3,БТ 2022

Содержание

Слайд 2

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 2

3. Биполярные транзисторы
3.1 Классификация

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 2 3.
и маркировка транзисторов

«Твердотельная электроника».
Курс лекций.

лекция3

Транзистором называется полупроводниковый преобразовательный прибор, способный усиливать мощность.

Слайд 3

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 3

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 3 «Твердотельная
лекций.

лекция3

I – материал полупроводника: Г или 1 – германий, К или 2– кремний, А или 3 – арсенид галлия, И или 4 – соединения индия.
II – тип транзистора по принципу действия: Т – биполярные, П – полевые.
III – три или четыре цифры – группа транзисторов по электрическим параметрам. Первая цифра показывает частотные свойства и мощность транзистора в соответствии с ниже приведённой таблицей.

МАРКИРОВКА:

IV – модификация транзистора
в 3-й группе.

Слайд 4

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 4

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 4 «Твердотельная
лекций.

3.2 Устройство биполярных транзисторов

лекция3


Рис. 1 Структура и условное графическое изображение биполярных транзисторов

Направление стрелки в транзисторе показывает направление протекающего тока.
Основной особенностью устройства биполярных транзисторов является неравномерность концентрации основных носителей зарядов в эмиттере, базе и коллекторе.

Рис. 2 Различие в концентрациях носителей заряда

Слайд 5

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 5

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 5 «Твердотельная
лекций.

лекция3

3.3 Принцип действия биполярных транзисторов

При работе транзистора в усилительном режиме эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт. Это достигается соответствующим включением источников питания.

Рис.3 Движение основных носителей заряда в БТ

Эффективность эмиттера оценивается коэффициентом инжекции:

(0.999);

.

Степень рекомбинации носителей зарядов в базе оценивается коэффициентом перехода носителей зарядов δ:

.

Слайд 6

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 6

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 6 «Твердотельная
лекций.

лекция3

Основное соотношение токов в транзисторе следующее:

;

где α – коэффициент передачи тока транзистора или коэффициент усиления по току:

.
Дырки из коллектора как неосновные носители зарядов будут переходить в базу,
образуя обратный ток коллектора Iкбо:

.

Инжекцией зарядов называется переход носителей зарядов из области, где они были основными в область, где они становятся неосновными.

Переход носителей зарядов из области, где они были не основными, в область, где они становятся основными, называется экстракцией зарядов.

Слайд 7

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 7

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 7 «Твердотельная
лекций.

лекция3

Рис.4 Схема включения БТ с общей базой

t

Рис. 5 Постоянная и переменная составляющие
эмиттерного тока

Показатели схемы с ОБ:
коэффициент усиления по току Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1])
входное сопротивление Rвхб=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.
Входное сопротивление для схемы с общей базой (рисунок 4) мало и составляет десятки Ом, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора. Недостатки схемы с общей базой:
схема не усиливает ток α<1
малое входное сопротивление
два разнополярных источника напряжения для питания.
Достоинства – хорошие температурные и частотные свойства.

3.4 Схема включения БТ с общей базой

Слайд 8

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 8

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 8 «Твердотельная
лекций.

лекция3

3.5 Схема включения БТ с общим эмиттером

Рис.6 Схема включения БТ с ОЭ

Достоинства схемы с общим эмиттером:
большой коэффициент усиления по току
большее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление
для питания схемы требуются два однополярных источника, что позволяет на практике обходиться одним источником питания.
Недостатки: худшие, чем у схемы с общей базой, температурные и частотные свойства. Однако за счёт преимуществ схема с ОЭ применяется наиболее часто.

Слайд 9

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 9

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 9 «Твердотельная
лекций.

лекция3

Рис.7 Схема включения БТ с ОК

3.6 Схема включения БТ с общим коллектором
(эмиттерный повторитель)

Так как входная цепь представляет собой закрытый коллекторный переход, входное сопротивление каскада по схеме ОК составляет десятки килоом, что является важным достоинством схемы. Выходное сопротивление схемы с ОК, наоборот, получается сравнительно небольшим, обычно единицы килоом или сотни Ом. Эти достоинства схемы с ОК побуждают использовать её для согласования различных устройств по входному сопротивлению.
Недостатком схемы является то, что она не усиливает напряжение – коэффициент усиления чуть меньше 1.

Слайд 10

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 10

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 10 «Твердотельная
лекций.

лекция3

3.7 Усилительные свойства БТ

Независимо от схемы включения, транзистор характеризуется
тремя коэффициентами усиления:

– по току;

– по напряжению;

– по мощности.

Слайд 11

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 11

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 11 «Твердотельная
лекций.

лекция3

Для схемы с ОБ:

Для схемы с ОК:

Для схемы с ОЭ:

Слайд 12

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 12

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 12 «Твердотельная
лекций.

лекция3

3.7 Статические характеристики БТ

Статические характеристики транзисторов бывают двух видов: входные и выходные.
Входная характеристика. Iвх = f(Uвх) при Uвых = const
Входная характеристика – это зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении.
Выходная характеристика. Iвых = f(Uвых) при Iвх = const
Выходная характеристика – это зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе.

Рис.8 Схема измерения статических характеристик
каскада с ОБ

Рис.9 Схема измерения статических характеристик
каскада с ОЭ

Слайд 13

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 13

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 13 «Твердотельная
лекций.

лекция3

Рис.10 Входные характеристики для схемы с ОБ (а) и схемы с ОЭ (б)

Рис.11 Выходные характеристики для схемы с ОБ и схемы с ОЭ

Слайд 14

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 14

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 14 «Твердотельная
лекций.

лекция3

Рис.12 БТ, включённый по схеме с ОЭ

3.7 Динамический режим работы БТ

Динамическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором в выходной цепи стоит нагрузочный резистор, за счёт которого изменение входного тока или напряжения будет вызывать изменение выходного напряжения.

– уравнение динамического режима работы БТ

Слайд 15

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 15

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 15 «Твердотельная
лекций.

лекция3

3.8 Динамические характеристики и понятие рабочей точки

Уравнение динамического режима является уравнением выходной динамической характеристики. Так как это уравнение линейное, выходная динамическая характеристика представляет собой прямую линию и строится на выходных статических характеристиках.

Рис.13 Выходные статические характеристики и нагрузочная прямая

Слайд 16

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 16

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 16 «Твердотельная
лекций.

лекция3

3.9 Режимы работы транзистора

Рис. 14 Режимы работы биполярного транзистора

I) Режим отсечки – это режим, при котором оба его
перехода закрыты (и эмиттерный и коллекторный). Ток
базы в этом случае равен нулю. Ток коллектора будет
равен обратному току. Уравнение динамического
режима будет иметь вид:
Произведение Iкбо ∙ Rк будет равно нулю. Значит,
Uкэ → Eк.

II) Режим насыщения – это режим, когда оба перехода – и эмиттерный, и коллекторный открыты, в транзисторе происходит свободный переход носителей зарядов, ток базы будет максимальный, ток коллектора будет равен току коллектора насыщения.
Произведение Iк.н ∙ Rк будет стремиться к Eк. Значит, Uкэ → 0.

III) Линейный режим – это режим, при котором эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт.

Слайд 17

Нижегородский государственный технический университет

Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»

слайд 17

«Твердотельная электроника».
Курс

Нижегородский государственный технический университет Кафедра «Теоретическая и общая электротехника» слайд 17 «Твердотельная
лекций.

лекция3

3.10 Ключевой режим работы транзистора

Ключевым режимом работы транзистора называется такой режим, при котором рабочая точка транзистора скачкообразно переходит из режима отсечки в режим насыщения и наоборот, минуя линейный режим.

Рис.15 Временные диаграммы входного и выходного напряжения в ключевом режиме работы БТ

Имя файла: 3,БТ-2022.pptx
Количество просмотров: 69
Количество скачиваний: 0