Биполярные транзисторы (лекция 4)

Содержание лекции
Определение биполярного транзистора
Режимы работы
Схемы включения БТ

р-п переход без внешнего напряжения

Прямое включение р-п перехода

Обратное включение р-п перехода
При включении p-n перехода в обратном направлении внешнее обратное напряжение Uобр создает электрическое поле, совпадающее по направлению диффузионным, что приводит к росту потенциального барьера на величину Uобр . Это сопровождается увеличением ширины запирающего слоя,

Инжекция и экстракция
Процесс введения носителей зарядов через р-п переход при понижении потенциального барьера в область, где эти носители являются неосновными называется инжекцией
Процесс отвода неосновных носителей заряда в смежную область через р-п переход, когда на него подано обратное напряжение, называется экстракцией.

Биполярные транзисторы
Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с двумя р-п переходами и тремя выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.

Эмиттер − область, сильно легированная носителями, из этой области носители должны быть инжектированы в соседнюю область − базу.
База − область в поперечном сечении, гораздо меньшая, чем две другие и, кроме того, очень слабо легированная носителями.
Коллектор − область, куда должны быть втянуты носители из базы, впрыснутые туда из эмиттера (явление экстракции). Коллектор легируется носителями гораздо слабее, чем эмиттер.
Переход между базой и эмиттером называется эмиттерным (ЭП), а между базой и коллектором − коллекторным (КП). Каждый из переходов может быть включен либо в прямом, либо в обратном направлении, то есть переходы равноправны и режим работы транзистора будет зависеть от способа его включения. В соответствии с этим различают четыре способа включения или четыре режима работы транзистора.

Активный режим
. Активный (или режим усиления) − нормальное включение, при котором на эмиттерный переход подается прямое напряжение, а на коллекторный − обратное. В активном режиме коэффициент передачи тока эмиттера .

Инверсный режим
2. Инверсный ( На эмиттерный переход подается обратное напряжение, а на коллекторный − прямое. В этом режиме коэффициент передачи тока коллектора заметно меньше коэффициента передачи тока эмиттера при нормальном включении

Режим насыщения
Режим насыщения На обоих переходах действуют прямые напряжения, и таким образом транзистор работает в режиме двойной инжекции (в базу поступают носители и из эмиттера, и из коллектора).

Режим отсечки
Режим отсечки На обоих переходах действуют обратные напряжения, транзистор заперт и через переходы текут лишь токи неосновных носителей.

Наиболее распространенным является активный режим
Наиболее распространенным является активный режим когда на эмиттерный переход подается прямое, а на коллекторный − обратное напряжения. При этом через переходы текут примерно одинаковые токи, но эмиттерный ток течет через прямосмещенный переход с малым сопротивлением и под действием малого напряжения (доли вольта),
а коллекторный ток − через обратносмещенный переход с большим сопротивлением и под действием большого напряжения (десятки, сотни вольт). Этот факт и создает принципиальную возможность использования транзистора в качестве усилителя электрических колебаний (преобразователя мощности).

Схемы включения биполярных транзисторов
Существует три схемы включения биполярных транзисторов:
с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК). Электрод, который будет общим для входной и выходной цепей усилителя, определяет название схемы включения транзистора.
В схеме включения транзистора с ОБ (рис. 2.4, а) входным током будет ток эмиттера, а выходным − ток коллектора, следовательно, усиления тока в такой схеме не происходит. Передача тока эмиттера в цепь коллектора оценивается статическим коэффициентом передачи тока эмиттера «α»:

Схема с общей базой
В схеме включения транзистора с ОБ входным током будет ток эмиттера, а выходным − ток коллектора, следовательно, усиления тока в такой схеме не происходит.

Схема с общим эмиттером
Схемы включения транзистора с ОЭ и с ОК − это схемы с базовым управлением: выходной ток следует за всеми изменениями входного базового тока. В схеме с ОЭ выходным током является ток коллектора, а в схеме с ОК − ток эмиттера. Во всех схемах включения (ОБ, ОЭ, ОК) источники постоянного напряжения обеспечивают режимы работы транзисторов по постоянному току , то есть необходимые начальные значения напряжений и токов.

Схема с общим коллектором
При отсутствии на входе источников переменного сигнала режим, в котором находится транзистор, принято называть режимом покоя, а токи и напряжения − параметрами покоя ( токи покоя, напряжения покоя).
Усилительные свойства транзистора по току в схемах с ОЭ и с ОК оцениваются с помощью интегрального коэффициента передачи тока
базы β :

Подведение итогов занятия
Контрольные вопросы:
1. В каком направлении включается эмиттерный переход биполярного транзистора в усилительном режиме?
А) эммитерный - в обратном коллекторный - в прямом.
В) эммитерный - в прямом коллекторный - в обратном.
С) оба перехода в прямом.
Д) оба перехода в обратном.
2. Что называют эмиттером?
А) область, основными носителями которой являются "+" ионы.
В) крайняя область, примыкающая к n -р переходу, включаемому в прямом направлении, являющаяся источником носителей тока.
С) область основными носителями, которой являются "-" ионы.
Д) область, примыкающая к n -р переходу, включаемому в обратном направлении.
3. Какое включение р – n перехода называются прямым ?
А) «-» источника к Р области, «+» - к n области
В) «+» источника к Р, а «-» - к n области
С) «-» к Р, «+» - к n области
Д) «-» к Р, «-» к n области