Краткие теоретические сведения. Транзистор (полупроводниковый триод) представляет собой электронный прибор

Транзистор (полупроводниковый триод) представляет собой электронный прибор, основанный на взаимодействии двух расположенных близко друг от друга (на расстоянии нескольких микрометров) электронно-дырочных p-n -переходов.

Основным элементом транзистора является кристалл германия или кремния, в котором с помощью соответствующих примесей созданы три области (слоя) с различными типами проводимости. В германиевом транзисторе (Рисунок 10.1, а) обычно два крайних слоя обладают дырочной проводимостью (р-области), а внутренний слой имеет электронную проводимость (n -область), в соответствии с чем такой транзистор называется полупроводниковым триодом типа р-n-р. Условное обозначение транзистора типа р-п-р показано на рисунке 10.1, б. Кремниевые транзисторы чаще изготовляют в виде полупроводниковых триодов типа п-р-п, прин­ципиальная схема и условное изображение которых показаны на рисунке 10.2, а, б.

Средняя область (слой) транзистора независимо от типа является его базой Б или основанием, а крайние — эмиттером Э и коллектором К. Наличие трех слоев с различной проводимостью обусловливает на границах их раздела два p-n -перехода, характеризующихся динамическим равновесием.

Принцип действия полупроводниковых транзисторов независимо от их типа один и тот же. Разница в том, что полярность включения ис­точников питания для них противоположна (рис. 16.19). В соответствии с этим в транзисторе типа р-п-р коллекторный ток создается движением дырок, а в транзисторе типа п-р-п — движением электронов.

Рассмотрим принцип действия транзистора типа р-п-р (рис. 16.19, а).

Рисунок 16.19 Включение источников питания транзистора: а) типа типа р-n-р; б) типа п-р-п.

Разомкнем цепь эмиттера, а коллектор оставим под напряжением указанной полярности. Коллекторный переход, как видно из рисунка, находится под обратным напряжением, при этом через него протекает небольшой ток, образованный движением неосновных носителей. Этот начальный ток у германиевых транзисторов составляет десятки, а у кремниевых — единицы микроампер.

Замкнем цепь эмиттера. Эмиттерный переход окажется под прямым напряжением; Через него потечет прямой ток, образованный диффузией дырок в базу и диффузией электронов в эмиттер. Концентрация электронов в базе значительно меньше, чем концентрация дырок в эмиттере, поэтому ток через переход практически создается эмиттированием дырок в базу.

Так как толщина базы невелика, то дырки пройдут ее без рекомбинации и диффундируют в область коллектора, где, перемещаясь под действием коллекторного напряжения, создадут коллекторный ток.

Небольшая часть дырок, рекомбинировавших в базе, а также электроны, диффундирующие из базы в эмиттер, Создадут небольшой ток базы, примерно на два порядка меньший токов эмиттера и коллектора.

Таким образом, коллекторный ток и пропорциональное ему напряжение на R_Н почти полностью определяются количеством эмиттированных дырок, т. е. током эмиттера.

Отношение приращения тока коллектора к вызвавшему его приращению тока эмиттера при постоянном напряжении на коллекторе называется коэффициентом усиления по току

при U_K=const

В рассмотренной схеме включения коэффициент усиления транзистора по току меньше единицы (0,95—0,99).

Независимо от типа транзистора применяют три схемы его включения: с общей базой, с общим эмиттером и общим коллектором.

Схема включения транзистора с общей базой изображена на рисунке. Такая схема применяется на более высоких частотах, однако она имеет коэффициент усиления по току меньше единицы и малое входное сопротивление.

Включение транзистора по схеме с общей базой

Схема включения транзистора с общим коллектором (Рисунок 8.6) имеет большое входное и малое выходное сопротивления. Поэтому ее часто применяют в многокаскадных усилителях в качестве согласующего каскада и выходного каскада при работе на низкоомную нагрузку.

Включение транзистора по схеме с общим коллектором

Схема включения транзистора с общим эмиттером может быть использована для усиления сигнала по напряжению или мощности. Токи эмиттера и коллектора примерно равны, напряжение в цепи коллектора, а следовательно, и мощность могут в десятки раз превышать напряжение и мощность в цепи эмиттера. Такая схема характеризуется незначительным входным сопротивлением.

Включение транзистора по схеме с общим эмиттером

Основными характеристиками транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, являются статическая входная характеристика I_б(U_б) при U_K=const (Рисунок 8.8) и статическая выходная I_к(U_к) при I_б =const (Рисунок 8.9).

Входная характеристика определяет зависимость тока базы от напряжения на базе при неизменном напряжении на коллектореВходной характеристикой называется зависимость тока эмиттера от напряжения между эмиттером и базой при неизменном напряжении между коллектором и базой. Устанавливая различные значения напряжения между коллектором и базой ( U_K=const), можно получить семейство входных характеристик (Рисунок).

Выходной (коллекторной) характеристикой называется зависимость тока коллектора от напряжения на коллекторе и базой при постоянном токе базы. Задавая различные значения тока базы (I_б =const), получают семейство выходных характеристик (Рисунок).

Дата добавления: 2015-08-17