Навигация
Самостоятельная нагрузка
1. Биполярный транзистор
Биполярный транзистор – трехэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают n-p-n и pnp транзисторы (n (negative) – электронный тип примесной проводимости, p (positive) – дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» – «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.
Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора – большая площадь p – n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.
Биполярный точечный транзистор был изобретен в 1947 году, в течение последующих лет он зарекомендовал себя как основной элемент для изготовления интегральных микросхем, использующих транзисторно-транзисторную, резисторно-транзисторную и диодно-транзисторную логику.
Устройство и принцип действия
Упрощенная схема поперечного разреза биполярного NPN транзистора
Первые транзисторы были изготовлены на основе германия. В настоящее время их изготавливают в основном из кремния и арсенида галлия. Последние транзисторы используются в схемах высокочастотных усилителей. Биполярный транзистор состоит из трех различным образом легированных полупроводниковых зон: эмиттера E, базы B и коллектора C. В зависимости от типа проводимости этих зон различают NPN (эмиттер − n-полупроводник, база − p-полупроводник, коллектор − n-полупроводник) и PNP транзисторы. К каждой из зон подведены проводящие контакты. База расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена из слаболегированного полупроводника, обладающего большим сопротивлением. Общая площадь контакта база-эмиттер значительно меньше площади контакта коллектор-база, поэтому биполярный транзистор общего вида является несимметричным устройством (невозможно путем изменения полярности подключения поменять местами эмиттер и коллектор и получить в результате абсолютно аналогичный исходному биполярный транзистор).
В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении. Для определённости рассмотрим n-p-n транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая p-n-p транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В n-p-n транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора[1]. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они – неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк). Коэффициент б, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = б Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента б 0.9 – 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен в = б / (1 − б) =(10..1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.
Простейшая наглядная схема устройства транзистора
Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база – в обратном (закрыт)
UЭБ>0; UКБ<0;
Инверсный активный режим
Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход – прямое.
Режим насыщения
Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).
Режим отсечки
В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).
Барьерный режим
В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмитерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет из себя диод, включенный последовательно с резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих схему элементов, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, неразборчивостью к параметрам транзисторов.
Обозначение биполярных транзисторов на схемах
Основные параметры:
– коэффициент передачи по току;
– входное сопротивление;
– выходная проводимость;
– обратный ток коллектор-эмиттер;
– время включения;
– предельная частота коэффициента передачи тока базы.
Технология изготовления транзисторов:
– эпитаксиально-планарная;
– сплавная;
– диффузионный;
– диффузионно-сплавной.
Применение транзисторов
– усилители, каскады усиления;
– генератор;
– модулятор;
– демодулятор (Детектор);
– инвертор Микросхемы на транзисторной логике.
Похожие работы
... достижение различных результатов по годам обучения в Вузе. Данный план отражает различные задачи, которые стоят перед студентами, зачисленными в разные медицинские группы. Планирование самостоятельных занятий физическими упражнениями направлено на достижение единой цели, которая стоит перед студентами всех медицинских групп, - сохранение хорошего здоровья, поддержание высоко уровня физической и ...
... самостоятельных занятий После определения цели подбираются направление использования средств физической культуры, а также формы самостоятельных занятий физическими упражнениями. Конкретные направления и организационные формы использования самостоятельных занятий зависят от пола, возраста, состояния здоровья, уровня физической и спортивной подготовленности занимающихся. Можно выделить ...
... изучения и анализа литературных данных и рекомендаций учителей физической культуры, были разработаны поурочные программы для самостоятельных занятий атлетизмом. ГЛАВА III ОБОСНОВАНИЕ СИЛОВОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ЗАНЯТИЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ ШКОЛЬНИКОВ СТАРШИХ КЛАССОВ 3.1. Исследование физического развития и физической подготовленности старшеклассников 3. 1.1. Определение показателя Эрисмана ...
... применяться варианты с возрастающей, волнообразной и т.п. интенсивностью. Применение этих вариантов интервальной нагрузки определяется требованиями физической и тактической подготовки на основе моделирования соревновательной деятельности. Повторный метод выполнения физической нагрузки сходен с интервальным в принципе чередования периодов высокой интенсивности с отдыхом. Отличие же заключается в ...
0 комментариев