Биполярные транзисторы

Содержание

Слайд 2

Первый транзистор

Первый транзистор

Слайд 3

Первый транзистор 23 декабря 1947 года — американские физики Уильям Шокли

Первый транзистор 23 декабря 1947 года — американские физики Уильям Шокли (William Shockley),

Джон Бардин (John Bardeen) и Уолтер Браттейн (Walter Brattain). В 1956 году - Нобелевская премия в области физики. Название «транзистор» придумал их коллега Джон Пирс (John R. Pierce). Слово transistor образовано путем соединения двух терминов: transconductance (активная межэлектродная проводимость) и variable resistor или varistor (переменное сопротивление, варистор).
Слайд 4

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018 Биполярные транзисторы

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Биполярные транзисторы

Слайд 5

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Транзистор n-p-n типа
Схема

распределения токов

Эмиттер База Коллектор

Слайд 6

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Взаимосвязь токов

- коэффициент

передачи тока эмиттера α=0,95...0,99
Выходной ток транзистора:

IКБ0 - обратный ток

(1)

(2)

Слайд 7

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Ток в выводе

базы:

С учетом (1):

Поскольку IЭ>>IКБ0 , то

(3)

(4)

(5)

Слайд 8

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Ток базы:

(6)

С учетом

(5):

или:

Слайд 9

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Отсюда:

(7)

β - динамический

коэффициент передачи тока базы

(8)

Слайд 10

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Уменьшение коэффициентов α

и β с увеличением частоты
Слайд 11

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Режимы работы транзисторов
Нормальный

(активный) режим – эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный – в обратном.
Инверсный режим – коллекторный переход смещен в прямом направлении, эмиттерный – в обратном.
Слайд 12

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Режимы работы транзисторов
Режим

отсечки – оба перехода транзистора смещены в обратном направлении.
IК=IКБ0 IЭ≈0 IБ≈-IКБ0
Режим насыщения – оба перехода транзистора смещены в прямом направлении.
IKmax< αIЭ
Слайд 13

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Параметры, характеризующие транзистор

как усилительный элемент

Коэффициенты усиления:
по току kI=ΔIВЫХ/ΔIВХ
по напряжению kU= ΔUВЫХ/ΔU ВХ
по мощности kP=kI/kU= ΔPВЫХ/ΔPВХ
входное сопротивление RВХ=UВХ/IВХ
- выходное сопротивление RВЫХ= UВЫХ/ IВЫХ

Слайд 14

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Схемы включения транзисторов


Схема с общей базой (ОБ)
Слайд 15

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Схемы включения транзисторов


Схема с общей базой (ОБ)

kUб »1, так как RН »RВХб

Слайд 16

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Характеристики транзисторов Выходные характеристики

IК=f(UКБ) схема с ОБ n-p-n
Слайд 17

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Характеристики транзисторов Выходные характеристики

IК=f(UКБ) p-n-p схема с ОБ
Слайд 18

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Характеристики транзисторов Входные характеристики

IЭ=f(UЭБ) n-p-n схема с ОБ p-n-p
Слайд 19

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Схемы включения транзисторов


Схема с общим эмиттером (ОЭ)

n-p-n

Слайд 20

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Схемы включения транзисторов


Схема с общим эмиттером (ОЭ)

kUэ »1, так как RН »RВХб

Слайд 21

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Характеристики транзисторов Выходные характеристики

IК=f(UКЭ) n-p-n схема с ОЭ p-n-p
Слайд 22

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Характеристики транзисторов Входные характеристики

IБ=f(UБЭ) n-p-n схема с ОЭ p-n-p
Слайд 23

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Схемы включения транзисторов


Схема с общим коллектором (ОК)

n-p-n

Слайд 24

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Схемы включения транзисторов


Схема с общим коллектором (ОК)

т.е. kUк≈1

Слайд 25

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Схемы включения транзисторов


Схема с общим коллектором (ОК)
Слайд 26

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018 Влияние температуры на характеристики транзисторов

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Влияние температуры на

характеристики транзисторов
Слайд 27

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018 Составной транзистор (схема Дарлингтона)

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Составной транзистор
(схема Дарлингтона)

Слайд 28

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018 Составной транзистор (схема Дарлингтона)

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Составной транзистор
(схема Дарлингтона)

Слайд 29

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018 Составной транзистор (схема Дарлингтона)

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Составной транзистор
(схема Дарлингтона)

Слайд 30

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018 Транзистор как активный четырехполюсник

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Транзистор как активный

четырехполюсник
Слайд 31

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Система h-параметров

U1=h11ΔI1+h12 ΔU2
Δ

I2=h21ΔI1+h22 ΔU2
Слайд 32

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Система h-параметров

h11= ΔU1/ΔI1

при U2=const
h12= ΔU1/ΔU2 при I1=const
h21= ΔI2/ΔI1 при U2=const
h22= ΔI2/ΔU2 при I1=const
Слайд 33

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Система h-параметров

Для схемы

с ОЭ
I1=IБ I2=IК U1=UБЭ U2=UКЭ
ΔUБЭ=h11Э ΔIБ+h12ЭΔUКЭ
ΔIК=h21ЭΔIБ+h22ЭΔUКЭ
Слайд 34

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Система h-параметров для

схемы с ОЭ

Входное сопротивление
h11Э=ΔUБЭ/ ΔIБ при UКЭ=const
Коэффициент обратной связи по напряжению
h12Э= ΔUБЭ /ΔUКЭ при IБ=const

Коэффициент передачи тока
h21Э=ΔIК/ ΔIБ=β при UКЭ=const
Выходная проводимость
h22Э= ΔIК /ΔUКЭ при IБ=const

Слайд 35

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Связь h-параметров с

собственными параметрами транзистора

h11Э=rБ+rЭ/(1-α)
h12Э=rЭ/(rК(1-α))
h21Э= α/(1-α)=β
h22Э=1/(rК(1-α))

Слайд 36

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Система h-параметров

Для схемы

с ОБ
I1=IЭ I2=IК U1=UЭБ U2=UКБ
ΔUЭБ=h11Б ΔIЭ+h12БΔUКБ
ΔIК=h21БΔIЭ+h22БΔUКБ
Слайд 37

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Система h-параметров для

схемы с ОБ

Входное сопротивление
h11Б=ΔUЭБ/ ΔIЭ при UКБ=const
Коэффициент обратной связи по напряжению
h12Б= ΔUЭБ /ΔUКБ при IЭ=const

Слайд 38

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Система h-параметров для

схемы с ОБ

Коэффициент передачи тока
h21Б=ΔIК/ ΔIЭ=-α при UКБ=const
Выходная проводимость
h22Б= ΔIК /ΔUКБ при IЭ=const

Слайд 39

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Связь h-параметров с

собственными параметрами транзистора

h11Б=rЭ+rБ/(1-α)
h12Б=rБ/rК
h21Б= -α
h22Б=1/rК

Слайд 40

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

H-параметры для различных

схем включения транзисторов h11Б≈h11Э/(1+h21Э) h11К ≈h11Э h12Б≈h11Эh22Э/(1+h21Э) h12К ≈1/(1+h12Э) h21Б≈-h21Э/(1+h21Э) h21К ≈-(1+h21Э) h22Б≈h22Э/(1+h21Э) h22К ≈h22Э
Слайд 41

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Основные параметры биполярных

транзисторов Обратный ток коллектора IКБО- ток через коллекторный переход при заданном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера Обратный ток эмиттера IЭБО- ток через эмиттерный переход при заданном напряжении база-эмиттер и разомкнутом выводе коллектора
Слайд 42

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Основные параметры биполярных

транзисторов Входное сопротивление h11Б Коэффициент передачи тока h21Б Коэффициент обратной связи h12Б Выходная полная проводимость h22Б Предельная частота коэффициента передачи f h21Б
Слайд 43

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Основные параметры биполярных

транзисторов Емкость коллекторного перехода Ск Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода rэдиф Объемное сопротивление базы rб
Слайд 44

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Максимально допустимые параметры постоянное

напряжение коллектор-база Uкбmax постоянное напряжение коллектор-эмиттер Uкэmax постоянный ток коллектора Iкmax импульсный ток коллектора Iк.и.max рассеиваемая мощность без теплоотвода Pmax
Слайд 45

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Шумы транзистора
Тепловой шум
2.

Дробовой шум
3. Избыточные шумы
Слайд 46

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Классификация транзисторов
По

величине мощности, рассеиваемой коллектором
Малой мощности Рк<0.3 Вт
Средней мощности 0.33. Большой мощности Pк>1.5 Вт
Слайд 47

ХНУРЭ Факультет КИУ Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354 Биполярные транзисторы Весна 2018

ХНУРЭ Факультет КИУ
Кафедра ЭВМ тел. 70-21-354

Биполярные транзисторы Весна 2018

Классификация транзисторов
По максимальной

рабочей частоте
Низкочастотные fα<3 МГц
2. Среднечастотные 3 МГц3. Высокочастотные 30МГц4. Сверхвысокочастотные fα>300 МГц