Биполярные транзисторы

Сентябрь 14, 2022

Главная
Алгебра
Биполярные транзисторы

Содержание

2. Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов.
3. Представляет собой монокристалл полупроводника, в котором созданы три области с чередующимися типами электропроводности. На границах этих
4. Среднюю область транзистора, расположенную между электронно-дырочными переходами, называют базой (Б).
5. Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей заряда в базу, называют эмиттером (Э), а p–n-переход
6. Область транзистора, основным назначением которой является собирание, экстракция носителей заряда из базы, называют коллектором (К), а
7. В зависимости от типа электропроводности крайних слоев (эмиттера и коллектора) различают транзисторы p–n–p и n–p–n типа.
10. Физические процессы в биполярном транзисторе
11. ЭДС E1 подключается так, чтобы эмиттерный переход был смещен в прямом направлении, а ЭДС E2 должна
12. Не все носители, инжектированные из эмиттера в базу, достигают коллекторного перехода; часть из них рекомбинирует в
13. Для увеличения коэффициента передачи по току область базы делают тонкой (чтобы меньшее количество носителей рекомбинировало в
14. Схемы включения транзистора
17. Статические характеристики для схемы с общим эмиттером 1. Семейство входных статических характеристик представляет собой зависимость
18. При Uкэ = 0 эта характеристика представляет собой прямую ветвь вольт-амперной характеристики эмиттерного перехода. При этом
19. 2. Выходные статические характеристики представляют собой зависимости
20. При Iб = 0 эта характеристика представляет собой обратную ветвь вольт-амперной характеристики коллекторного перехода. При Iб
21. При больших значениях Uкэ характеристики идут значительно положе, так как практически все носители, инжектированные из эмиттера
22. Кроме того, по этой же причине несколько снижается базовый ток Iб , а поскольку характеристики снимаются
23. Биполярные транзисторы характеризуются h-параметрами. Входное сопротивление транзистора Коэффициент передачи по напряжению
24. Коэффициент усиления по току Выходная проводимость транзистора Численные значения h-параметров обычно составляют: h11 =103–104 Ом; h12
25. Режимы работы транзистора Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером.
26. При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы Iб. Ток коллектора Iк изменяется пропорционально току
27. Изменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора.
28. Линия нагрузки описывается уравнением: Наклон линии нагрузки определяется сопротивлением Rк .
29. В зависимости от тока базы Iб , протекающего во входной цепи транзистора, рабочая точка транзистора, определяющая
30. Зона отсечки характеризуется тем, что оба перехода транзистора –эмиттерный и коллекторный смещены в обратном направлении. Зоной
31. Динамические характеристики транзистора В большинстве случаев транзистор усиливает сигналы переменного тока, т. е. на вход транзистора
32. Смещение усиливаемого сигнала
33. Источник напряжения смещения создает во входной цепи транзистора постоянный по величине ток смещения I см .
34. Это можно сделать при помощи делителя напряжения R1 и R2 . Ток Iд , протекающий по
36. Характеристики транзистора, когда в его выходную цепь включают различные виды нагрузок, называют динамическими, а режимы, возникающие
38. Скачать презентацию

Слайд 2

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами, предназначенный для

усиления и генерирования электрических сигналов.

Слайд 3

Представляет собой монокристалл полупроводника, в котором созданы три области с чередующимися

типами электропроводности.
На границах этих областей возникают p-n-переходы.
От каждой области полупроводника сделаны токоотводы (омические контакты).

Слайд 4

Среднюю область транзистора, расположенную между электронно-дырочными переходами, называют базой (Б).

Слайд 5

Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей заряда в базу,

называют эмиттером (Э), а p–n-переход между базой и эмиттером – эмиттерным (ЭП).

Слайд 6

Область транзистора, основным назначением которой является собирание, экстракция носителей заряда из

базы, называют коллектором (К), а p–n-переход между базой и коллектором – коллекторным (КП).

Слайд 7

В зависимости от типа электропроводности крайних слоев (эмиттера и коллектора) различают

транзисторы p–n–p и n–p–n типа. В обоих типах транзисторов физические процессы аналогичны, они различаются только типом инжектируемых и экстрагируемых носителей и имеют одинаково широкое применение.

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Физические процессы в биполярном транзисторе

Слайд 11

ЭДС E1 подключается так, чтобы эмиттерный переход был смещен в прямом

направлении, а ЭДС E2 должна смещать коллекторный переход в обратном направлении.
Дырки из эмиттера будут инжектироваться в область базы, где они становятся уже неосновными носителями.
Затем будут переброшены через границу раздела в область коллектора (область р-типа), где дырки уже являются основными носителями.

Слайд 12

Не все носители, инжектированные из эмиттера в базу, достигают коллекторного перехода;

часть из них рекомбинирует в базе.
Поэтому ток коллектора Iк меньше тока эмиттера Iэ .
Отношение этих токов характеризует коэффициент передачи по току:

Слайд 13

Для увеличения коэффициента передачи по току
область базы делают тонкой (чтобы

меньшее количество носителей рекомбинировало в ней),
площадь коллекторного перехода делают больше площади эмиттерного перехода (чтобы улучшить процесс экстракции носителей из базы).
Удается достичь величины коэффициента передачи по току α = 0,95…0,99 и более.

Слайд 14

Схемы включения транзистора

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Статические характеристики для схемы с общим эмиттером
1. Семейство входных статических характеристик

представляет собой зависимость

Слайд 18

При Uкэ = 0 эта характеристика представляет собой прямую ветвь вольт-амперной

характеристики эмиттерного перехода. При этом коллекторный переход оказывается включенным в прямом направлении на напряжение источника E1.
При включении источника E2 (Uкэ < 0 ) характеристика пойдет несколько ниже предыдущей.

Слайд 19

2. Выходные статические характеристики представляют собой зависимости

Слайд 20

При Iб = 0 эта характеристика представляет собой обратную ветвь вольт-амперной

характеристики коллекторного перехода.
При Iб > 0 характеристики имеют большую крутизну в области малых значений Uкэ , т.к. при условии E2

Слайд 21

При больших значениях Uкэ характеристики идут значительно положе, так как практически

все носители, инжектированные из эмиттера в базу, принимают участие в образовании коллекторного тока и дальнейшее увеличение Uкэ не приводит к пропорциональному росту тока Iк .
Небольшой наклон характеристики все же имеется, так как с увеличением Uкэ увеличивается ширина коллекторного перехода, а ширина базовой области, уменьшается. Это приводит к уменьшению числа рекомбинаций инжектированных в базу носителей и, следовательно, к увеличению количества носителей, переброшенных в область коллектора.

Слайд 22

Кроме того, по этой же причине несколько снижается базовый ток Iб

, а поскольку характеристики снимаются при условии Iб = const , то при этом необходимо несколько увеличивать напряжение Uбэ , что приводит к некоторому возрастанию тока эмиттера Iэ и, следовательно, тока коллектора Iк .

Слайд 23

Биполярные транзисторы характеризуются h-параметрами.
Входное сопротивление транзистора
Коэффициент передачи по напряжению

Слайд 24

Коэффициент усиления по току
Выходная проводимость транзистора
Численные значения h-параметров обычно

составляют:
h11 =103–104 Ом; h12 =2·10 -4 – 2·10 -3; h21 =20–200; h22 =10 -5 – 10 -6 См.

Слайд 25

Режимы работы транзистора
Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с

общим эмиттером.

Слайд 26

При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы Iб. Ток

коллектора Iк изменяется пропорционально току базы:
Iк = βIб .

Слайд 27

Изменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора.

Слайд 28

Линия нагрузки описывается уравнением:
Наклон линии нагрузки определяется сопротивлением Rк .

Слайд 29

В зависимости от тока базы Iб , протекающего во входной цепи

транзистора, рабочая точка транзистора, определяющая его коллекторный ток и напряжение Uкэ , будет перемещаться вдоль линии нагрузки.

Слайд 30

Зона отсечки характеризуется тем, что оба перехода транзистора –эмиттерный и коллекторный

смещены в обратном направлении.
Зоной насыщения характеризуется тем, что оба перехода транзистора смещены в прямом направлении; ток коллектора достигает максимального значения и почти равен максимальному току источника коллекторного питания.
Промежуточное положение рабочей точки между зоной отсечки и зоной насыщения определяет работу транзистора в режиме усиления, а область, где она находится, называется активной областью. При работе в этой области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

Слайд 31

Динамические характеристики транзистора
В большинстве случаев транзистор усиливает сигналы переменного тока, т.

е. на вход транзистора подается знакопеременный сигнал. Но поскольку эмиттерный р–n-переход обладает вентильными свойствами, то через него пройдет только положительная полуволна входного сигнала, а отрицательная полуволна будет им срезана. Для того чтобы этого не было, чтобы усилить весь сигнал, во входную цепь транзистора вводят так называемое смещение.

Слайд 32

Смещение усиливаемого сигнала

Слайд 33

Источник напряжения смещения создает во входной цепи транзистора постоянный по величине

ток смещения I см . Для исключения влияния источника Eсм на источник входного сигнала в цепь вводится разделительный конденсатор C1 , который пропускает переменный входной сигнал, но не пропускает его постоянную составляющую. Для такой же цели служит выходной разделительный конденсатор C2.. Смещение может вводиться как при помощи отдельного источника Есм, так и с использованием для этой цели источника коллекторного питания Eк .

Слайд 34

Это можно сделать при помощи делителя напряжения R1 и R2 .

Ток Iд , протекающий по делителю напряжения R1- R2 под действием источника питания Eк , создает на резисторе R2 падение напряжения
UR2 = IдR2 ,
которое должно быть равно требуемой величине напряжения смещения Eсм .

Слайд 35

Слайд 36

Характеристики транзистора, когда в его выходную цепь включают различные виды нагрузок,

называют динамическими, а режимы, возникающие при этом, – динамическими режимами.