Биполярные и униполярные транзисторы

Полупроводниковые диоды.

Полупроводниковым диодом называют электропреобразователь-ный прибор с двумя выводами, использующий свойства ЭДП. Раз-личают плоскостные и точечные полупроводниковые диоды. В пло-скостных диодах граница между областями полупроводника пред-ставляет собой плоскость соприкосновения, в точечных диодах по-лупроводник контактирует с металлической иглой (ЭДП полупро-водник – металл).

Промышленность выпускает следующие типы полупроводнико-вых диодов.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования пе-ременного тока в постоянный. В качестве основных материалов ис-пользуются кремний и германий. Прямое напряжение и рабочая те-мпература кремниевых диодов выше, чем германиевых. Частотные характеристики лучше у германиевых диодов. Диапазон прямых то-ков и допустимых обратных напряжений диодов весьма широк.

Светодиоды – приборы, которые излучают свет при прохожде-нии через них прямого тока.

Высокочастотные диоды предназначены для использования в качестве ключевых элементов в импульсных схемах. Для диода сос-тояние «включено» соответствует прямому смещению р – п – пере-хода, состояние «выключено» - обратному. Слабая зависимость напряжения от тока в области электрического пробоя используется для стабилизации напряжения с помощью полупроводниковых диодов – стабилитронов. Основным параметром этих диодов является напряжение стабилизации.

Туннельные диоды используются в схемах генераторов и усили-телей СВЧ-диапазона, в быстродействующих ключевых и импульс-ных схемах.

Фотодиоды используются в качестве приемников светового из-лучения. Очень широко используется комбинация светодиод – фо-тодиод, конструктивно объединенная в одном приборе, называемом оптроном или оптопарой, и служит для идеальной гальванической развязки управляющих и нагрузочных цепей.

Условные графические обозначения диодов и их разновидностей:

Биполярный транзистор (БТ) – полупроводниковый прибор, при-нцип действия которого основан на взаимодействии близко распо-ложенных ЭДП. На рисунке приведена схематическая структура би-полярного транзистора типа р – п – р.

Эмиттер (Э) – это область с высокой концентраци-ей положительных носителей заряда - дырок, база (Б) –область между эмиттером и коллектором. Коллектор (К) – область, в которой собирается большинство носителей заряда из базы. Переход, который образуется на границе областей эмиттер - база, называют эмиттерным, а на границе база – коллектор называется коллектор-ным. Площадь коллекторного перехода в несколько раз больше площади эмиттерного перехода. Классификация БТ производится по: материалу полупроводника (германиевые, кремниевые, на осно-ве арсенида галлия), по порядку следования областей (р–п–р - и п–р–п - транзисторы), механизму движения не основных носителей заряда в базе (дрейфовые и диффузионные), мощности (малой, средней и большой) и частоте (низкой, средней, высокой и сверхвысокой частоты).

С приложением к эмиттерно-базовому переходу прямого напря-жения UЭ происходит инжекция дырок из эмиттера в базу и элект-ронов из базы в эмиттер. Ввиду того, что эмиттер легирован намно-го сильнее базы, поток инжектированных дырок будет намного пре-вышать поток электронов. Инжектированные в базу дырки будут перемещаться к коллектору. Возникающий при этом коллекторный ток IК немного меньше тока эмиттера IЭ. При подключении в цепь коллектора сопротивления нагрузки RН относительно малое изме-нение напряжения на эмиттере будет вызывать большое изменение напряжения на сопротивлении нагрузки. Таким образом, транзистор дает усиление по мощности.

В зависимости от того, какой электрод является общим для вход-ной и выходной цепей, различают три схемы включения транзисто-ров: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим кол-лектором (ОК).

Принцип работы транзистора для всех схем включения одинаков.

Транзистор, также как и любой электронный прибор, характери-зуется предельными режимами, превышение которых приводит к нарушению работы прибора и выходу его из строя. Максимально допустимые напряжения ограничиваются пробивными напряжени-ями соответствующих переходов; максимально допустимые мощно-сть и ток ограничиваются максимально допустимой температурой коллекторного перехода, не приводящей к тепловому пробою.

Основными параметрами транзистора являются коэффициенты передачи токов:

- α = IK / IЭ – коэффициент передачи эмиттерного тока в коллектор равный от 0,9 до 0,99

- β = IK / IБ – коэффициент передачи базового тока в коллектор равный от 10 до 1000.