Теоретические сведения. Биполярный транзистор (БПТ) – полупроводниковый трехэлектродный прибор

Биполярный транзистор (БПТ) – полупроводниковый трехэлектродный прибор, широко используемый для усиления, генерирования или преобразования электрических сигналов. Он представляет собой кристалл с трехслойной структурой p-n-p (рис. 1а) или n-p-n (рис. 1б), помещенный в герметический корпус с тремя выводами, каждый из которых связан с определенной областью кристалла. Одна из крайних областей транзистора называется эмиттером, другая – коллектором, а средняя область называется базой. Таким образом, в биполярном транзисторе имеются два p-n перехода: коллекторный П1 (между базой и коллектором) и эмиттерный П2 (между эмиттером и базой).

Рис. 1

Биполярные транзисторы появились первыми в семействе транзисторов, поэтому их часто называют просто транзисторами. Термин "биполярный" характеризует участие в работе транзистора носителей зарядов двух полярностей: электронов и дырок.

Условные обозначения p-n-p и n-p-n БТ приведены на рис. 2а и 2б соответственно.

Рис. 2

Транзистор является активным элементом, усиливающим мощность электрического сигнала. Это усиление происходит за счет потребления энергии внешних источников питания. Изменяя ток во входной цепи по определенному закону, можно получить усиленный сигнал на выходе той же формы. В зависимости от того, какой электрод является общим для входного и выходного сигналов, различают три схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). Эти схемы для транзистора типа p-n-p риведены на рис. 3. Для транзистора п-р-п в схемах изменяют лишь полярности напряжений и направление токов.

Рис. 3

Наиболее распространенной является схема с ОЭ, имеющая наибольшее усиление мощности. Схема с ОК (эмиттерный повторитель) используется, когда требуется обеспечить максимальное входное и минимальное выходное сопротивление усилительной схемы, при этом выходное напряжение приблизительно равно входному и происходит усиление только входного тока каскада. Схема с ОБ обладает более высокой температурной стабильностью и лучшими частотными свойствами.

Усилительные свойства характеризуются коэффициентом усиления по напряжению, равным отношению амплитуды выходного сигнала, к амплитуде входного:

. (1)

Так же значимыми параметрами являются входное и выходное сопротивления.

Для экспериментального определения входного сопротивления необходимо во входную цепь усилителя последовательно включить добавочное сопротивление R _доб. Это вызовет снижение выходного напряжения от U ₁ до U ₂. Тогда входное сопротивление возможно рассчитать как:

. (2)

Для определения выходного сопротивления необходимо подключить параллельно выходу усилителя сопротивление нагрузки R _н. Это так же вызовет снижение выходного напряжения от U ₁ до U ₂. Выходное сопротивление можно вычислить, используя соотношение:

. (3)

Дата добавления: 2015-12-07