double arrow

Биполярные транзисторы. Транзисторами называются полупроводниковые приборы с двумя взаимодействующими n‑p‑переходами


1.2.1 Общие положения

Транзисторами называются полупроводниковые приборы с двумя взаимодействующими n‑p‑переходами. По чередованию переходов транзисторы бывают двух типов: p-n-p – транзисторы и n-p-n – транзисторы (рис. 11).

Средний слой транзистора называют базой (Б), один из крайних – эмиттером (Э), другой – коллектором (К). Стрелка в обозначении эмиттера показывает направление протекания положительного тока.

n-p-n - транзистор p-n-p - транзистор
Коллектор
База
Эмиттер
Коллектор
База
Эмиттер
Рис. 11. Структура биполярного транзистора n-р-n и р-n-р типа

В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения:
с общей базой (ОБ) – рис. 12,а; с общим эмиттером (ОЭ) – рис, 12,б; и с общим коллектором (ОК) – рис. 12. в.

Э
IЭ
IК
Б
Iб
К
Iб
IЭ
IК
IК
Iб
Э
IЭ
ОК
ОЭ
ОБ
UКЭ
UКЭ
UБЭ
UБ
UЭБ
UКБ
Вход
Выход
а)
в)
б)
Рис. 12. Схемы включения биполярного транзистора  

Наиболее часто применяется схема ОЭ, так как позволяет получить наибольший коэффициент усиления по мощности.




Схема ОК усиливает электрический ток и мощность, но не усиливает напряжение.

Схема ОБ обеспечивает усиление напряжения и мощности, но не усиливает ток.

Токи электродов транзистора связаны соотношением

IЭ= IБ + IК (1.8).

В транзисторе, включённом по схеме ОЭ, ток коллектора

IК·IЭ + IКЭО (1.9)

где α – коэффициент передачи тока эмиттера в коллектор (α=0,9,…;099);

IКЭО – обратный ток коллекторного перехода, в схеме ОЭ равен току коллектора при разомкнутом выводе базы (IБ = 0).

Подставив (1.8) в (1.9) получим

(1.10)

В выражении (1.10) – статический коэффициент передачи тока базы (в коллектор), т.е.

. (1.11)

Так как IКБО << IК и IКБО << IБ, то коэффициент передачи тока базы

. (1.12)

Статические вольт-амперные характеристики для схемы включения ОЭ представлены на рис. 13. На рис. 13. а изображены входные характеристики IБ = ƒ(Uбэ) при UКЭ = Const, на рис. 13. б – выходные IК = ƒ(UКЭ) при
IБ = Const.

На рис. 13,а показано построение характеристического треугольника для определения входного сопротивления транзистора в системе h – параметров

. (1.13)

На рис. 13,б показано определение коэффициент усиления транзистора. Коэффициент определяется через приращения токов базы и коллектора при постоянном напряжении UКЭ (на рисунке UКЭ = 5 В)

(1.14)

Для транзисторов малой мощности (РК < 300 мВт) этот параметр определяется при напряжении UКЭ = 5 В. Для транзисторов средней мощности (РК < 3 Вт) – при напряжении UКЭ = (10 ÷ 15) В.

IБ
UБЭ
UБЭ
IБ
UKЭ= 5 B
мВ
а)
б)
Рис. 13. Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора  
IБ6
IБ5
IБ4
IБ3
IБ2
IК
UKЭ
IК
IБ= IБ4IБ3
5 В



Определение выходной проводимости транзистора h22Э в системе h‑параметров показано на рис.14.

. (1.15)

IБ6
IБ5
IБ4
IБ3
IБ2
IК
UKЭ
UКЭ
IК
Рис.14. Определение выходной проводимости h22Э
Обратная выходной проводимости величина определяет дифференциальное сопротивление коллекторного перехода

(1.16)

Его значение находятся в пределах 10 ÷ 100 кОм.

Дифференциальное сопротивление перехода эмиттер–база rЭ зависит от постоянной составляющей тока эмиттера

(1.17)

Значение сопротивления гЭ лежит в пределах от единиц до десятков Ом.

Объёмное сопротивление базы

rб = h11э – (В + 1)∙rЭ, (1.18)

Обычно гб >> гЭ и для маломощных транзисторов составляет
(100 ÷ 500) Ом.

1.2.2 Система обозначения транзисторов

В основу системы положен буквенно-цифровой код.

Первый элемент (цифра или буква) обозначает исходный полупроводниковый материал аналогично диодам.

Второй элемент определяет подкласс прибора. Т –подкласс транзистор биполярный.



Третий – функциональные возможности транзистора – допустимую мощность рассеяния и граничную частоту.

Четвёртый – порядковый номер разработки технологического типа транзистора. Обозначается цифрами от 01 до 99 (в последнее время появились разработки с номерами от 101 до 999)

Пятый – обозначает дополнительные параметры транзистора в данной разработке. Они обозначают буквами русского алфавита

Например, транзистор КТ301А – кремниевый транзистор биполярный, высокочастотный, малой мощности, номер разработки 01, разновидности А.

Обозначение транзистора на принципиальных схемах нормировано и приведено на рис. 11 и 12. Направление стрелки эмиттера показывает положительное направление тока эмиттера.

Изображение транзистора с выводами можно поворачивать на 90 градусов. Стандарт разрешает не изображать окружность.

1.2.3 Допустимые электрические и тепловые параметры

Максимально допустимые напряжения это такие предельные напряжения, при которых транзистор не теряет своих электрических свойств. Превышение этих напряжений не допускается, т.к. может наступить электрический пробой р-n-переходов транзистора. В справочниках приводятся значения допустимых напряжений UКБmах, UКЭmах, UЭБmах.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора Pк.max – наибольшая мощность, рассеиваемая коллектором транзистора при температуре окружающей среды ТС (или корпуса TК).







Сейчас читают про: