и выводом Б, называют пассивной, а ту часть, которая лежит за выводом Б, - периферической.

 

1 – Э; 2 – К; 3 – электрод к базовой области; 4 – активная часть Б; 5 - пассивная часть Б; 6 – периферическая часть Б

Рисунок 2 – Одна из структур реального транзистора

 

По характеру движения носителей тока в  Б различают диффузионные и дрейфовые БТ. Основные характеристики транзистора определяются в первую очередь процессами, происходящими в Б. В зависимости от распределения примесей в Б может присутствовать или отсутствовать электрическое поле. Если при отсутствии токов в Б существует электрическое поле, которое способствует движению неосновных носителей заряда от Э к К, то транзистор называют дрейфовым, если же поле в Б отсутствует – бездрейфовым (диффузионным).

В процессе диффузии через Б инжектированные неосновные носители рекомбинируют с основными носителями в Б. Для восполнения прорекомбинировавших основных носителей в Б через внешний контакт должно подойти такое же количество носителей. Таким образом, ток Б – это рекомбинационный ток.

Продиффундировавшие через Б без рекомбинации носители попадают в электрическое поле обратно смещенного коллекторного p-n- перехода и экстрагируются из Б в К. Таким образом, в БТ реализуются четыре физических процесса:

- инжекция из Э в Б;

- диффузия через Б;

- рекомбинация в Б;

- экстракция из Б в К.

По технологии изготовления транзисторы делятся на сплавные, планарные, а также диффузионно-сплавные, мезапланарные и эпитаксиально-планарные. Конструктивно БТ оформляются в металлических, пластмассовых или керамических корпусах.

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


1

Сейчас читают про: