Инверсный режим работы биполярного транзистора: Режимы работы и схемы включения биполярных транзисторов

Содержание

Режимы работы и схемы включения биполярных транзисторов

 

Анализируя возможность использования биполярных транзисторов для усиления электрических сигналов, мы ограничивались только одним частным случаем подачи на электроды транзистора определенных напряжений и не рассматривали некоторые достаточно важные физические процессы в полупроводнике. Но помимо уже описанной ситуации возможны и другие, приводящие, например, к протеканию в \(n\)-\(p\)-\(n\)-структуре тока не от коллектора к эмиттеру, а, наоборот, от эмиттера к коллектору и т.п. В общем случае для биполярного транзистора возможны четыре устойчивых состояния (режима). Они отличаются друг от друга тем, в каком состоянии (прямое или обратное смещение) находятся эмиттерный и коллекторный переходы транзистора. Приведем их полное описание.

Активный режим — соответствует случаю, рассмотренному при анализе усилительных свойств транзистора. В этом режиме прямосмещенным оказывается эмиттерный переход, а на коллекторном присутствует обратное напряжение. Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Поэтому часто такой режим называют

основным или нормальным.

Инверсный режим — полностью противоположен активному режиму, т.е. обратносмещенным является эмиттерный переход, а прямосмещенным — коллекторный. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. Однако из-за конструктивных различий между областями коллектора и эмиттера усилительные свойства транзистора в инверсном режиме проявляются гораздо хуже, чем в режиме активном. Поэтому на практике инверсный режим практически не используется.

Режим насыщения (режим двойной инжекции) — оба перехода транзистора находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток транзистора не может управляться его входным током, т.е. усиление сигналов невозможно. Режим насыщения используется в ключевых схемах, где в задачу транзисторов входит не усиление сигналов, а замыкание/размыкание разнообразных электрических цепей.

Режим отсечки

— к обоим переходам подведены обратные напряжения. Такой режим также используется в ключевых схемах. Поскольку в нем выходной ток транзистора практически равен нулю, то он соответвует размыканию транзисторного ключа.

Заметим, что кроме названных основных рабочих режимов в транзисторе возможен режим пробоя на различных переходах. Обычно он возникает только в случае аварии и не используется в работе, однако существуют специальные лавинные биполярные транзисторы, в которых режим пробоя является как раз основным рабочим режимом.

Помимо режима работы для эксплуатации биполярных транзисторов имеет значение то, каким образом транзистор включен в каскад усиления (как поданы питающие напряжения на его электроды, в какие цепи включены нагрузка и источник сигнала). Различают три основных способа (рис. 1.3): схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК) и схема с общей базой (ОБ).

 

Рис. 1.3. Схемы включения биполярных транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Инверсный режим работы транзистора

У транзистора между эмиттерным и коллекторным переходами нет принципиальных различий. Поэтому транзистор допускает инверсное включение, при котором коллектор выполняет роль эмиттера и наоборот (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Инверсное включение транзистора

При инверсном включении улучшаются параметры транзистора:

уменьшается по модулю остаточное напряжение Uкэ  в режиме насыщения, что очень важно для транзисторных ключей, работающих в режимах малых токов;

уменьшается обратный ток Iэо в режиме отсечки.

Вместе с тем из-за не симметрии эмиттерного и коллекторного переходов уменьшается коэффициент усиления тока β. Это вызвано различием площадей, указанных p-n-переходов.

Статические характеристики инверсного режима подобны соответствующим характеристикам нормального режима.

Возможность прямого и инверсного включений транзистора позволяет упростить ряд устройств.

3.2.6. Максимально допустимые параметры транзистора

Превышение максимально допустимых параметров прибора приводит к нарушению режима нормальной работы, а часто и выводит его из строя.

Основными   максимально  допустимыми            параметрами транзистора являются:

а)         максимально  допустимый   ток      коллекторного           перехода

max

к

, причѐм максимально допустимый ток коллектора в режиме

насыщения     горазда           больше            максимально  допустимого  тока коллектора в режиме усиления;

б) максимально допустимое напряжение между коллектором

max

и эмиттером транзистора

Uкэ     ;

в)         максимально  допустимая    мощность,      рассеиваемая

max

коллекторным переходом Pк           ;

база

г) максимально допустимое напряжение перехода эмиттер

max

эб        ;

д) максимально допустимое напряжение между коллектором

Umax

и базой

кб        .

На рис. 3.7,в показано семейство статических выходных характеристик с нанесенными на них границами максимально допустимых   режимов. Линия максимально допустимой мощности

определяется выражением:

max

I           к

к          .

кэ

Область          гарантированной      надежной       работы            транзистора располагается ниже границы, очерченной штриховкой;

е)         диапазон        рабочих          температур:    для      германиевых транзисторов (-600…+250), для кремниевых (-1000…+1200).

3.3. Полевые транзисторы

В полевых транзисторах (ПТ) управление выходным током осуществляется электрическим полем, создаваемым внешним входным напряжением, а не током, как в биполярных транзисторах.

С другой стороны, работа ПТ основана на использовании носителей заряда одного знака: только дырок или только электронов, поэтому такие транзисторы называют униполярными.

Существуют два основных вида ПТ:

полевые транзисторы с p-n-переходом;

полевые транзисторы с изолированным затвором, которые иначе называют МДП транзисторы или МОП транзисторы.

Каждый из этих двух видов ПТ может быть n-канальным и

p-канальным.

Материал взят из книги Полупроводниковые приборы в системах транспортной телематики (Асмолов, Г.И.)

Инверсный режим - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Инверсный режим

Cтраница 3

He зависит от напряжения, так как зависит от процесса диффузии в базе МЭТ, работающего в инверсном режиме. При 4х - - вхтах напряжение на эмиттерном переходе МЭТ UMmax & - UB становится равным предельно допустимому.  [31]

Контактная система путевых выключателей ВПК-ПАО, ВПК-НА1, ВПК-ПВО, ВПК-11Б1, ВПК-12АО, ВПК-12А1 работает в инверсном режиме. Таким образом, контакт з в исходном положении аппарата становится р контактом, а р - з контактом.  [32]

На рис. 6.59, б приведена схема ключа на пар; биполярных транзисторов Т, Тг в инверсном режиме

. При строго идентичных транзисторах оно равно нулю, Погрешности такого ключа аналогичны погрешностям диодного ключа.  [33]

При напряжениях, соответствующих логическим единицам 1, на всех четырех входах Uml Еа и транзистор FT находится в инверсном режиме работы, при котором эмиттерный и коллекторный переходы меняются местами: управляющим становится коллекторный переход и общий ток эмиттеров / k / 6 н / к.  [34]

Это дает возможность уменьшить остаточные напряжения на замкнутом ключе, что видно из ( 4 - 93) j куда для инверсного режима вместо а надо поставить ан и учесть, что а аи.  [35]

Остаточное напряжение, соответствующее Ik О, можно существенно снизить, если в момент перехода коммутируемого тока через нуль транзистор будет работать в инверсном режиме. Для этого достаточно поменять местами выводы коллектора и эмиттера транзистора.

Причина этого явления состоит в том, что в инверсной схеме включения выходным током является ток эмиттера, который мало ототчается от тока коллектора.  [37]

В то же время необходимо отметить специфические особенности И2Л - элемента, предъявляющие дополнительные требования к технологическому процессу формирования активной структуры инжекционных транзисторов, к ним можно отнести инверсный режим работы п - р - n - транзисторов и многоколлекторную конструкцию элемента.  [38]

Модель предусматривает не только режим нормального включения транзистора, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллектор собирает носителей заряда, прошедших через область базы, но и инверсный режим, когда состояние переходов противоположно указанному.  [40]

В модели транзистора ( рис. 2.36) элементы HCN и SN отражают нормальный режим его работы и связаны с инжекцией носителей из эмиттера, а элементы На и S / -

инверсный режим и связаны с инжекцией носителей из коллектора.  [41]

Диффузионная емкость коллекторного перехода Ско, определяемая как отношение приращения заряда дырок в базе к приращению напряжения t / кв, приложенного к переходу, имеет существенное значение при работе транзистора в инверсном режиме или в режиме насыщения. В активном режиме емкость Ски значительно меньше диффузионной емкости эмиттерного перехода, так как изменение напряжения С / КБ не приводит к изменению заряда инжектируемых носителей, как это происходит в эмиттерном переходе. Величина заряда в базе вблизи коллекторного перехода изменяется лишь вследствие модуляции ширины базы.  [42]

Кроме рассмотренного выше, БТ может работать в следующих режимах: отсечки, когда оба перехода находятся под действием обратных напряжений; насыщения, когда оба перехода находятся под действием прямых напряжений; инверсном режиме, когда к эмиттерному переходу приложено запирающее напряжение, а к коллекторному переходу - отпирающее.

Последний режим часто встречается при работе БТ в качестве ключа разнополярных-электрических сигналов.  [43]

Кроме рассмотренного выше, БТ может работать в следующих режимах: отсечки, когда ооа перехода находятся под действием обратных напряжений; насыщения, когда оба перехода находятся под действием прямых напряжений; инверсном режиме, когда к эмиттерному переходу приложено запирающее напряжение, а к коллекторному переходу - отпирающее. Последний режим часто встречается при работе БТ в качестве ключа разнополярных-электрических сигналов.  [44]

Если на все входы элемента ( эмиттеры транзистора Тм) поданы сигналы 1, соответствующие здесь высокому положительному уровню потенциала ( см. рис. 6.4, б), то все транзисторные структуры, образующие многоэмиттерный транзистор, работают в активном инверсном режиме.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

Режим отсечки и насыщения транзистора

В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы:

  • o Режим отсечки (cut off mode).
  • o Активный режим (active mode).
  • o Режим насыщения (saturation mode).
  • o Инверсный ражим (reverse mode ).

Когда напряжение база-эмиттер ниже, чем 0.6V-0.7V, PN-переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор как бы заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

В активном режиме напряжение на базе достаточное, для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером открылся. В этом состоянии у транзистора присутствуют токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Иногда ток базы может оказаться слишком большим. В результате мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы.

В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».

Кроме этих режимов существует ещё инверсный режим, который используется очень редко.

Когда напряжение между базой и эмиттером ниже, чем 0.6V – 0.7V, то p-n переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора практически отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

В активном режиме на базу подано напряжение, достаточное для того чтобы p-n переход между базой и эмиттером открылся. Возникают токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Если увеличивать ток базы, то может наступить такой момент, когда ток коллектора перестанет увеличиваться, т.к. транзистор полностью откроется, и ток будет определяться только напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки в цепи коллектора. Транзистор достигает режима насыщения. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечиваться источником питания при данном сопротивлении нагрузки, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы. В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен». Все эти режимы можно разъяснить с помощью выходных характеристик транзистора.

Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис. 4.14). При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы Iб . Ток коллектора Iк изменяется пропорционально току базы:

Рис. 4.14. Схема усилительного каскада (рисунок выполнен авторами)

Изменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора (рис. 4.15). На оси абсцисс отложим отрезок, равный ЕК – напряжению источника питания коллекторной цепи, а на оси ординат отложим отрезок, соответствующий максимально возможному току в цепи этого источника:

Между этими точками проведем прямую линию, которая называется линией нагрузки и описывается уравнением:

Где UКЭ – напряжение между коллектором и эмиттером транзистора; RК – сопротивление нагрузки в коллекторной цепи.

Рис. 4.15. Режимы работы биполярного транзистора (рисунок выполнен авторами)

Из (4.5.3) следует, что

И, следовательно, наклон линии нагрузки определяется сопротивлением RК. Из рис. 4.15 следует, что 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 от самого нижнего положения (точки 1, определяемой пересечением линии нагрузки с выходной характеристикой при Iб=0), до точки 2, определяемой пересечением линии нагрузки с начальным крутовозрастающим участком выходных характеристик.

Зона, расположенная между осью абсцисс и начальной выходной характеристикой, соответствующей Iб=0, называется зоной отсечки и характеризуется тем, что оба перехода транзистора – эмиттерный и коллекторный смещены в обратном направлении. Коллекторный ток при этом представляет собой обратный ток коллекторного перехода – IК0, который очень мал и поэтому почти все напряжение источника питания EК падает между эмиттером и коллектором закрытого транзистора:

А падение напряжения на нагрузке очень мало и равно:

Говорят, что в этом случае транзистор работает в режиме отсечки. Поскольку в этом режиме ток, протекающий по нагрузке исчезающе мал, а почти все напряжение источника питания приложено к закрытому транзистору, то в этом режиме транзистор можно представить в виде разомкнутого ключа.

Если теперь увеличивать базовый ток Iб, то рабочая точка будет перемещаться вдоль линии нагрузки, пока не достигнет точки 2. Базовый ток, соответствующий характеристике, проходящей через точку 2, называется током базы насыщения Iб нас. Здесь транзистор входит в режим насыщения и дальнейшее увеличение базового тока не приведет к увеличению коллекторного тока IК. Зона между осью ординат и круто изменяющимся участком выходных характеристик называется зоной насыщения. В этом случае оба перехода транзистора смещены в прямом направлении; ток коллектора достигает максимального значения и почти равен максимальному току источника коллекторного питания:

а напряжение между коллектором и эмиттером открытого транзистора оказывается очень маленьким. Поэтому в режиме насыщения транзистор можно представить в виде замкнутого ключа.

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 (Петрович В. П., 2008).

Биполярный транзистор — электронный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Транзистор называется биполярный, поскольку в работе прибора одновременно участвуют два типа носителей заряда – электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.

Принцип работы обоих типов транзисторов похож на работу водяного крана, который регулирует водяной поток, только через транзистор проходит поток электронов. У биполярных транзисторов через прибор проходят два тока — основной «большой» ток, и управляющий «маленький» ток. Мощность основного тока зависит от мощности управляющего. У полевых транзисторов через прибор проходит только один ток, мощность которого зависит от электромагнитного поля. В данной статье рассмотрим подробнее работу биполярного транзистора.

Устройство биполярного транзистора.

Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника и двух PN-переходов. Различают PNP и NPN транзисторы по типу чередования дырочной и электронной проводимостей. Это похоже на два диода, соединенных лицом к лицу или наоборот.

У биполярного транзистора три контакта (электрода). Контакт, выходящий из центрального слоя, называется база (base). Крайние электроды носят названия коллектор и эмиттер (collector и emitter). Прослойка базы очень тонкая относительно коллектора и эмиттера. В дополнение к этому, области полупроводников по краям транзистора несимметричны. Слой полупроводника со стороны коллектора немного толще, чем со стороны эмиттера. Это необходимо для правильной работы транзистора.

Работа биполярного транзистора.

Рассмотрим физические процессы, происходящие во время работы биполярного транзистора. Для примера возьмем модель NPN. Принцип работы транзистора PNP аналогичен, только полярность напряжения между коллектором и эмиттером будет противоположной.

Как уже говорилось в статье о типах проводимости в полупроводниках, в веществе P-типа находятся положительно заряженные ионы — дырки. Вещество N-типа насыщено отрицательно заряженными электронами. В транзисторе концентрация электронов в области N значительно превышает концентрацию дырок в области P.

Подключим источник напряжения между коллектором и эмиттером VКЭ (VCE). Под его действием, электроны из верхней N части начнут притягиваться к плюсу и собираться возле коллектора. Однако ток не сможет идти, потому что электрическое поле источника напряжения не достигает эмиттера. Этому мешает толстая прослойка полупроводника коллектора плюс прослойка полупроводника базы.

Теперь подключим напряжение между базой и эмиттером VBE, но значительно ниже чем VCE (для кремниевых транзисторов минимальное необходимое VBE — 0.6V). Поскольку прослойка P очень тонкая, плюс источника напряжения подключенного к базе, сможет «дотянуться» своим электрическим полем до N области эмиттера. Под его действием электроны направятся к базе. Часть из них начнет заполнять находящиеся там дырки (рекомбинировать). Другая часть не найдет себе свободную дырку, потому что концентрация дырок в базе гораздо ниже концентрации электронов в эмиттере.

В результате центральный слой базы обогащается свободными электронами. Большинство из них направится в сторону коллектора, поскольку там напряжение намного выше. Так же этому способствует очень маленькая толщина центрального слоя. Какая-то часть электронов, хоть гораздо меньшая, все равно потечет в сторону плюса базы.

В итоге мы получаем два тока: маленький — от базы к эмиттеру IBE, и большой — от коллектора к эмиттеру ICE.

Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке P соберется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы I B , сильно меняется ток коллектора I С. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе. Cоотношение тока коллектора IС к току базы IB называется коэффициентом усиления по току. Обозначается β, hfe или h31e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзистором.

Простейший усилитель на биполярном транзисторе

Рассмотрим детальнее принцип усиления сигнала в электрической плоскости на примере схемы. Заранее оговорюсь, что такая схема не совсем правильная. Никто не подключает источник постоянного напряжения напрямую к источнику переменного. Но в данном случае, так будет проще и нагляднее для понимания самого механизма усиления с помощью биполярного транзистора. Так же, сама техника расчетов в приведенном ниже примере носит несколько упрощенный характер.

1.Описание основных элементов цепи

Итак, допустим в нашем распоряжении транзистор с коэффициентом усиления 200 (β = 200). Со стороны коллектора подключим относительно мощный источник питания в 20V, за счет энергии которого будет происходить усиление. Со стороны базы транзистора подсоединим слабый источник питания в 2V. К нему последовательно подсоединим источник переменного напряжения в форме синуса, с амплитудой колебаний в 0.1V. Это будет сигнал, который нужно усилить. Резистор Rb возле базы необходим для того, чтобы ограничить ток, идущий от источника сигнала, обычно обладающего слабой мощностью.

2. Расчет входного тока базы I

b

Теперь посчитаем ток базы Ib. Поскольку мы имеем дело с переменным напряжением, нужно посчитать два значения тока – при максимальном напряжении (Vmax) и минимальном (Vmin). Назовем эти значения тока соответственно — Ibmax и Ibmin.

Также, для того чтобы посчитать ток базы, необходимо знать напряжение база-эмиттер VBE. Между базой и эмиттером располагается один PN-переход. Получается, что ток базы «встречает» на своем пути полупроводниковый диод. Напряжение, при котором полупроводниковый диод начинает проводить — около 0.6V. Не будем вдаваться в подробности вольт-амперных характеристик диода, и для простоты расчетов возьмем приближенную модель, согласно которой напряжение на проводящем ток диоде всегда 0.6V. Значит, напряжение между базой и эмиттером VBE = 0.6V. А поскольку эмиттер подключен к земле (VE = 0), то напряжение от базы до земли тоже 0.6V (VB = 0.6V).

Посчитаем Ibmax и Ibmin с помощью закона Ома:

2. Расчет выходного тока коллектора I

С

Теперь, зная коэффициент усиления (β = 200), можно с легкостью посчитать максимальное и минимальное значения тока коллектора ( Icmax и Icmin).

3. Расчет выходного напряжения V

out

Осталось посчитать напряжение на выходе нашего усилителя Vout. В данной цепи — это напряжение на коллекторе VC.

Через резистор Rc течет ток коллектора, который мы уже посчитали. Осталось подставить значения:

4. Анализ результатов

Как видно из результатов, VCmax получился меньше чем VCmin. Это произошло из-за того, что напряжение на резисторе VRc отнимается от напряжения питания VCC. Однако в большинстве случаев это не имеет значения, поскольку нас интересует переменная составляющая сигнала – амплитуда, которая увеличилась c 0.1V до 1V. Частота и синусоидальная форма сигнала не изменились. Конечно же, соотношение Vout/Vin в десять раз — далеко на самый лучший показатель для усилителя, однако для иллюстрации процесса усиления вполне подойдет.

Итак, подытожим принцип работы усилителя на биполярном транзисторе. Через базу течет ток Ib, несущий в себе постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая нужна для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером начал проводить – «открылся». Переменная составляющая – это, собственно, сам сигнал (полезная информация). Сила тока коллектор-эмиттер внутри транзистора – это результат умножения тока базы на коэффициент усиления β. В свою очередь, напряжение на резисторе Rc над коллектором – результат умножения усиленного тока коллектора на значение резистора.

Таким образом, на вывод Vout поступает сигнал с увеличенной амплитудой колебаний, но с сохранившейся формой и частотой. Важно подчеркнуть, что энергию для усиления транзистор берет у источника питания VCC. Если напряжения питания будет недостаточно, транзистор не сможет полноценно работать, и выходной сигнал может получится с искажениями.

Режимы работы биполярного транзистора

В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы:

  • Режим отсечки (cut off mode).
  • Активный режим (active mode).
  • Режим насыщения (saturation mode).
  • Инверсный ражим (reverse mode ).

Режим отсечки

Когда напряжение база-эмиттер ниже, чем 0.6V — 0.7V, PN-переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор как бы заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

Активный режим

В активном режиме напряжение на базе достаточное, для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером открылся. В этом состоянии у транзистора присутствуют токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Режим насыщения

Иногда ток базы может оказаться слишком большим. В результате мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы.

В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».

Инверсный режим

В данном режиме коллектор и эмиттер меняются ролями: коллекторный PN-переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный – в обратном. В результате ток из базы течет в коллектор. Область полупроводника коллектора несимметрична эмиттеру, и коэффициент усиления в инверсном режиме получается ниже, чем в нормальном активном режиме. Конструкция транзистора выполнена таким образом, чтобы он максимально эффективно работал в активном режиме. Поэтому в инверсном режиме транзистор практически не используют.

Основные параметры биполярного транзистора.

Коэффициент усиления по току – соотношение тока коллектора IС к току базы IB. Обозначается β, hfe или h31e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзисторов.

β — величина постоянная для одного транзистора, и зависит от физического строения прибора. Высокий коэффициент усиления исчисляется в сотнях единиц, низкий — в десятках. Для двух отдельных транзисторов одного типа, даже если во время производства они были “соседями по конвейеру”, β может немного отличаться. Эта характеристика биполярного транзистора является, пожалуй, самой важной. Если другими параметрами прибора довольно часто можно пренебречь в расчетах, то коэффициентом усиления по току практически невозможно.

Входное сопротивление – сопротивление в транзисторе, которое «встречает» ток базы. Обозначается Rin (Rвх). Чем оно больше — тем лучше для усилительных характеристик прибора, поскольку со стороны базы обычно находиться источник слабого сигнала, у которого нужно потреблять как можно меньше тока. Идеальный вариант – это когда входное сопротивление равняется бесконечность.

Rвх для среднестатистического биполярного транзистора составляет несколько сотен КΩ (килоом). Здесь биполярный транзистор очень сильно проигрывает полевому транзистору, где входное сопротивление доходит до сотен ГΩ (гигаом).

Выходная проводимость — проводимость транзистора между коллектором и эмиттером. Чем больше выходная проводимость, тем больше тока коллектор-эмиттер сможет проходить через транзистор при меньшей мощности.

Также с увеличением выходной проводимости (или уменьшением выходного сопротивления) увеличивается максимальная нагрузка, которую может выдержать усилитель при незначительных потерях общего коэффициента усиления. Например, если транзистор с низкой выходной проводимостью усиливает сигнал в 100 раз без нагрузки, то при подсоединении нагрузки в 1 КΩ, он уже будет усиливать всего в 50 раз. У транзистора, с таким же коэффициентом усиления, но с большей выходной проводимостью, падение усиления будет меньше. Идеальный вариант – это когда выходная проводимость равняется бесконечность (или выходное сопротивление Rout = 0 (Rвых = 0)).

Частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления транзистора от частоты входящего сигнала. С повышением частоты, способность транзистора усиливать сигнал постепенно падает. Причиной тому являются паразитные емкости, образовавшиеся в PN-переходах. На изменения входного сигнала в базе транзистор реагирует не мгновенно, а с определенным замедлением, обусловленным затратой времени на наполнение зарядом этих емкостей. Поэтому, при очень высоких частотах, транзистор просто не успевает среагировать и полностью усилить сигнал.

Персональный сайт - электроника

 

Биполярный транзистор состоит обычно из взаимодействующих

- двух p-n-переходов

 

Выводы биполярного транзистора называются

- коллектор

- база

- эмиттер

 

Ключ на биполярном транзисторе может находиться в

- активном режиме

- режиме насыщения

 

В режиме насыщения у биполярного транзистора

- оба перехода открыты

В режиме отсечки у биполярного транзистора

- оба перехода закрыты

В активном режиме у биполярного транзистора

- переход коллектор-база закрыт, переход эмиттер-база открыт

В инверсном режиме у биполярного транзистора

- переход коллектор-база открыт, переход эмиттер-база закрыт

В схеме с общим эмиттером режим насыщения биполярного транзистора с n-p-n структурой обеспечивается напряжениями

Uбэ > 0 Uкэ < 0

 

В схеме с общим эмиттером режим насыщения биполярного транзистора с p-n-p структурой обеспечивается напряжениями

Uбэ < 0 Uкэ > 0+

В схеме с общим эмиттером режим отсечки биполярного транзистора с p-n-p структурой обеспечивается напряжениями

Uбэ > 0 Uкэ > 0

 

В схеме с общим эмиттером режим отсечки биполярного транзистора с n-p-n структурой обеспечивается напряжениями

Uбэ > 0 Uкэ < 0

В схеме с общим эмиттером активный режим работы биполярного транзистора с p-n-p структурой обеспечивается напряжениями

Uбэ < 0 Uкэ < 0+

В схеме с общим эмиттером нормальный активный режим работы биполярного транзистора с n-p-n структурой обеспечивается напряжениями

Uбэ > 0 Uкэ > 0

 

В схеме с общим эмиттером инверсный активный режим работы биполярного транзистора с p-n-p структурой обеспечивается напряжениями

Uбэ > 0 Uкэ < 0

В режиме насыщения переходы биполярного p-n-p-транзистора смещены

- коллекторный в обратном направлении

- эмиттерный в обратном направлении

 

В режиме насыщения переходы биполярного n-p-n-транзистора смещены

- коллекторный в прямом направлении

- эмиттерный в прямом направлении

В активном режиме переходы биполярного p-n-p-транзистора смещены

- коллекторный в прямом направлении

- эмиттерный в обратном направлении

 

В активном режиме переходы биполярного n-p-n-транзистора смещены

- коллекторный в обратном направлении

- эмиттерный в прямом направлении

В режиме отсечки переходы биполярного p-n-p-транзистора смещены

- коллекторный в прямом направлении

- эмиттерный в прямом направлении

В режиме отсечки переходы биполярного n-p-n-транзистора смещены

- коллекторный в обратном направлении

- эмиттерный в обратном направлении

 

Закрытое состояние ключа на биполярном транзисторе соответствует

- режиму отсечки

 

Открытое состояние ключа на биполярном транзисторе соответствует

- режиму насыщения

В активном режиме в переходах биполярного транзистора происходят процессы

- инжекция носителей заряда - в эмиттерном переходе

 

Основной режим работы биполярного транзистора в усилительных устройствах

- активный режим

Основными условиями для обеспечения усилительных свойств биполярного транзистора являются

- толщина базы должна быть мала

- концентрация основных носителей в базе больше, чем в коллекторе

В активном режиме поле обратно смещенного коллекторного перехода является ускоряющим для

- неосновных носителей базы

Инжекция носителей в биполярном транзисторе типа p-n-p в активном режиме, это

- перемещение дырок из эмиттера в базу

- перемещение дырок из базы в коллектор

Экстракция носителей в биполярном транзисторе типа p-n-p в активном режиме, это

- перемещение электронов из базы в коллектор

Наибольший коэффициент усиления по мощности дает схема включения биполярного транзистора с

- общим эмиттером+

 

Не дает усиления по току схема включения биполярного транзистора с

- общим эмиттером

- общей базой+

- общим коллектором

 

Не дает усиления по напряжению схема включения биполярного транзистора с

- общим эмиттером

- общим коллектором+

 

Не дает усиления по мощности схема включения биполярного транзистора с

- общим эмиттером

- общей базой

- общим коллектором

- во всех указанных случаях он больше единицы+

 

У транзистора Т, изображенного на рисунке

- коэффициент по напряжению больше единицы; коэффициент усиления по току равен единице+

 

В биполярном транзисторе коэффициент передачи по току в схеме с общей базой a=0,99. коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен

- 9,9

 

В биполярном транзисторе ток эмиттера 100 мА, ток базы 2 мА. Ток коллектора равен

- 98 мА

 

Биполярный транзистор включен по схеме с общей базой. При этом ток эмиттера равен 10 мА, ток  коллектора 9,8 мА. Если этот транзистор  будет включен по схеме с общим эмиттером, то коэффициент передачи по току будет равен:

- 0,98

Биполярный транзистор включен по схеме с общим эмиттером. При этом ток во входной цепи равен 100 мкА, выходной ток равен 9,9 мА. Если этот транзистор  будет включен по схеме с общей базой, то коэффициент передачи по току будет равен:

- 99

Биполярный транзистор включен по схеме с общей базой. При этом ток эмиттера равен 20 мА, ток  коллектора 19 мА. Коэффициент передачи по току будет равен

- 0,95

 

В схеме, представленной на рисунке Uвх=1В, R=5 кОм, коэффициент усиления по току в транзисторе b=60. Найти ток коллектора Iк.

- 12 мА

 

В транзисторе ток эмиттера Iэ=9 мА,    Iб=100 мкА. Найти ток коллектора

- 8,9 мА

 

Наименьшее входное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

- общей базой

Наименьшее выходное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

- общим коллектором

Наибольшее входное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

- общим коллектором

Наибольшее выходное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

- общей базой

Модуляция толщины базы биполярного транзистора – это

- изменение толщины базы при изменении напряжения на коллекторе

В активном режиме на переходе коллектор-база определяющую роль играет

- диффузионная ёмкость

В активном режиме на переходе эмиттер-база определяющую роль играет емкость

- диффузионная ёмкость

На усилительные свойства биполярного транзистора сильнее влияет

- емкость эмиттерного перехода

Для определения параметров биполярного транзистора наиболее применима система

- H-параметров

H-параметры биполярного транзистора имеют недостатки

- Н-параметры зависят от схемы включения биполярного транзистора

- Н-параметры имеют малые значения

- Н-параметры имеют большие значения

- измерение Н-параметров затруднительно

Коэффициент обратной связи по напряжению характеризует в биполярном транзисторе

- влияние напряжения коллектора на эмиттерный переход в связи с модуляцией толщины базы

Установите физический смысл h-параметров биполярного транзистора

1 h11

2h12

3h21

4h22

4выходная проводимость

1входное сопротивление

-3коэффициент усиления по току

- 2коэффициент обратной связи по напряжению

 

Параметр h11 биполярного транзистора характеризует

- входное сопротивление        

Параметр h12 биполярного транзистора характеризует

- коэффициент обратной связи по напряжению

Параметр h21 биполярного транзистора характеризует

- коэффициент передачи по току

Параметр h22 биполярного транзистора характеризует

- выходную проводимость

Определить изменение напряжения DUэб, если при неизменном напряжении коллектора, ток эмиттера изменяется с 4 мА до 6 мА. Входное сопротивление транзистора в режиме короткого замыкания по переменному току h11=10Ом.

- 20 мВ

Определите по частотной характеристике биполярного транзистора

граничную частоту.

- 1 МГц

 

Определите по частотной характеристике биполярного транзистора предельную частоту.

- 10 МГц

 

 

Предельная частота транзистора wпр=5 МГц. Определить коэффициент передачи тока базы b на частоте 8,66 МГц, если на низких частотах он равен 96.

- 48             

 

Если частота будет выше предельной в Ö3 раз, коэффициент передачи по току транзистора уменьшится

- в Ö3 раз

На низких частотах  коэффициент усиления по току h21б=0,95. Коэффициент передачи по току на предельной частоте wпр  равен

- 0,671

На низких частотах  коэффициент усиления по току h21б=0,9. Коэффициент передачи по току на предельной частоте wпр  равен

- 0,636

На низких частотах  коэффициент усиления по току h21э=95. Коэффициент передачи по току на предельной частоте wпр  равен

- 67,1

На низких частотах  коэффициент усиления по току h21э=60. Коэффициент передачи по току на предельной частоте wпр  равен

- 42,4

Усилительные свойства биполярного транзистора на высоких частотах ухудшаются, т.к. оказывают влияние

- емкость коллекторного перехода

Лучшими частотными свойствами обладает схема

- с общей базой

Квазистатический режим работы биполярного транзистора – это

- режим работы биполярного транзистора с нагрузкой и в таком диапазоне частот, где не сказывается влияние реактивных элементов биполярного транзистора

Импульсный режим работы биполярного транзистора – это режим работы биполярного транзистора с

- сигналами большой амплитуды и малой длительности

Длительность переднего фронта импульса при работе биполярного транзистора в импульсном режиме определяется

- временем пролета носителей через базу, накопления заряда в базе

Длительность заднего фронта импульса при работе биполярного транзистора в импульсном режиме определяется

- временем рассасывания избыточного заряда в области базы

Емкость коллекторного перехода на выходное сопротивление биполярного транзистора влияет следующим образом

- выходное сопротивление биполярного транзистора с ростом частоты уменьшается

Менее подвержена влиянию температуры

- схема с общей базой

Шум в биполярном транзисторе – это

- беспорядочное изменение тока в цепи коллектора

Основными видами низкочастотного шума в биполярном транзисторе являются

- дробовой эффект и тепловые флуктуации

- шум рекомбинации

Более низкий уровень шума у

- полевых транзисторов

Большая устойчивость к радиации

- у полевых транзисторов

Меньше зависят от температуры параметры

- полевых транзисторов

Нецелесообразно использовать транзисторы в схемах

- усиления сигналов по мощности

Для преоб­разования электрической энергии больших мощностей целесообразно использовать

- биполярные транзисторы

- полевые транзисторы

- тиристоры

Входное сопротивление боль­ше у

- МДП-транзисторов

Вывод полевого транзистора, к которому прикладывают управляющее напряжение, называется

- затвор+

Вывод полевого транзистора, к которому движутся основные носители заряда в канале, называется

- сток+

Вывод полевого транзистора, от которого начинают движение основные носители заряда в канале, называется

- исток+

Выводы полевого транзистора называются

- сток

- затвор

- исток

Полевые транзисторы управляются

- напряжением  

Полевые транзисторы делятся на

- транзистор со структурой металл-диэлектрик-полупроводник

Полупроводниковый прибор, работа которого основана на модуляции сопротивления полупроводникового материала поперечным электрическим полем, называется

 полевой транзистор

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор,

- усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал и управляемым электрическим полем

Полевой транзистор состоит из областей

- сток, затвор, исток, канал

Найдите соответствующему полевому транзистору его условное обозначение

- полевой транзистор с управляющим p-n-переходом р-каналом

- полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-каналом

- МДП–транзистор со встроенным n-каналом

- МДП–транзистор со встроенным p-каналом

- МДП–транзистор с индуцированным n-каналом

- МДП–транзистор с индуцированным p-каналом

2 «1»

1«2»

4«3»

6«4»

5«5»

3«6»

По каналу полевого транзистора протекает ток

- основных носителей

Найдите соответствующему полевому транзистору его разрез (схематическое устройство)

1- полевой транзистор с управляющим p-n-переходом р-каналом

- 2полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-каналом

-3 МДП–транзистор со встроенным n-каналом

- 4МДП–транзистор со встроенным p-каналом

- 5МДП–транзистор с индуцированным n-каналом

- 6МДП–транзистор с индуцированным p-каналом

5«1»

3«2»

2«3»

4«4»

1«5»

6«6»

 

Найдите соответствующему полевому транзистору его стоко-затворную характеристику

1 полевой транзистор с управляющим p-n-переходом р-каналом

2 полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-каналом

3МДП–транзистор со встроенным n-каналом

4МДП–транзистор со встроенным p-каналом

5МДП–транзистор с индуцированным n-каналом

6МДП–транзистор с индуцированным p-каналом

6«1»

5«2»

2«3»

1«4»

4«5»

3 «6»

 

Стоко-затворная характеристика 1 принадлежит

- полевому транзистору с управляющим p-n-переходом р-каналом

- полевому транзистору с управляющим p-n-переходом n-каналом

- МДП–транзистору со встроенным n-каналом

- МДП–транзистору со встроенным p-каналом

- МДП–транзистору с индуцированным n-каналом

- МДП–транзистору с индуцированным p-каналом

Встроенным называется такой канал в полевых транзисторах, который

- создан в исходной пластине кремния с помощью диффузионной технологии+

Индуцированным называется канал в полевых транзисторах, который

- образован благодаря притоку носителей заряда из
полупроводниковой пластины при приложении к затвору
напряжения относительно истока       +

Высокое входное сопротивление полевого транзистора с управляющим р-n-переходом обусловлено

- обратно смещенным p-n-переходом затвор-канал

При напряжении затвор-исток равном нулю, ток стока в полевом транзисторе с управляющим p-n- переходом

- максимален

Для управления сопротивлением канала полевого транзистора с управляющим  p-n-переходом, необходимо сместить переход затвор-канал в

- прямом направлении

Может работать с любой полярностью напряжения на затворе полевой транзистор

- МДП-транзистор со встроенным каналом

На затвор полевого транзистора с управляющим pnпереходом подается напряжение

запирающее pn–переход между затвором и каналом

Ток в цепи стока полевого транзистора с управляющим pnпереходом определяется

- напряжением на стоке и затворе

Напряжением отсечки полевого транзистора называют напряжение, при котором

- ток стока равен нулю

Уменьшить ток стока до нуля в полевом транзисторе с управляющим pn–переходом возможно

- с помощью напряжения

 

Канал полевого транзистора с управляющим pn–переходом имеет наибольшую ширину

- при

 

На затвор МДП со встроенным каналом п-пипа подается напряжение

-

Полевой транзистор, включенный по схеме с общим истоком, имеет

- высокое входное и среднее выходное сопротивления+

Входное сопротивление полевого транзистора с управляющим p-n-переходом составляет

- 1010 Ом

Входное сопротивление МДП-транзисторов со встроенным каналом составляет величину

-  Ом

Входное сопротивление МДП-транзисторов с индуцированным каналом составляет величину

-  Ом

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным р- каналом при  называется

- режим обеднения

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным п- каналом при  называется

- режим обогащения

Напряжение, при котором возникает индуцированный канал в подложке р-типа или п-типа называется

- пороговым напряжением

Основной причиной шума полевых транзисторов является

- тепловой шум

Крутизна характеристики полевого транзистора определяется как отношение

- тока стока к напряжению затвор-исток

МДП-транзисторы подразделяются на

- транзисторы с индуцированным каналом

- транзисторы со встроенным каналом

МДП-транзистор с встроенным каналом может работать в режиме

- обеднения и обогащения

МДП-транзистор с индуцированным каналом может работать в режиме

- обогащения

На затвор МДП–транзистора со встроенным p-каналом подается напряжение

-  или

 

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным р–каналом при  называется

- режим обеднения

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным п– каналом при  называется

- режим обогащения

Напряжение, при котором возникает индуцированный канал в подложке р-типа или п-типа называется

- пороговым напряжением

Усиливает входной сигнал полевой транзистор, работающий по схеме с

- общим истоком

- общим стоком

- общим затвором

 

Для количественной оценки управляющего действия затвора полевого транзистора используют

- крутизну характеристики+

 

При увеличении температуры ток стока полевого транзистора с управляющим p-n-переходом

- увеличивается

При постоянном напряжении Uси, изменили входное напряжение полевого транзистора Uзи от 2 до 4 В. При этом ток стока (Ic) изменился на 4 мА. Найти статический коэффициент усиления  μ, если выходное сопротивление Ri=5 кОм.

- 10

При постоянном напряжении Uси, изменили входное напряжение полевого транзистора Uзи от 1 до 4 В. При этом ток стока (Ic) изменился на 6 мА. Найти статический коэффициент усиления  μ, если выходное сопротивление Ri=5 кОм.

- 10

 

Тиристором называется

- полупроводниковый прибор с тремя и более р-n-переходами,
ВАХ которого содержит участок с отрицательным
дифференциальным сопротивлением       +

 

Тиристор – это полупроводниковый прибор

- с тремя или более р-п переходами, на вольт-амперной характеристики которого есть участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением

Сопротивление тиристора в закрытом состоянии

- велико

Сопротивление тиристора в открытом состоянии

- мало

Тринистор – это тиристор,

- имеющий управляющий электрод

Симистор – это тиристор

- который может работать как в прямом, так и в обратном включении

Диак – это

- динистор

Триак - это

- симистор

Электроды тиристора называются

- анод

- катод

- управляющий электрод

Динистор – это

- диак

Электроды динистора называются

- анод

- катод

- управляющий электрод

Тиристор, изображенный на рисунке - это

- диодный симметричный тиристор

Тиристор, изображенный на рисунке - это

- триодный незапираемый тиристор с управлением по аноду

- триодный незапираемый тиристор с управлением по катоду

- запираемый тринистор с управлением по аноду

- запираемый тринистор с управлением по катоду

 

Тиристор, изображенный на рисунке - это

- триодный незапираемый тиристор с управлением по аноду

- запираемый тринистор с управлением по аноду

- запираемый тринистор с управлением по катоду

 

Тиристор, изображенный на рисунке - это

-- триодный симметричный незапираемый тиристор с управлением по аноду

 

На практике для перевода триодного тиристора из закрытого состояния в открытое используется способ

- подача положительного напряжения на управляющий электрод+

На практике для перевода триодного тиристора из открытого состояния в закрытое используется способ

- изменение полярности анодного напряжения+

Для того чтобы перевести диодный тиристор (динистор) из закрытого состояния в открытое, нужно

- повысить анодное напряжение+

Для включения тиристора на  его управляющий электрод подается

-  обратное по отношению к катоду напряжение

Тиристор, который можно включить, осветив кристалл, называется

- фототиристор

Из указанных сравнительных характеристик фототиристора и обычного тиристора выбрать неправильную.

- в фототиристоре в отличие от обычного тиристора отсутствует обратная ветвь вольт-амперной характеристики с отрицатель­ным напряжением на аноде+

В оптроне происходят следующие преобразования энергии:

- световая в электрическую

В фототранзисторе происходят следующие преобразования энергии:

- световая в электрическую

В полупроводниковом индикаторе происходят следующие преобразования энергии

- электрическая - в энергию некогерентного светового излучения

В светодиоде  происходят следующие преобразования энергии

- электрическая - в энергию некогерентного светового излучения

В фотодиоде происходят следующие преобразования энергии

- световая в электрическую

Оптоэлектронный прибор – это устройство

- для преобразования электрического сигнала в оптический и обратно

В оптронной паре в качестве излучателей используются электронные приборы

- светоизлучающий диод

Укажите неправильное утверждение

- Свойства оптрона не зависят от приемника излучения.

В перечисленных свойствах оптронов указать несоот­ветствующее действительности.

- У фотодиодного оптрона коэффициент передачи по току больше, чем у фототранзисторного.

Включение светодиода в оптронной паре

- прямое

Включение р-n-переходов в полупроводниковом индикаторе

- прямое

Включение электрического перехода фотодиода в оптронной паре

- обратное

 

Если уменьшить ширину запрещенной зоны полупроводника, который мог излучать в видимой части спектра, то этот полупроводник

- будет излучать в инфракрасной области  оптического диапазона

Для своей работы требуют внешней подсветки индикаторы

 

- жидкокристаллические

 

Прибор, условное обозначение которого изображено на рисунке, относится к разряду

- индикаторов

- оптронов

Прибор, условное обозначение которого изображено на рисунке, относится к разряду

-

-

-

- оптронов

 

В качестве приемников излучения в оптронной паре используются

- фототранзисторы

- фоторезисторы

Без навес­ных элементов могут быть изготовлены микросхемы

- совмещенные

 полупроводниковые

Гибридными называют микросхемы, в которых

- используются пленочные элементы и навесные компоненты

Полупроводниковыми называют микросхемы, в которых

- все элементы выполнены в глубине полупроводниковой подложки

- используется диэлектрическая подложка

Полупроводниковая интегральная микросхема – это микросхема

- в которой все элементы выполнены в объеме, а межэлементные соединения на поверхности полупроводника

Совмещенная интегральная микросхема – это микросхема

- пассивные элементы которой делают пленочными, а активные в глубине полупроводникового кристалла

Гибридная интегральная микросхема – это микросхема

-- пассивные элементы которой делают, как правило, пленочными, а активные – навесными

 

По функциональному назначению интегральные схемы подразделяются на

- аналоговые и цифровые

По виду обрабатываемого сигнала интегральные схемы подразделяются на

- усилительные и импульсные

Основой для изготовления полупроводниковых интегральных микросхем является

- кремний

Эпитáксия – это технологический процесс

- наращивания монокристаллических слоев на полупроводниковую подложку

Термическое окисление – это

- окисление кремния с целью получения пленки двуокиси кремния

Фотолитография – это

- процесс получения требуемой конфигурации в диэлектрических и металлических пленках, нанесенных на поверхность полупроводниковых или диэлектрических подложек

Легирование – это

- операция введения необходимых примесей в монокристаллический полупроводник

Подложки гибридных интегральных схем служат

- диэлектрическим и механическим основанием для пленочных и  навесных элементов и для теплоотвода

В качестве пленочных резисторов интегральных микросхем используются

- полоски металла, сплава металлов, кермет (смесь частиц металла и диэлектрика)

Диэлектрическим слоем пленочных конденсаторов служит

- окислы полупроводниковых материалов

Обкладки тонкопленочных конденсаторов изготавливаются

- из алюминия

Невозможно изготовить в структуре полупроводниковой интегральной схемы

- индуктивность

В виде пленок гибридных интегральных микросхем изготавливаются

- резисторы, индуктивности

Изоляция между элементами в полупроводниковой микросхеме, при которой n-p-n транзистор создается внутри объема полупроводника и  изолируется от других частей микросхемы пленкой двуокиси кремния, называется

- диэлектрической

Изоляция между элементами в полупроводниковой микросхеме, при которой n-p-n транзистор создаётся внутри объема полупроводника и  изолируется от других частей микросхемы пленкой двуокиси кремния по вертикали, а по горизонтали p-n переходом со скрытым n+ слоем, называется

- комбинированной

Изоляция между элементами в полупроводниковой микросхеме, при которой n-p-n транзистор создаётся внутри объема полупроводника и  изолируется от других частей микросхемы p-n переходом со скрытым n+ слоем, называется

- диодной

Изоляция интегрального п-р-п транзистора при которой потенциал подложки транзистора будет наименьшим из потенциалов точек структуры называется

- воздушной

Интегральный п-р-п – транзистор это биполярный транзистор

интегральных полупроводниковых микросхем

Недостаток интегральных биполярных п-р-п– транзисторов

- большая площадь, занимаемая им в микросхеме

Интегральный транзистор с барьером Шоттки предназначен для

- - увеличение допустимого напряжения на коллекторном переходе

Многоэмиттерный транзистор

- совокупность транзисторов с соединенными базами и соединенными коллекторами

Интегральные диоды полупроводниковых интегральных схем – это диоды

- создаваемые на основе структуры интегральных транзисторов

Использование интегральных биполярных транзисторов в качестве диодов возможно в

- пяти вариантах

Технология изготовления активных элементов интегральных микросхем сложнее

- при использовании биполярных транзисторов

Диффузионные резисторы интегральных микросхем изготавливают

- одновременно с изготовлением эмиттерной или базовой области

Диффузионные конденсаторы интегральных микросхем – это конденсаторы, для формирования которых используется

- все перечисленные электрические переходы

 

Укажите признак диодного включения транзистора

- Iк=0

Укажите признак диодного включения транзистора

- Iэ=0

Для схемы диодного включения транзистора, изображенной на рисунке, напряжение пробоя составляет

- 20-50 В

Укажите признак диодного включения транзистора

- Uкэ=0

 

Укажите признак диодного включения транзистора

- Uкэ=0

-

Укажите признак диодного включения транзистора

- Iэ=0

 

Укажите признак диодного включения транзистора

- Iк=0

 

Укажите признак диодного включения транзистора

- Uкэ=0

 

Номинальная емкость конденсатора СНОМ = 3,3 нФ,  а удельная емкость материала (двуокись кремния)  С0 = 60 пФ/мм2. Площадь верхней обкладки конденсатора составит

- 55 мм2

Номинальное сопротивление резистора RНОМ = 500 Ом, удельное поверхностное сопротивление материала ρS = 1000 Ом/квадрат. Коэффициент формы КФ резистора гибридной микросхемы равен

- 0,5

 

Указать маркировку микросхемы специального назначения, выполняющей функцию усилителя дифференциального (операционного), выполненной по полупроводниковой технологии.

- К574УД2

 

Указать маркировку микросхемы широкого применения,  выполненной по полупроводниковой технологии, выполняющей функцию триггера типа D

- К176ТМ2

Лучшими частотными свойствами обладают биполярные транзисторы интегральных микросхем

- типа п-р-п

Топологический чертёж плёночного резистора показан на рисунке. Сопротивление резистора R=90 кОм, длина площадки l=2 мм, ширина b= 0,2 мм. Удельное поверхностное сопротивление материала  rsравно

- 3000 Ом/

 

Топологический чертёж плёночного резистора показан на рисунке. Сопротивление резистора R=50 Ом, длина площадки l=1 мм, ширина b=2 мм. Удельное поверхностное сопротивление материала  rsравно

- 100 Ом/

 

Топологический чертёж плёночного резистора показан на рисунке. Сопротивление резистора R=50 кОм, длина площадки l=2 мм, ширина b=0.2 мм. Удельное поверхностное сопротивление материала  rsравно

- 5000 Ом/

Укажите параметр, зная который можно оценить быстродействие логического элемента.

- среднее время задержки распространения

Укажите параметр, зная который можно оценить экономичность логического элемента.

- средняя потребляемая мощность

 

Число «7» можно представить двоичным кодом

- 0111

Число «5» можно представить двоичным кодом

- 0101

Число «10» можно представить двоичным кодом

-1010

На входы логических элементов, представленных на рисунке,  поданы логические единицы. Выберете те из

На входы логических элементов, представленных на рисунке,  поданы логические нули. Выберете те из них, которые на выходе получат логическую единицу.

- 3

- 4

- 5

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент и его условное обозначение

- 1 2 или

- 2 2 и

- 3 или не

- 42 или не

- 52 и не

 

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент

- ИЛИ    

- И     

- И-НЕ     

- ИЛИ-НЕ

 

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент и его условное обозначение

- 12 или

- 22 и

- 3или не

- 42 или не

- 5 2 и не

 

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент

- И    

- НЕ     

- И-НЕ     

- ИЛИ-НЕ

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент и его условное обозначение

- 1 или

- 2и

- 3не

- 4или не

- 5

Определите операцию, которую выполняет схема, построенная на логических элементах

- 3 ИЛИ

Триггер Шмитта –

- генерирует прямоугольные импульсы

На входы RST триггера подаются сигналы Х1=1, Х2=0. В момент прихода синхроимпульса триггер

- переключится в состояние логической единицы

На входы RS триггера подаются сигналы Х1=1, Х2=0. При этой комбинации входных сигналов триггер

- переключится в состояние логической единицы

Операционные усилители обладают

- большим входным и малым выходным сопротивлением

Операционный усилитель имеет

- два входа и один выход

Операционный усилитель имеет большое входное сопротивление, так как на его входе включен

- дифференциальный каскад

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя определяется как

- произведение коэффициентов усиления каждого каскада

Усилитель состоит из двух каскадов. Коэффициент усиления первого каскада – 10 дБ, второго – 20 дБ. Общий коэффициент усиления равен

- 10 дБ

Усилитель состоит из двух каскадов. Коэффициент усиления первого каскада – 50, второго – 20. Общий коэффициент усиления равен

- 30

Коэффициент усиления по току усилителя Кi равен 100. В логарифмических единицах – децибелах - это составит

- 40 дБ

Коэффициент усиления по напряжению усилителя Кu равен 10. В логарифмических единицах – децибелах - это составит

- 20 дБ

Коэффициент усиления по мощности усилителя Кp равен 1000. В логарифмических единицах – децибелах - это составит

- 60 дБ

Дифференциальный усилитель – это усилитель

- усиливающий только разностный сигнал

Дифференциальный сигнал – это

- два входных сигнала не одинаковых по уровню, но одинаковых по фазе

Качество дифференциального усилителя оценивается

- только коэффициентом подавления синфазного сигнала

В зависимости от того, каким образом подается сигнал в цепь обратной связи с выхода усилителя и на вход усилителя с цепи обратной связи различают

- параллельную обратную связь по напряжению

- последовательную обратную связь по току

- последовательно параллельную обратную связь по току

- последовательную обратную связь по напряжению

Дифференциальный усилитель имеет

- два входа и один выход

Дифференциальный усилитель состоит

- из двух транзисторов

Дифференциальный усилитель усиливает

- разностный сигнал

В усилителе, охваченном обратной связью, сигнал обратной связи совпадает по фазе с входным сигналом и складывается с ним, в этом случае связь называют

- положительной обратной связью

В усилителе, охваченном обратной связью, сигнал обратной связи складывается с входным сигналом и находится в противофазе с ним, в этом случае связь называют

- отрицательной обратной связью

В усилительном каскаде задают напряжения и токи смещения, с целью

Обеспечения положения рабочей точки

В усилительных устройствах отношение выходного сигнала к входному называют

- коэффициентом усиления

Входное сопротивление усилительного каскада при вводе параллельной обратной связи

- уменьшается

Входное сопротивление усилительного каскада при вводе последовательной отрицательно обратной связи

- увеличивается

Входное сопротивление усилительного каскада при введении последовательной положительной обратной связи

- уменьшается

Входное сопротивление усилительного каскада при введении положительной последовательной обратной связи изменяется на величину

1 - Kub

Входное сопротивление усилительного каскада при введении последовательной отрицательной обратной связи изменяется на величину

1 + Kub

Выходное сопротивление усилительного каскада при вводе обратной связи по напряжению

- уменьшается

Выходное сопротивление усилительного каскада при вводе обратной связи по току

- увеличивается

Зависимость амплитудного значения выходного напряжения первой гармоники от амплитуды синусоидального входного напряжения в усилительных устройствах, называется

- амплитудно- частотной характеристикой

Зависимость коэффициента усиления и фазового сдвига усилителя от частоты называется

- амплитудно-фазовой характеристикой

Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты входного сигнала в усилительных устройствах, называется

- - амплитудно- частотной характеристикой

Зависимость угла сдвига фазы между выходным и входным напряжением от частоты в усилительных устройствах называется

- фазо-частотной характеристикой

Если усилитель будет охвачен отрицательной обратной связью вид частотной характеристики

- изменится

Отрицательная обратная связь коэффициент усиления усилителя

- уменьшает

Положительная обратная связь коэффициент усиления усилителя

- увеличивает

Усилитель, собранный на биполярных транзисторах по схеме с общей базой, усиливает

- напряжение

Усилитель, собранный на биполярных транзисторах по схеме с общим коллектором, усиливает

- ток

Усилитель, собранный на биполярных транзисторах по схеме с общим эмиттером, усиливает

- напряжение, ток и мощность

При соединении каскадов в многокаскадном усилителе используются следующие виды межкаскадных связей

- емкостная связь

- непосредственная связь

- трансформаторная связь

Идеальный операционный усилитель должен обладать свойствами

- бесконечно большим коэффициентом усиления

- бесконечно большим входным сопротивлением

Коэффициент обратной связи показывает

- какая часть выходного сигнала поступает на вход усилителя

По способу подачи сигнала обратной связи на вход усилителя различают

- параллельную обратную связь

- последовательную обратную связь

По способу получения сигнала обратной связи с выхода усилителя различают

- обратная связь по напряжению

- обратная связь по току

Усилитель называют эмиттерным повторителем, если он построен на биполярном транзисторе, включенном по схеме с 

- общим коллектором

При последовательной обратной связи с цепи обратной связи на вход усилителя подается

- напряжение 

При параллельной обратной связи с цепи обратной связи на вход усилителя подается

- ток

Сопротивление нагрузки усилителя Rh=10 Ом, мощность, отдаваемая усилителем - 2,5 Вт, коэффициент усиления по напряжению Кu=50. Определить напряжение сигнала на входе усилителя.

- Ubх=0.1 B    

Отрицательная обратная связь влияет на входное Rbx и  выходное Rbыx  сопротивления многокаскадного усилителя следующим образом:

- Rbx ↑ R bыx↓   

Положительная обратная связь влияет на входное Rbx и  выходное Rbыx  сопротивления многокаскадного усилителя следующим образом:

- RвxRbыx

Отрицательная обратная связь полосу пропускания многокаскадного усилителя

- увеличивает      

Положительная обратная связь полосу пропускания многокаскадного усилителя

- уменьшает

Усилитель, предназначенный для усиления разности входных сигналов, называется

- дифференциальный усилитель

Фильтр, пропускающий сигналы одной полосы  частот и подавляющий сигналы вне этой полосы, называется

- полосовой фильтр

Фильтр, не пропускающий сигналы одной полосы  частот и пропускающие сигналы вне этой полосы, называется

- режекторный, заграждающий фильтр

Фильтр, пропускающий высокочастотные сигналы и подавляющий низкочастотные, называется

- фильтр высоких частот

Фильтр, пропускающий постоянные и низкочастотные (от 0 до частоты среза ωc) сигналы, и подавляющий высокочастотные сигналы, называется

- фильтр низких частот

Схема сдвига уровня в операционном усилителе предназначена для

- обеспечения нулевого постоянного напряжения в нагрузке при

Суммирующий операционный усилитель позволяет складывать сигналы

- как с одинаковыми, так и с разными масштабными коэффициентами

Вычитающий операционный усилитель усиливает

- только при подаче сигналов с разными масштабными коэффициентами

При работе операционного усилителя в линейном режиме напряжение на его выходе

- возрастает с увеличением напряжения U+ на прямом входе и уменьшением напряжения U на инвертирующем

Выходной каскад ОУ должен обеспечивать

- одновременно высокую нагрузочную способность, широкий динамический диапазон и малый уровень искажений.

Эмиттерным повторителем называют усилительный каскад, у которого

- коэффициент усиления по напряжению равен единице

Коэффициент усиления операционного усилителя

- 100-1000

Динамическая нагрузка в дифференциальном усилителе

- уменьшает постоянному и увеличивает переменному

Для усилительных устройств основными способами включения ОУ являются

- инвертирующий и неинвертирующий усилитель

Определить    выходное    напряжение    и   коэффициент    усиления инвертирующего усилителя, если R=1 кОм, Roc=10 кОм, Ubх=0,5 В.

- Кuос = 10; Uвых = -5 В        +

Определить коэффициент усиления по мощности Кр усилителя в децибелах, если его коэффициент по напряжению Кu=20, по току Ki=5.

- Кp = 20Дб       +

Определить выходную мощность усилителя, если коэффициент усиления по току Ki=50, сопротивление нагрузки усилителя составляет 100 Ом, а входной ток Iвых= 2 мА.

Рвых= 1Вт       

Определить коэффициент усиления по напряжению двухкаскадного усилителя, если выходное напряжение первого и второго каскадов соответственно равны 0,2 В и 4 В, а напряжение источника входного сигнала- 0,01 В.

Кu=400     

 

Биполярные транзисторы

3.9. Биполярные транзисторы

 

1. Общие сведения. Характеристики

 

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя р-n переходами и тремя выводами, служащий для усиления мощности. В транзисторе имеется три области – эмиттер (э), база (б) и коллектор (к). В зависимости от типа проводимости этих областей различают транзисторы n-p-n и p-n-p типа. Таким образом, в транзисторе имеется два p-n перехода: эмиттер-база (эмиттерный) и коллектор-база (коллекторный). Стрелка на условных обозначениях транзисторов (см. в начале главы) указывает направление от p области к n области. Принцип работы обоих типов транзисторов одинаков.

Толщина базы делается значительно меньше длины свободного пробега неосновных носителей тока, попадающих в нее из эмиттера, а концентрация основных носителей в базе много меньше концентрации основных носителей в эмиттере. В результате в базе сводится до минимума рекомбинация неосновных носителей с основными, пришедшими из эмиттера.

Площадь коллекторного перехода (перехода база-коллектор) значительно больше площади эмиттерного перехода (перехода база-эмиттер). Это делается для того, чтобы перехватить весь поток носителей, идущих от эмиттера, а также потому, что на коллекторном переходе выделяется большая мощность. Концентрация же основных носителей в коллекторе несколько меньше, чем в эмиттере.

В зависимости от того, какое напряжение (прямое или обратное) подано на переходы транзистора, выделяют четыре режима работы транзистора. В активном режиме (он является основным) напряжение на эмиттерном переходе прямое, на коллекторном – обратное. В режиме отсечки (запирания) на оба перехода подается обратное напряжение. В режиме насыщения напряжение на обоих переходах прямое. В инверсном режиме на коллекторном переходе напряжение прямое, а на эмиттерном – обратное.

Рассмотрим работу транзистора n-p-n типа в активном режиме без нагрузки (рис. 3.30). На рисунке темными кружками изображены электроны, светлыми – дырки. Поскольку на переход база-эмиттер подано прямое напряжение, то сопротивление эмиттерного перехода мало и для получения тока на этом переходе достаточно напряжения Е1 в десятые доли вольта. Сопротивление коллекторного перехода велико (на него подано обратное напряжение) и напряжение Е2 обычно составляет единицы и десятки вольт.

При увеличении прямого напряжения на эмиттерном переходе электроны из эмиттера переходят в базу. Благодаря малой толщине базы и малой концентрации в ней дырок лишь незначительная часть электронов рекомбинирует с дырками базы, образуя ток базы (его стараются сделать как можно меньше). Основная часть электронов достигает коллекторного перехода и под действием его обратного напряжения втягивается в коллектор (электроны являются неосновными носителями для базы и поле запирающего слоя на переходе коллектор-база является для них ускоряющим). Поэтому ток коллектора лишь немного меньше тока эмиттера: iэ=iк+iб.

Когда на эмиттерный переход не подано прямое напряжение, то через коллектроный переход протекает только небольшой обратный ток, созданный неосновными носителями. Таким образом, прямое напряжение эмиттерного перехода существенно влияет на токи эмиттера и коллектора: чем больше это напряжение, тем больше токи эмиттера и коллектора. Такое свойство транзистора позволяет использовать его в качестве электронного ключа, а также для усиления электрического тока.

Для расчета схем с транзисторами необходимо знать их характеристики (зависимости между токами и напряжениями). Для схемы включения транзистора с общим эмиттером (рис. 3.30) входная характеристика представляет собой зависимость силы тока базы от напряжения база-эмиттер при постоянном напряжении коллектр-эмиттер. Она имеет такой же вид, как прямая ветвь ВАХ полупроводникового диода. Выходные характеристики биполярного транзистора при схеме включения с общим эмиттером представляют собой зависимости силы тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при различных постоянных значениях тока базы (рис. 3.31).

Самая нижняя выходная характеристика построена для iб=0. Она похожа на обратную ветвь вольт-амперной характеристики полупроводникового диода. Чем больше сила тока базы, тем выше расположена выходная характеристика.

Активная область на семействе выходных характеристик транзистора (рис. 3.32) ограничена максимально допустимым током коллектора, максимально допустимым напряжением коллектор-эмиттер, гиперболой максимально допустимой мощности рассеяния и неуправляемым током коллектора (ток коллектора при iб=0). Для уменьшения нелинейных искажений рабочую область ограничивают также слева (см. штриховую линию на рис. 3.32).

Характеристики транзисторов, как и всех полупроводниковых элементов, очень сильно зависит от температуры. При увеличении температуры сопротивление полупроводников уменьшается и токи в них увеличиваются. Поэтому семейство выходных характеристик при увеличении температуры смещается вверх (рис. 3.33).

 

2. Определение структуры и выводов биполярных транзисторов

В последнее время все чаще используют транзисторы, извлеченные из неработающих электронных приборов. В связи с этим возникает проблема определения структуры и выводов транзисторов.

При экспериментальном определении структуры транзистора (р-n-р или n-р-n) его можно рассматривать состоящим из двух диодов, соединенных в зависимости от структуры анодами или катодами (рис. 3.34 а, б), причем точка соединения диодов соответствует выводу базы транзистора. Для определения структуры и вывода базы транзистора воспользуемся омметром с известной полярностью напряжения, подаваемого на гнезда омметра от внутреннего источника питания. Обычно положительный полюс внутреннего источника питания омметра соединен с гнездом “общий”.

Следует отметить, что существуют омметры и с другой полярностью напряжения на гнездах. Так, например, авометр Ц20-05 выпускается в двух модификациях: в одной из них на общее гнездо омметра выведен плюс внутреннего источника питания, а в другой - минус. Поэтому перед экспериментальным определением структуры и вывода базы транзистора следует с помощью диода с маркированной полярностью проверить, какой полюс внутреннего источника питания омметра соединен с общим гнездом.

При одной полярности щупов омметра, подключаемых к переходу транзистора, сопротивление перехода оказывается малым (прямое подключение), а при другой - большим (обратное подключение). Если при малом сопротивлении переходов транзистора плюсовой щуп омметра касался одного и того же вывода, значит это вывод базы и транзистор имеет структуру n-р-n. Если в этой же ситуации минусовой щуп омметра касался одного и того же вывода (базы), то транзистор р-n-р типа.

После того, как определена структура транзистора и найден вывод базы транзистора, приступают к определению выводов эмиттера и коллектора. На рисунках, поясняющих принцип работы биполярного транзистора, области эмиттера и коллектора выглядят симметрично и, казалось бы, что выводы коллектора и эмиттера можно поменять местами. Однако конструктивно эмиттер и коллектор выполняются по-разному (имеют неодинаковую концентрацию носителей заряда и площадь поверхности). Поэтому менять их местами не следует, так как получится существенно меньший коэффициент усиления по току и меньшая мощность рассеяния транзистора. Для некоторых транзисторов в этом случае может возникнуть лавинный пробой перехода база-эмиттер, что нарушит нормальную работу собранного электронного устройства. На рисунке 3.35 приведены две выходные характеристики транзистора КТ315А в схеме включения с общим эмиттером: 1 – для стандартного включения транзистора, 2 - для случая, когда эмиттер и коллектор транзистора поменяли местами (инверсный режим работы).

Существует несколько вариантов экспериментального определения выводов эмиттера и коллектора. Рассмотрим два из них.

Возьмем резистор сопротивлением 10-100 кОм и включим его между выводом базы и предполагаемым выводом коллектора. К выводам эмиттера и коллектора омметр можно подключить так, как показано на рисунках 3.36а и 3.36б для транзистора n-р-n типа, а на рисунках 3.37а и 3.37б - для транзистора р-n-р типа. На всех рисунках предполагаемый вывод коллектора расположен вверху (по рисунку). Правильному выбору выводов коллектора и эмиттера соответствует меньшее сопротивление, фиксируемое омметром, т.е. подключение по схемам рисунков 3.36а, 3.37а.

Рассмотрим второй вариант определения выводов коллектора и эмиттера. В качестве источника питания используют любой источник постоянного напряжения (3-9 В). Миллиамперметр включают между положительным полюсом источника и предполагаемым выводом коллектора для транзисторов n-р-n типа (рис. 3.38а и 3.38б), между отрицательным полюсом источника и предполагаемым выводом коллектора для транзисторов р-n-р типа (рис. 3.39а и 3.39б). Предполагаемый вывод коллектора, как и в предыдущем случае, расположен на рисунке вверху. Правильно выбранному выводу коллектора соответствует больший ток, фиксируемый миллиамперметром.

В этом варианте можно определить не только выводы транзистора, но и приблизительно определить коэффициент усиления транзистора по току: , где Iк - сила тока коллектора, Iб - сила тока базы.

Ток базы можно рассчитать по формуле  , где Uп - напряжение источника питания, Uбэ - напряжение между базой и эмиттером транзистора.

 

Для кремниевых транзисторов напряжение база-эмиттер составляет примерно 0,6 В. Выберем напряжение питания 4,5 В и сопротивление резистора 390 кОм. Тогда Iб = 10-2 мА, и коэффициент усиления определяется из формулы: , где Iк - сила тока коллектора в мА.

 

Биполярный транзистор | Образовательная социальная сеть

Слайд 1

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва Биполярный транзистор Афанасьева Анастасия Сергеевна

Слайд 2

Определение Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый элемент, имеющий трехслойную структуру, которая образует два электронно-дырочных перехода. Поэтому транзистор можно представить в виде двух встречно включенных диода. В зависимости от структуры различают p-n-p и n-p-n транзисторы.

Слайд 3

Здесь показано, как к транзистору структуры n-p-n подключен источник питания, причем именно в такой полярности, как он подключается в реальных устройствах к настоящим транзисторам. Но при таком подключении получается, что через два p-n перехода (два потенциальных барьера) ток не пройдет: как ни меняй полярность напряжения один из переходов оказывается в запертом, непроводящем, состоянии. Описанное выше включение транзистора с оборванной базой нигде в практических схемах не применяется. Принцип работы транзистора

Слайд 4

Правильное включение транзистора На рисунке показано как на базу относительно эмиттера подано некоторое небольшое напряжение, причем в прямом направлении. Под действием эмиттерного тока электроны устремятся в базу с проводимостью p из эмиттера с проводимостью n. При этом часть электронов заполнят дырки, находящиеся в области базы и через базовый вывод протекает незначительный ток, - ток базы Iб. Остальные электроны, которым не хватило дырок в тонкой базе, устремляются в коллектор и будут извлечены оттуда более высоким потенциалом коллекторной батареи Eк-э. Под этим воздействием электроны преодолеют второй потенциальный барьер и через батарею вернутся в эмиттер.

Слайд 5

Прогнозируемый результат Таким образом, небольшое напряжение, приложенное к переходу база – эмиттер, способствует открытию перехода база – коллектор, смещенному в обратном направлении. Собственно, в этом и заключается транзисторный эффект: изменяя ток в цепи база – эмиттер, мы можем управлять выходным током коллектора. Причем незначительное изменение тока базы вызывает значительное изменение тока коллектора.

Слайд 6

Основные параметры Параметры транзистора делятся на собственные (первичные) и вторичные. Собственные параметры характеризуют свойства транзистора, независимо от схемы его включения. В качестве основных собственных параметров принимают: коэффициент усиления по току α; сопротивления эмиттера, коллектора и базы переменному току r э , r к , r б , которые представляют собой: r э — сумму сопротивлений эмиттерной области и эмиттерного перехода; r к — сумму сопротивлений коллекторной области и коллекторного перехода; r б — поперечное сопротивление базы.

Слайд 7

Основные вторичные параметры Основными вторичными считаются смешанные (гибридные) параметры, обозначаемые буквой « h ». - входное сопротивление при коротком замыкании на выходе; - выхоная проводимость при холостом ходе во входной цепи;

Слайд 8

Схема четырехполюсника Собственные параметры транзистора связаны с h -параметрами, например для схемы ОЭ:

Слайд 9

Схема четырехполюсника Эквивалентная схема четырехполюсника: а) биполярный транзистор в схеме с общей базой; б) биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером

Слайд 10

Режим работы биполярного транзистора Каждый переход биполярного транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают следующие четыре режима работы транзистора: Режим отсечки; Активный режим; Инверсный режим; Режим насыщения.

Слайд 11

Режим отсечки На оба перехода поданы обратные напряжения. Когда напряжение между базой и эмиттером ниже, чем 0.6V - 0.7V, то p-n переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора практически отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

Слайд 12

Активный режим На эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный переход – обратное. В активном режиме на базу подано напряжение, достаточное для того чтобы p-n переход между базой и эмиттером открылся. Возникают токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Слайд 13

Инверсный режим К коллекторному переходу подведено прямое напряжение, а к эмиттерному — обратное. Инверсный режим работы приводит к значительному уменьшению коэффициента передачи тока эмиттера по сравнению с работой транзистора в нормальном режиме и поэтому на практике применяется крайне редко.

Слайд 14

Режим насыщения На оба перехода поданы прямые напряжения. Если увеличивать ток базы, то может наступить такой момент, когда ток коллектора перестанет увеличиваться, т.к. транзистор полностью откроется, и ток будет определяться только напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки в цепи коллектора. Транзистор достигает режима насыщения. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечиваться источником питания при данном сопротивлении нагрузки, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы. В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».

Слайд 15

Схемы включения Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями: Коэффициент усиления по току I вых / I вх . Входное сопротивление R вх = U вх / I вх . Различают следующие схемы включения транзистора: Схема включения с общей базой Схема включения с общим эмиттером Схема с общим коллектором

Слайд 16

Схема включения с общей базой Усилитель с общей базой среди всех трёх конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется. Коэффициент усиления по току: I вых / I вх = I к / I э = α [α

Слайд 17

Схема включения с общим эмиттером I вых = I к I вх = I б U вх = U бэ U вых = U кэ Коэффициент усиления по току: I вых / I вх = I к / I б = I к /( I э -I к ) = α/(1-α) = β [β>>1]. Входное сопротивление: R вх = U вх / I вх = U бэ / I б . Достоинства Большой коэффициент усиления по току. Большой коэффициент усиления по напряжению. Наибольшее усиление мощности. Можно обойтись одним источником питания. Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного. Недостатки Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой.

Слайд 18

Схема включения с общим коллектором I вых = I э I вх = I б U вх = U бк U вых = U кэ Коэффициент усиления по току: I вых / I вх = I э / I б = I э /( I э -I к ) = 1/(1-α) = β [β>>1]. Входное сопротивление: R вх = U вх / I вх = ( U бэ + U кэ )/ I б . Достоинства Большое входное сопротивление. Малое выходное сопротивление. Недостатки Коэффициент усиления по напряжению меньше 1. Схему с таким включением называют « эмиттерным повторителем ».

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовать
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

Shahram Marivani - ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

ЗАДАЧИ:

Ознакомиться с теорией работы биполярных переходных транзисторов (БЮТ). и изучить V-I характеристики BJT

ВВЕДЕНИЕ:

Тип транзистора (NPN или PNP) можно определить с помощью мультиметра.Тест проверяет полярность переходов база-эмиттер и база-коллектор. Этот тест необходимо выполнить в начале лабораторного сеанса. Для BJT есть три региона работы;

  1. Активная область: в этой области базовый эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор имеет обратное смещение. Эта область - нормальный транзистор режим работы на усиление и характеризуется коэффициентом усиления транзистора по току значение, бета.
  2. Область отсечки: в этой области переходы база-эмиттер и база-коллектор с обратным смещением, и транзистор действует как разомкнутый переключатель. (Я С = 0)
  3. Область насыщения: в этой области переходы база-эмиттер и база-коллектор смещен в прямом направлении, и транзистор действует как замкнутый переключатель. (V CE = 0)

В активной области транзистора была определена добротность для количественной оценки способность транзистора усиливать входной сигнал.Этот параметр определяется как соотношение между I C и I B , которое обычно называется β-фактором. Точно так же коэффициент α равен определяется как отношение между I C и I E . Таким образом;

β = I C / I B и α = I C / I E

Легко показать, что β = α / (1 - α) и α = β / (β + 1). Как показывает практика, чем больше значение β, тем выше коэффициент усиления транзистор, т.е.е. тем лучше транзистор. Типичные значения β находятся в диапазоне от 80 до 300 или выше.

РАБОТА В ЛАБОРАТОРИИ

  1. Определите тип транзистора, используя сопротивление перехода постоянного тока транзистора:
    Проверьте тип транзистора для каждого блока, проверив полярность базы-эмиттера соединение. Используйте мультиметр Fluke в режиме сопротивления. Сведите ваши измеренные данные в таблицу. Для данного транзистора (2N3904) измерьте сопротивление прямого и обратного смещения. между базой и эмиттером, базой и коллектором и коллектором и эмиттером.Подключение выводов этого транзистора показано на Рисунок 1.

  2. Рисунок 1 - Упрощенная схема и подключение выводов транзистора 2N3904
  3. I C - V BE Характеристика биполярного переходного транзистора:
    Подключите испытательную схему транзистора, как показано на рисунке 2. Установите напряжение постоянного тока (V B ) на нулевого напряжения и V CC до 10 В. Увеличьте V B с шагом 0,1 В и измерьте напряжение постоянного тока между базой и эмиттером (V BE ), постоянный ток через коллектор I C и ток через базу I B .Сведите свои показания в ясную таблицу и нанесите на график зависимости I C от V BE . Убедитесь, что вы взяли достаточно точек данных, чтобы построить типичную характеристику. БЮТ. Вычислить β для каждой измеренной точки данных и свести в таблицу рассчитанные значения β с измеренными данными. График β по сравнению с V BE .

  4. Рисунок 2 - Испытательная схема для измерения характеристик биполярного транзистора V BE и I C
  5. Измерение I C в сравнении с характеристикой V CE биполярного транзистора:
    Используя испытательную схему на Рисунке 2, отрегулируйте V B , чтобы генерировать ток 50 мкА в базе транзистор.Измените V CC , чтобы изменить V CE . Выберите разумные шаги для V CE (маленькие шаги при более низких напряжениях; 0,1 В для значений от 0 до 1,0 В и большие шаги при более высоких напряжениях; 1,0 В для значений выше 1,0 В). Измерьте V CE и I C .
    Повторите вышеуказанное измерение для I B = 100 мкА, 150 мкА и 200 мкА. Постройте набор кривые для I C в сравнении с V CE для постоянного I B .
    По измеренным данным определите диапазон V CE , в котором I C близок к нулю ампер.
    Найдите значение α из этого набора измеренных данных, затем вычислите β. Сравните значение β, полученное в результате этого измерения, и значение β, полученное в результате измерения выполнено в 2.

Работа PN-переходов и новое изобретение биполярных транзисторов - документация Elec2210 Class Fall 2013 1.0

Используйте панель навигации с правой стороны окна браузера для упрощения навигации .

Основы физики

Суть биполярный транзистор инъекция неосновного носителя .

Идеальный баланс дрейфа и рассеивания существует как для электронов, так и для дырок в переходе область PN-перехода при нулевом смещении или равновесии. Теперь давайте посмотрим, что происходит с этим балансом. когда применяется внешнее смещение, и как прямое смещение вызывает инжекция электронов на p-сторону и инжекция голограмм на n-сторона. В результате концентрация электронов увеличивается на p-стороне, концентрация дырок увеличена на стороне n, поэтому этот процесс называется впрыскивание неосновного носителя .

Соединение PN с прямым смещением

Встроенное поле указывает с n-стороны на p-сторону, как силовые линии исходят от положительно заряженных ионизированных доноров, и оканчиваются на отрицательно заряженных ионизированных акцепторах.

Рассмотрите возможность применения прямого смещения, определяемого как напряжение на стороне p минус напряжение на стороне n. разница. Применяемое поле противоположно встроенному полю, как показано ниже, таким образом ослабляя дрейф и вызывая чистая диффузия отверстий от стороны p к стороне n, и чистая диффузия электронов с n-стороны на p-сторону.Считается, что электроны, неосновные носители на p-стороне, инжектируются (со стороны n). Дырки, неосновной носитель на n-стороне, как говорят, вводятся (со стороны p).

Рисунок 1: pn-переход с прямым смещением

На p-стороне много дырок, на n-стороне много электронов, поэтому этот ток может быть очень большим при достаточном прямом смещении. Фактически, прямой ток увеличивается экспоненциально с увеличением, с тепловым напряжением, приблизительно 25 мВ при 300 К.

PN-переход с обратным смещением

Если, говорят, что соединение находится под обратным смещением. Прикладное поле имеет то же направление, что и встроенное поле, как показано ниже:

Рисунок 2: pn-переход с обратным смещением

Следовательно, дрейф преобладает над диффузией, как для электронов, так и для дырок. Тогда чистый ток будет течь от n-стороны к p-стороне, интуитивно удовлетворительно.

Обратный ток, однако, очень мал по величине. Электроны дрейфуют против поля, то есть от стороны p к стороне n.Однако на p-стороне электронов меньшинство, и, таким образом, у нас нехватка электронов. Точно так же дыры дрейфуют вдоль поля, от n-стороны к p-стороне, но на n-стороне очень мало дыр.

Обратносмещенный PN-переход может пропускать ток!

PN-переход с обратным смещением может пропускать столько же тока, сколько и прямой смещенный PN переход может! Именно так мы делаем транзисторы из PN-переходов, как показано ниже.

Ключ в том, что обратносмещенный переход не пропускает ток из-за отсутствия источников питания.Если мы используем PN-переход с прямым смещением для подачи электронов на p-сторону PN-перехода с обратным смещением, все эти электроны пройдут через обратный PN-переход. Эта конфигурация известна как транзистор «NPN».

Например, в состоянии равновесия, если на стороне n, n =, но , в соответствии с законом о массовых действиях, с. Легко понять, почему обратный ток PN перехода мал.

Мы выделили электронные и дырочные токи в PN-переходе. С точки зрения схемы, как только эти токи выходят из устройства, они оба становятся электронный ток в металлической проволоке.Так какой смысл их различать вечером, если мы не можем разделить их?

А теперь подумайте об изобретении устройства, которое может разделить электронный и дырочный токи. Транзистор делает именно это.

Работа биполярного транзистора

Рассмотрим переход с прямым смещением (N слева, P справа - все еще PN переход), и обратный смещенный переход, большой ток течет в прямом PN, и небольшой ток течет в PN с обратным смещением. Тогда приблизь их, так что p-области становятся единой p-областью, Теперь мы можем заставить протекать через обратный смещенный переход много тока!

Рисунок 3: Суть действия транзистора

Обратносмещенный переход имеет очень сильное электронное поле.Это электронное поле перемещает (притягивает) электроны к n-стороне второй N-области, но совсем не притягивает дырки. Это поддерживает очень низкую концентрацию электронов в конце p-области. Для всех практических целей это электронное поле является стоком для электронов, как и контакт.

Теперь мы отделили электронный ток от дырочного в прямом смещенном PN-переходе.

Первая N-область называется эмиттером (электронов), поскольку она испускает электроны, вторая N-область называется коллектором (электронов), поскольку она собирает электроны.

p-область названа базовой по историческим причинам. Биполярный транзистор NPN возрождается! Мы можем перерисовать предыдущую иллюстрацию работы транзистора, используя Терминология транзисторов следующая:

Рисунок 4: Работа транзистора в прямом активном режиме и эквивалентная схема

Мы можем спроектировать уровни легирования / ширину базы, эмиттера, чтобы увеличить ток коллектора. больше, чем ток коллектора, чтобы реализовать усиление тока.

Транзистор под общим предубеждением

Электронные и дырочные токи

При общих смещениях нам нужно будет учитывать профили концентрации неосновных носителей заряда. модулируется двумя смещениями перехода, VBE и VBC, соответственно.Согласно теории Шокли, концентрация неосновных носителей заряда модулируется экспоненциальный фактор в точках нагнетания, т.е. граница между истощением и нейтральные регионы, как показано ниже:

Рисунок 5: транзистор при произвольном смещении VBE и VBC

У нас будет два дырочных тока из-за инжекции дырок из базы p-типа в эмиттер и коллектор n-типа.

В каком направлении текут электроны, будет зависеть от того, где VBE или VBC выше. Если VBE> VBC, электроны диффундируют из E в C, а электронный ток течет из C в E.

Ток диффузии электронов, протекающий от C к E, может быть рассчитан следующим образом:

Рисунок 6: Расчет тока переноса электронов между C и E для произвольных смещений VBE и VBC

Два дырочных диффузионных тока, которые текут от B к E и от B к C, могут быть рассчитывается аналогично.

Рисунок 7: ток отверстия от B к E и от B к E для произвольных смещений VBE и VBC

Мы часто выражаем токи насыщения дырочных токов, используя ток насыщения основного электронного тока, с двумя отношения, BF и BR.Их называют усилением прямого и обратного тока.

Режимы работы

Активный режим вперед

Когда VBE> 0, VBC <0, транзистор работает в прямом режиме. Коллекторный ток IC - это в основном электронный ток, подаваемый из эмиттера. Базовый ток - это в основном дырочный ток, вводимый в эмиттер из базы. Небольшое изменение в VBE, которое контролирует IB, также вызывает большое изменение в IC.

Обратный режим

Когда VBC> 0, VBE <0, транзисторы работают в обратном режиме.

Режим насыщенности

Когда VBE> 0 и VBC> 0, транзистор работает в режиме насыщения. VCE = VCB + VBE = -VBC + VBE мало, около 0,2 В или около того для практических транзисторов. Между C и E может протекать большой ток. Эффективное сопротивление между C и E, таким образом, мало, и транзистор действует как замкнутый переключатель.

Режим отсечки

Когда VBE <0 и VBC <0, транзистор работает в режиме отсечки. Все равно значительного тока нет.

Практические режимы работы

Приведенные выше определения очень упрощены и на самом деле не отражают, как мы используем транзисторы в реальных схемах.Например, VBE 0,5 В и VBC -2 В не дадут много полезного тока, и это действительно условие отсечки для большинства практических схем.

Другой пример: VBE 0,8 В и VCE 0,3 В перейдут в режим насыщения, если вы следовать стандартному определению учебника, но на самом деле передний VBC (0,5 В) незначителен по сравнению с VBE (0,8 В) при определении тока переноса электронов между C и E. Это действительно в прямом активном режиме. Мы действительно используем такое смещение в усилителях, особенно с малым напряжение питания всего 1 В.

Области работы BJT ... - Электротехника Gyan

Области работы BJT: -
Биполярные транзисторы имеют пять различных областей работы, определяемых смещениями перехода BJT.

Активный в прямом направлении (или просто активный): переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении. Большинство биполярных транзисторов спроектированы так, чтобы обеспечить максимальное усиление по току с общим эмиттером βF в прямом активном режиме. В этом случае ток коллектор-эмиттер приблизительно пропорционален току базы, но во много раз больше при небольших изменениях тока базы.
Обратно-активный (или инверсно-активный, или инвертированный): при изменении условий смещения в прямой активной области биполярный транзистор переходит в обратно-активный режим. В этом режиме области эмиттера и коллектора меняются ролями. Поскольку большинство биполярных транзисторов предназначены для максимального увеличения коэффициента усиления по току в прямом активном режиме, βF в инвертированном режиме в несколько раз меньше (в 2–3 раза для обычного германиевого транзистора). Этот транзисторный режим используется редко, обычно рассматривается только для условий отказоустойчивости и некоторых типов биполярной логики.Напряжение пробоя обратного смещения к базе может быть на порядок ниже в этой области.
Насыщение: с обоими переходами, смещенными в прямом направлении, BJT находится в режиме насыщения и способствует прохождению сильного тока от эмиттера к коллектору (или в другом направлении в случае NPN, когда отрицательно заряженные носители текут от эмиттера к коллектору). Этот режим соответствует логическому «включению» или замкнутому переключателю.
Отсечка: в отсечке присутствуют условия смещения, противоположные насыщению (оба перехода смещены в обратном направлении).Ток очень мал, что соответствует логическому «выключению» или разомкнутому переключателю.
Область лавинного пробоя
Режимы работы могут быть описаны в терминах приложенных напряжений (это описание относится к транзисторам NPN; полярность обратная для транзисторов PNP):

Активно в прямом направлении: база выше эмиттера, коллектор выше базы ( в этом режиме ток коллектора пропорционален току базы на \ beta_F).
Насыщенность: база выше эмиттера, но коллектор не выше базы.
Cut-Off: база ниже эмиттера, но коллектор выше базы. Это означает, что транзистор не пропускает обычный ток от коллектора к эмиттеру.
Обратно-активный: база ниже эмиттера, коллектор ниже базы: обратный условный ток проходит через транзистор.
Что касается смещения перехода: («переход база-коллектор с обратным смещением» означает Vbc <0 для NPN, противоположный для PNP)

Хотя эти области хорошо определены для достаточно большого приложенного напряжения, они частично перекрываются для малых (менее несколько сотен милливольт) смещения.Например, в типичной конфигурации с заземленным эмиттером NPN BJT, используемого в качестве понижающего переключателя в цифровой логике, состояние «выключено» никогда не включает в себя переход с обратным смещением, поскольку базовое напряжение никогда не опускается ниже уровня земли; тем не менее, прямое смещение достаточно близко к нулю, чтобы ток практически не протекал, поэтому этот конец прямой активной области можно рассматривать как область отсечки.

Конструкция, типы и применение

BJT был изобретен в 1948 году Уильямом Шокли, Браттейном и Джоном Бардином, который изменил не только мир электроники, но и нашу повседневную жизнь.Транзистор с биполярным переходом использует как носители заряда, так и электроны, и дырки. Безразлично, униполярные транзисторы, такие как полевые транзисторы, используют только один вид носителей заряда. Для рабочих целей BJT использует два типа полупроводников n-типа и p-типа между двумя переходами. Основная основная функция BJT - усиление тока, что позволит использовать BJT в качестве усилителей или переключателей для широкого применения в электронном оборудовании, включая мобильные телефоны, промышленное управление, телевидение и радиопередатчики.Доступны два разных типа BJT: NPN и PNP.

Что такое биполярный переходной транзистор (BJT)?

Биполярный переходной транзистор - это твердотельное устройство, и в этих транзисторах ток в двух выводах является эмиттерным и коллекторным, а поток тока, управляемый третьим выводом, является выводом базы. Он отличается от транзистора другого типа, т. Е. Полевой транзистор, выходной ток которого регулируется входным напряжением.Базовый символ БЮТ n-типа и p-типа показан ниже.


BJT или символ биполярного переходного транзистора

Почему BJT называется биполярным?

BJT - это 3-контактное полупроводниковое устройство, как следует из названия, термин биполярный взят из того факта, что этот тип транзистора включает два типа полупроводниковых материалов, таких как P-тип (положительный тип) и n-тип (отрицательный). тип), где ток течет из этих областей. Обычно эти транзисторы содержат кремний.

Конструкция биполярного переходного транзистора

Конструкция BJT будет определять его рабочие характеристики.Таким образом, конструкция BJT может быть выполнена с помощью трех легированных полупроводниковых секций, разделенных двумя PN-переходами. Этот транзистор состоит из трех слоев: базы, эмиттера и коллектора. Эти транзисторы доступны в двух типах, а именно PNP и NPN, и их физическая структура показана ниже.

Конструкция биполярного переходного транзистора

В NPN он включает две N-области, разделенные одной P-областью, тогда как в PNP она включает две P-области и разделяется одной N-областью.В BJT термин биполярный относится к использованию как носителей заряда, таких как электроны, так и дырки, внутри структуры.

Когда PN-переход соединяет базу и эмиттерную область, это называется BE-переходом. Точно так же, как только pn-переход соединяет основание и коллектор, он известен как BC-переход. Проволочный вывод соединяется с каждой областью, и эти выводы имеют маркировку C, B и E для коллектора, базы и эмиттера соответственно.

База (B) - область слегка легирована и чрезвычайно тонка по сравнению с выводом эмиттера, который сильно легирован, и несколько легированной областью коллектора.Схематические символы NPN и PNP BJT включают следующее.

Клеммы BJT

BJT включает в себя три клеммы, такие как база, эмиттер и коллектор, которые описаны вкратце. Символьное представление транзисторов NPN и PNP может быть выполнено следующим образом. Символ стрелки на выводе эмиттера всегда присутствует, а направление стрелки будет представлять ток, протекающий из-за носителей заряда.

Вывод эмиттера

Вывод эмиттера испускает носители заряда, такие как дырки или электроны, на два других вывода.Базовый терминал всегда смещен в обратном направлении по отношению к другим терминалам, таким как эмиттер, так что он может производить огромное количество несущих. В БЮТ эмиттер - это наиболее сильно легированная область.

Переход эмиттер-база должен быть подключен с прямым смещением в обоих транзисторах, таких как PNP и NPN. Вывод эмиттера подает электроны к EB-переходу внутри NPN-транзистора, в то время как он подает носители заряда, такие как дырки, к тому же переходу внутри PNP-транзистора.

Коллекторный терминал

Часть на обратной стороне эмиттерного терминала будет собирать излучаемые носители заряда, называемые коллектором.Таким образом, этот вывод сильно легирован, однако уровень легирования этого вывода находится среди выводов базы, которые являются слабо легированными и сильно легированными выводами эмиттера. CB-переход должен иметь обратное смещение в обоих транзисторах.

Основной причиной этого смещения является устранение носителей заряда из CB-перехода. Коллекторный вывод NPN-транзистора предназначен для сбора электронов, которые испускаются через вывод эмиттера, тогда как в транзисторе PNP он собирает отверстия, которые испускаются через вывод эмиттера.

Базовая клемма

Базовая клемма является центральной частью среди клемм коллектора и эмиттера, которая образует между ними два PN-перехода. Вывод базы - это сегмент транзистора с наиболее легким легированием. Таким образом, будучи центральной частью BJT, он сможет управлять потоком носителей заряда между выводами эмиттера и коллектора. Переход BE показывает высокое сопротивление, поскольку этот переход может быть подключен с обратным смещением.

Работа BJT

Биполярный переходной транзистор подразделяется на два типа, а именно PNP и NPN, в зависимости от типа легирования выводов.В NPN-транзисторе есть два полупроводниковых перехода, которые имеют тонкую анодную область, легированную «P», тогда как PNP-транзистор включает в себя два полупроводниковых перехода, которые включают в себя тонкую катодную область, легированную «N».

Поток заряда внутри транзистора происходит из-за диффузии носителей заряда между двумя секциями, которые принадлежат разным концентрациям носителей заряда. Эмиттерная секция сильно легирована по сравнению с остальными слоями.

Оба слоя, такие как база и коллектор, содержат одинаковые концентрации носителей заряда.Таким образом, между этими тремя переходами соединение BE может быть подключено с прямым смещением, а соединение BC - с обратным смещением. BJT может работать в трех разных областях, таких как активная, насыщенная и отсеченная.

Активная область

В этой области один переход подключен с прямым смещением, а другой - с обратным смещением. Здесь базовый ток (Ib) используется для управления величиной Ic (ток коллектора). Таким образом, активная область может в основном использоваться для усиления везде, где этот транзистор работает как усилитель за счет коэффициента усиления «β» со следующим уравнением;

Ic = β x Ib

Активная область также называется линейной областью, которая находится между двумя областями, такими как отсечка и насыщение.Типичная работа этого транзистора происходит в этой области.

Область насыщения

В этой области транзисторы оба перехода соединены с прямым смещением. Таким образом, эта область в основном используется для включенного состояния переключателя, где бы он ни находился;

Ic = Isat

Здесь «Isat» - это ток насыщения, и это наибольшая величина протекающего тока между двумя выводами, такими как эмиттер, а также коллектор, когда этот транзистор подключен в области насыщения.Поскольку эти переходы соединены прямым смещением, транзистор работает как короткое замыкание.

Область отсечки

В этой области оба перехода транзистора соединены с обратным смещением. Здесь этот транзистор работает как выключенное состояние переключателя, где

Ic = 0

В области отсечки операция полностью обратная по сравнению с областью насыщения. Итак, внешние источники питания не подключены. Если нет тока коллектора, значит нет тока эмиттера.
В этом методе транзистор работает как выключенное состояние переключателя, и этот режим может быть достигнут путем снижения базового напряжения до уровня ниже напряжения как эмиттера, так и коллектора.
Vbe <0,7

Типы биполярных переходных транзисторов

Как мы видели, полупроводник обеспечивает меньшее сопротивление протеканию тока в одном направлении, а высокое сопротивление - в другом направлении, и мы можем назвать транзистор режимом устройства полупроводника. Биполярный переходной транзистор состоит из двух типов транзисторов.Который, учитывая нас

  • Точечный контакт
  • Переходный транзистор

При сравнении двух транзисторов переходные транзисторы используются больше, чем точечные транзисторы. Кроме того, переходные транзисторы подразделяются на два типа, которые приведены ниже. На каждый переходный транзистор приходится по три электрода: эмиттер, коллектор и база

  • Переходные транзисторы PNP
  • Переходные транзисторы NPN

Переходные транзисторы PNP

В транзисторах PNP эмиттер более положительный по отношению к базе, а также по отношению к коллекционеру.Транзистор PNP - это трехконтактное устройство, изготовленное из полупроводникового материала. Три клеммы - это коллектор, база и эмиттер, а транзистор используется для коммутации и усиления. Ниже показана работа транзистора PNP.

Обычно клемма коллектора подключается к положительной клемме, а эмиттер - к отрицательному источнику питания с помощью резистора в цепи эмиттера или коллектора. К клемме базы подается напряжение, и транзистор работает в состоянии ВКЛ / ВЫКЛ.Транзистор находится в выключенном состоянии, когда базовое напряжение совпадает с напряжением эмиттера. Режим транзистора находится в состоянии ВКЛ, когда напряжение базы уменьшается относительно эмиттера. Используя это свойство, транзистор может работать как с переключателем, так и с усилителем. Базовая схема транзистора PNP показана ниже.

Соединительный транзистор NPN

Транзистор NPN прямо противоположен транзистору PNP. Транзистор NPN содержит три вывода, которые аналогичны транзистору PNP: эмиттер, коллектор и база.Работа NPN-транзистора:

Как правило, положительное питание подается на вывод коллектора, а отрицательное питание на вывод эмиттера с помощью резистора в цепи эмиттера, коллектора или эмиттера. К клемме базы подается напряжение, и она работает как состояние ВКЛ / ВЫКЛ транзистора. Транзистор находится в выключенном состоянии, когда напряжение базы такое же, как и на эмиттере. Если базовое напряжение увеличивается относительно эмиттера, то транзисторный режим находится в состоянии ВКЛ.Используя это условие, транзистор может работать как в усилителе, так и в переключателе. Базовый символ и диаграмма конфигурации NPN, как показано ниже.

Биполярный переходной транзистор PNP и NPN

Гетеро-биполярный переход

Гетеро-биполярный переходный транзистор также является типом биполярного переходного транзистора. Он использует различные полупроводниковые материалы для эмиттерной и базовой области и создает гетеропереход. HBT может обрабатывать одиночные сигналы очень высоких частот в несколько сотен ГГц, как правило, он используется в сверхбыстрых цепях и в основном используется в радиочастотах.Его приложения используются в сотовых телефонах и усилителях мощности RF.

Принцип работы BJT

Соединение BE имеет прямое смещение, а CB - соединение обратного смещения. Ширина обедненной области CB-перехода больше, чем BE-перехода. Прямое смещение в BE-переходе снижает потенциал барьера и заставляет электроны течь от эмиттера к базе.

База тонкая и слегка легированная, в ней очень мало дырок и меньше электронов из эмиттера, около 2% он рекомбинирует в области базы с дырками, и из клеммы базы он будет вытекать.Это инициирует ток базы из-за комбинации электронов и дырок. Оставшееся большое количество электронов пройдет через коллекторный переход обратного смещения, чтобы инициировать ток коллектора. Используя KCL, мы можем наблюдать математическое уравнение

I E = I B + I C

Базовый ток очень меньше по сравнению с током эмиттера и коллектора

I E ~ I C

Здесь работа транзистора PNP такая же, как и у транзистора NPN, единственная разница только дырки вместо электронов.На приведенной ниже диаграмме показан PNP-транзистор области активного режима.

Принцип работы BJT

Конфигурация BJT

Биполярный переходной транзистор включает в себя трехконтактное устройство, поэтому его можно подключать к цепи тремя способами: один вывод является общим между другими, что означает, что один вывод между входом и выходом обычное дело. Каждое соединение просто по-разному реагирует на входной сигнал.

Конфигурация с общей базой

В конфигурации транзистора CB, клемма базы является общей для входных и выходных сигналов.Здесь входной сигнал может быть подан между двумя терминалами, такими как база и эмиттер, тогда как выходной сигнал может быть получен между двумя терминалами, такими как база и коллектор. На выводе коллектора выходной сигнал низкий по сравнению с входным сигналом на выводе эмиттера.

Конфигурация CB

Таким образом, его коэффициент усиления меньше 1, поэтому он ослабляет сигнал. Этот выход этой конфигурации не инвертирующий, поэтому оба входа, а также выходные сигналы будут синфазными. Эта общая базовая конфигурация обычно не используется из-за высокого коэффициента усиления по напряжению.Из-за чрезвычайно высокочастотной характеристики такая конфигурация используется только для однофазного усилителя. Эти однофазные усилители могут использоваться в качестве ВЧ-усилителей и микрофонных предусилителей.

Коэффициенты усиления конфигурации CB

Коэффициент усиления напряжения = Av = Vout / Vin = Ic x RL / IE X RIN

Коэффициент усиления по току = Ic / ie

Коэффициент усиления сопротивления = RL / Rin

Общий эмиттер Конфигурация

В этой конфигурации вывод эмиттера является общим для ввода и вывода.Вход подается между двумя клеммами, такими как база и эмиттер, тогда как выход может быть получен между клеммами коллектора и эмиттера.

Его можно легко идентифицировать, наблюдая за схемой. Когда клемма эмиттера подключена к GND, вход и выход поступают от клемм базы и коллектора соответственно. Конфигурация CE включает максимальный ток и усиление мощности между всеми типами конфигураций.

Конфигурация CE

Основная причина заключается в том, что вход на переходе прямого смещения, поэтому его входное сопротивление чрезвычайно мало, тогда как выход может быть получен от перехода обратного смещения.Таким образом, его выходной импеданс чрезвычайно высок. В конфигурации CE ток эмиттера эквивалентен сумме токов базы и коллектора. Таким образом, уравнение:

Ie = Ic + Ib

Из приведенного выше уравнения «Ie» - это ток эмиттера. Таким образом, эта конфигурация имеет максимальное усиление по току, такое как Ic / Ib, потому что сопротивление нагрузки может быть подключено последовательно через клемму коллектора.
Из приведенного выше уравнения можно увидеть, что небольшое увеличение в пределах базового тока приведет к очень высокому току в выходной области.

Эта конфигурация CE работает как инвертирующий усилитель, где выходной сигнал полностью противоположен по полярности входному сигналу. Таким образом, выходной сигнал может быть сдвинут на 180 ° по отношению к входному сигналу.

Конфигурация с общим коллектором

Конфигурация CC также называется эмиттерным повторителем или повторителем напряжения, который включает в себя заземленный коллектор. В конфигурации CC соединение клеммы коллектора может быть выполнено с заземлением по направлению к источнику питания.

CC Конфигурация

Для входа и выхода клемма коллектора является общей. Выходной сигнал поступает от эмиттера через нагрузку, которая подключена последовательно, тогда как вход направляется непосредственно к клемме базы. Эта конфигурация включает в себя высокое входное и выходное сопротивление.

Это позволяет ему работать как устройство согласования импеданса. Таким образом, такая конфигурация чрезвычайно полезна в методе согласования импеданса.

Характеристики биполярного транзистора

Поведение биполярного транзистора в каждой конфигурации схемы сильно различается и приводит к разным характеристикам схемы в отношении входного и выходного импедансов и коэффициентов усиления, таких как напряжение, мощность и ток.Фиксированные характеристики BJT можно разделить на три основные группы, которые упомянуты ниже.

Входные характеристики

Общая база (CB) = ΔVEB / ΔIE
Общий эмиттер (CE) = ΔVBE / ΔIB

Выходные характеристики

Общая база (CB) = ΔVC / ΔIC
Общий эмиттер (CE) = ΔVC / ΔIC

Передаточные характеристики

Общая база (CB) = ΔIC / ΔIE
Общий эмиттер (CE) = ΔIC / ΔIB

Ниже приведены различные характеристики конфигурации транзисторов.

905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 Низкое 90 525

Средний

Характеристики

CB CE

CC

Низкое входное сопротивление

  • 905 905

    Среднее

  • Выходное сопротивление

    Очень высокое Низкое

    Низкое

    Фазовый угол

    0 o

    5 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905

    Усиление напряжения

    Высокое Среднее Низкое
    Коэффициент усиления по току Низкое Среднее Очень высокое
    Преимущества BJT

    Основные преимущества биполярных переходных транзисторов включают следующее.

    • Высокая управляемость
    • Высокочастотный режим
    • Семейство цифровых логических схем имеет логику с эмиттерной связью, используемую в BJT в качестве цифрового переключателя
    • Он имеет широкую полосу пропускания
    • Он дает хорошие характеристики на высоких частотах
    • Коэффициент усиления по напряжению хороший
    • Он работает в приложениях с низким или высоким энергопотреблением
    • Он включает максимальную плотность тока.
    • Низкое прямое падение напряжения

    Недостатки

    Основные недостатки биполярных переходных транзисторов включают следующее.

    • Термическая стабильность меньше
    • Он производит больше шума
    • BJT больше подвержен воздействию излучения.
    • Меньшая частота коммутации
    • Базовое управление сложное, поэтому требует умелого обращения.
    • Время переключения невелико по сравнению с высокой частотой мигания напряжения и тока.
    Приложения BJT

    Ниже приведены два различных типа приложений в BJT:

    • Коммутация
    • Усиление
    • Преобразователи
    • Автоматический переключатель
    • Датчики температуры
    • Электронные переключатели
    • Возможности управления
    • Усилители
    • Схемы обнаружения
    • Высокочастотный режим
    • Демодулятор и модулятор
    • Цифровой переключатель
    • Клипперы
    • Колебательная цепь

    В этой статье представлена ​​информация о том, что такое биполярные переходные транзисторы, их типах, преимуществах, применении и характеристиках. биполярные переходные транзисторы.Таким образом, это все о биполярном переходном транзисторе. Это наиболее широко используемые устройства для усиления всех видов электрических сигналов в дискретных схемах, которые разработаны с отдельными компонентами вместо микросхем. Они доступны в нескольких типах и различных формах, например, BUH515, 2N3055, 2N2219, 2N6487, BD135, BD136 и 2N222. Вот вам вопрос, какие типы транзисторов доступны на рынке?

    Я надеюсь, что данная информация в статье будет полезна для получения хорошей информации и понимания проекта.Кроме того, если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи или проектов в области электротехники и электроники, вы можете прокомментировать их в разделе ниже. Вот вам вопрос, если транзисторы используются в цифровых схемах, они вообще работают в каком регионе?

    Биполярный переходной транзистор - HomoFaciens



    Новости Проект Технология РобоСпатиум Способствовать Предметный указатель Скачать Ответы Игры Советы по покупкам Контакт


    <<< JFET биполярный переходный транзистор >>>

    Таблицы записанных значений можно найти при загрузке столбца.

    Видео про биполярные переходные транзисторы


    Штифты

    Рисунок 1:
    Биполярный транзистор обычно имеет три контактных разъема: эмиттер, база и коллектор. Формируются две соединенные цепи тока : входная цепь (синяя), проходящая через базовый вывод, и выходная цепь (зеленая), проходящая через контакт коллектора. Обе схемы подключаются через вывод эмиттера.
    В этой главе будут раскрыты электрические свойства двух цепей.

    Простая схема

    Рисунок 2:
    Для первой серии измерений используется очень простая испытательная схема. Делитель напряжения, состоящий из трех потенциометров и резистора номиналом 1 кОм, используется для подачи переменного напряжения на базовый вывод транзистора. Резисторы с сопротивлением 10 Ом или 100 Ом припаиваются параллельно к двум потенциометрам.Таким образом, эти потенциометры используются для точной настройки базового напряжения. Резистор 390 Ом подключен между коллекторным выводом и положительным выводом источника напряжения. Этот резистор называется нагрузочным резистором .
    В качестве источника напряжения используется свинцово-кислотная батарея с номинальным напряжением 12 В. Обнаруженное выходное напряжение 12,38 В считается постоянным во время серии измерений.
    Три цифровых мультиметра используются для определения напряжения базы, тока базы и падения напряжения на нагрузочном резисторе.

    Анализ серии измерений № 1

    График зависимости тока базы от напряжения базы:

    Рисунок 3:

    Полученная в результате кривая очень похожа на кривую для полупроводникового диода с прямым смещением. Ниже 0,7 В ток, проходящий через базовый вывод, очень низкий. Изменение базового напряжения в этой области кривой вызывает лишь небольшое изменение тока. При напряжении выше 0,7 В градиент значительно увеличивается.Изменение базового напряжения в этой области кривой вызывает резкое изменение тока.
    Между базовым слоем и эмиттером транзистора действительно есть один P / N-переход, который переключается на прямую полярность (подробности см. В главе «Транзисторы с биполярным переходом»).

    С помощью общего напряжения (= напряжения батареи), падения напряжения на нагрузочном резисторе и значения сопротивления этого устройства можно рассчитать сопротивление линии коллектора эмиттера транзистора:


    или

    Где находится:
    R L - нагрузочный резистор, R C - сопротивление эмиттерной коллекторной линии, U L - нагрузочный резистор падения напряжения, U Bat - напряжение батареи

    Можно построить кривую зависимости сопротивления от базового напряжения:

    Рисунок 4:

    Подав напряжение на вывод базы транзистора, можно изменить сопротивление линии коллектора эмиттера.Используемый цифровой мультиметр не может обнаружить ток ниже одного микроампера, поэтому не регистрируются значения ниже базового напряжения 0,6 В. Как видите, значение сопротивления падает с 20000 Ом ниже одного кОм, а базовое напряжение увеличивается с 0,6 В до 0,7 В.
    Падение напряжения на выводе коллектора транзистора изменялось во время серии измерений из-за изменения значения сопротивления. Чтобы иметь возможность записывать воспроизводимые значения на выводе базы, падение напряжения на выводе коллектора должно поддерживаться на постоянном уровне.

    Улучшенная схема

    Рисунок 5:
    Нагрузочный резистор заменен транзистором PNP. Таким образом, мы получаем делитель напряжения, состоящий из двух регулируемых резисторов, с помощью которых мы можем выравнивать постоянное падение напряжения на NPN-транзисторе. Сопротивление NPN-транзистора регулируется путем приложения положительного падения напряжения на выводе базы, как мы это делали в первой серии измерений. Напротив, сопротивление транзистора PNP регулируется путем добавления отрицательного падения напряжения между эмиттером и базовым выводом.Для ограничения тока, протекающего через делитель напряжения, к транзисторам последовательно подключена лампа накаливания (L 1 ).
    L 2 - дополнительный стабилизатор напряжения внутри цепи управления.
    С помощью этой испытательной схемы падение напряжения на выводе коллектора можно отрегулировать до постоянного напряжения от 2 до 8 В.
    Как мы видели в первой серии измерений, даже ток ниже одного микроампер явно влияет на электрические свойства транзистора.Следовательно, ток, протекающий через базовый вывод, регистрируется косвенно, путем измерения падения напряжения на сопротивлении 1 кОм.

    Анализ серии измерений № 2

    График зависимости тока базы от напряжения базы при напряжениях коллектора 2 В и 7 В:

    Рис. 6:

    С увеличением напряжения коллектора, ток, протекающий через вывод базы, также увеличивается, потому что электрические поля коллектора, соответственно, напряжения базы, направлены в одном направлении.
    Корреляция между базовым током и базовым напряжением называется входной характеристикой .

    График зависимости тока коллектора от напряжения коллектора при постоянном базовом токе 50 мкА, 100 мкА соответственно 200 мкА:

    Рис. 7:

    Между 0 и приблизительно 1 В ток, протекающий через коллекторный штырь, значительно увеличивается, но измерительная установка не способствует точному наблюдению за этой областью.Выше 1 вольт наблюдается почти линейная корреляция между напряжением и током. Наклон кривой увеличивается с увеличением базового напряжения. Сопротивление линии эмиттер-коллектор уменьшается с увеличением тока базы и увеличивается с увеличением напряжения коллектора.
    Корреляция между током коллектора и напряжением коллектора называется выходной характеристикой .

    Существует почти линейная корреляция между током коллектора и током базы:

    Рисунок 8:

    Ток коллектора примерно в бета умножает на базовый ток:

    Я С = β * Я В

    Где находится:
    I C - ток коллектора, I B - ток базы, β - коэффициент усиления по току

    Безразмерный параметр Beta отмечает наклон кривой, который равен коэффициенту усиления по току .Бета немного увеличивается с увеличением напряжения коллектора. Со значениями, записанными для BD135, мы получаем коэффициент усиления по току примерно 130.
    Корреляция между током коллектора и током базы называется передаточной характеристикой .

    График зависимости напряжения базы от напряжения коллектора при постоянном базовом токе 50 мкА, 100 мкА соответственно 200 мкА:

    Рис. 9:

    Обратите внимание на то, что измерительная установка не способствует наблюдению за областью между 0 и 1 В, но вы можете увидеть большой наклон в этой области.Выше 1 В наблюдается почти линейная корреляция между напряжением базы и коллектора. Пока напряжение коллектора увеличивается, более низкого базового напряжения достаточно, чтобы поддерживать базовый ток на постоянном уровне. Как упоминалось ранее, оба электрических поля направлены в одном направлении, следовательно, увеличение напряжения коллектора вызывает более высокий базовый ток, если базовое напряжение будет поддерживаться на постоянном уровне.
    Корреляция между напряжением коллектора и базовым напряжением называется характеристикой реакции .

    Четырехквадрантная семья

    Рисунок 10:
    Ход кривой входных, выходных, передаточных и реакционных характеристик часто строится в четырехквадрантном семействе.

    Обратный режим

    Меняя местами соединения эмиттера и коллектора, мы можем определить, что транзисторы с биполярным переходом построены не симметрично. PN-переход между базой и эмиттером отличается от такового между базой и коллектором.Такое расположение называется реверсивным режимом . В обратном режиме максимальное напряжение смещенного в обратном направлении перехода эмиттер-база составляет всего несколько вольт (ниже 8 В по сравнению с 45 В в нормальном режиме для обнаруженного BD135). Концентрация примеси в слоях и внутренней структуре транзистора обычно оптимизируется для работы в прямом режиме.

    Имеется значительное отклонение входной характеристики:

    Рисунок 12:

    Текущее усиление значительно ниже:

    Рисунок 13:

    Предельные значения

    При использовании этих устройств необходимо учитывать предельные значения транзистора.
    Максимальная рассеиваемая мощность, максимальное напряжение коллектора и максимальный ток коллектора обычно указываются на выходной кривой в паспорте данных.

    <<< JFET биполярный переходный транзистор >>>


    Новости Проект Технология РобоСпатиум Способствовать Предметный указатель Архивы Скачать Ответы Игры Ссылки Советы по покупкам Контакт Отпечаток



    BJT Биполярный переходной транзистор - конструкция, типы и методы соединения

    Это имя обозначает устройство, имеющее передаточные резисторы.Поскольку мы видели, что полупроводник обеспечивает меньшее сопротивление течению тока в одном направлении и высокое сопротивление в другом направлении, мы называем устройство из полупроводников транзистором.
    Существует два основных типа транзисторов:

    .
    1. Контактное лицо
    2. Переходный транзистор

    Переходные транзисторы используются чаще, чем точечные транзисторы. Их отдают предпочтение из-за их прочности и небольшого размера. Переходные транзисторы делятся на два типа

    1. PNP
    2. НПН

    Каждый имеет 3 электрода, называемых эмиттером, базой и коллектором.Они изготавливаются из полупроводников типа P и N. В зависимости от типа.

    ТРАНЗИСТОР

    Транзистор был изобретен Уильямом Шокли в 1947 году. Транзистор состоит из двух PN-переходов. Переходы формируются путем наложения полупроводниковых слоев P-типа или N-типа между парой противоположных типов. Существует два типа транзисторов: один называется транзистором PNP, а другой - транзистором NPN.

    PNP-транзистор состоит из двух полупроводников P-типа, разделенных тонкой секцией N-типа, как показано на рисунке (a).Точно так же транзистор NPN состоит из двух полупроводников N-типа, разделенных тонкой секцией P-типа, как показано на рисунке (а). символы, используемые для транзисторов PNP и NPN, также показаны на диаграммах.

    По сути, транзистор состоит из трех частей, известных как эмиттер, база и коллектор. Часть с одной стороны является эмиттером, а часть с противоположной стороны - коллектором. Средняя часть называется базой и образует два перехода между эмиттером и коллектором.

    ЭМИТТЕР

    Часть на одной стороне транзистора, которая питает носители заряда (т.е.е. электроны или дырки) к двум другим частям. Эмиттер представляет собой сильно легированную область. Эмиттер всегда смещен в прямом направлении относительно базы, так что он может поставлять большое количество основных несущих. В обоих транзисторах PNP и NPN эмиттерный базовый переход всегда должен быть смещен в прямом направлении. Эмиттер PNP-транзистора подает дырочные заряды на его стыки с базой. Точно так же эмиттер PNP-транзистора подает свободные электроны к его стыку с базой.

    КОЛЛЕКТОР

    Часть на другой стороне транзистора (т.е.е. сторона, противоположная эмиттеру), которая собирает носители заряда (то есть электроны или дырки). Коллектор всегда больше, чем эмиттер и база транзистора. Уровень легирования коллектора находится между сильным легированием эмиттера и легким легированием базы. В обоих транзисторах PNP и NPN коллектор-база всегда должна иметь обратное смещение. Его функция заключается в удалении носителей заряда из соединения с базой. Коллектор транзистора PNP принимает дырочные заряды, которые текут в выходной цепи.Точно так же коллектор NPN-транзистора принимает электроны.

    ОСНОВАНИЕ

    Среднее зелье, которое образует два PN перехода между эмиттером и коллектором, называется базой. База транзистора тонкая по сравнению с эмиттером и представляет собой слаболегированный участок. Функция базы - управлять потоком носителей заряда. Эмиттерные переходы смещены в прямом направлении, что позволяет использовать эмиттерную цепь с низким сопротивлением. Коллекторный переход базы имеет обратное смещение и показывает высокое сопротивление в цепи коллектора.

    КОНСТРУКЦИЯ ТРАНЗИСТОРА

    Методы, используемые для изготовления транзисторов, приведены ниже:

    1. Grown Junction
    2. Сплав из сплава или плавленого сплава
    3. Диффузное соединение
    4. Эпитаксиальный переход
    5. Разветвитель с точечным контактом

    Выросший перекресток

    Это соединение подготовлено с использованием техники Чохральского или плавающей зоны. Аппарат, используемый для техники Чохральского, показан на рисунке ниже.Он состоит из графитового тигля, кварцевого контейнера, вращающегося тянущего стержня и катушек индукционного нагрева, размещенных вокруг графитового тигля. Графитовый тигель содержит расплавленный полупроводниковый материал.

    Прежде всего, одиночная затравка полупроводника погружается в расплавленный полупроводник. Затем он постепенно извлекается, при этом стержень, удерживающий посевной материал, медленно вращается. PN-переходы выращивают, сначала добавляя примеси P-типа в расплав, а затем меняя его на N-тип.

    Переходник из сплава или плавленого сплава

    Технология сплавных соединений позволяет получать PN-переходы с высокими (PIV) значениями пикового напряжения и тока.Такие переходы имеют большую емкость из-за их большой площади перехода. В методе соединения сплава небольшая точка алюминия помещается на кремниевую воду N-типа, как показано на рисунке (d). Его нагревают до температуры около 150С. При этой температуре алюминий плавится и растворяет часть кремния. Затем его температура понижается, и кремний повторно замерзает, образуя монокристалл с PN-переходом, как показано на рисунке.

    Диффузное соединение

    Этот метод дает нам точный контроль концентрации примесей для изготовления PN перехода.Кремниевая пластина N-типа, называемая подложкой (или основанием), подвергается воздействию газовой примеси P-типа, как показано на рисунке (e). Затем пластина нагревается до достаточно высокой температуры, при которой примеси медленно диффундируют в поверхность воды. После диффузии части поверхности защищаются, а остальные вытравливаются, как показано на рисунке.

    Эпитаксиальный переход

    Этот переход отличается от диффузного перехода только в одном аспекте: переход создается не на подложке, а на эпитаксиальном слое, выращенном над подложкой.Эпитаксиальные переходы обладают преимуществом низкого сопротивления.

    Точечный контактный переход

    Он состоит из полупроводниковой (кремниевой или германиевой) пластины N-типа, одна поверхность которой припаяна к металлическому основанию, а другая сторона имеет пружину из фосфористой бронзы (или вольфрама) (называемую усами Кошки), прижатую к ней, как показано на Рисунок (f). Вся сборка заключена в керамическую или стеклянную оболочку для придания ей механической прочности.

    PN-переход образуется при пропускании большого тока (около 200 мА) длительностью от 1 до 100 миллисекунд.Переход образуется в точке контакта из-за плавления поверхности кремния и диффузии материала нитевидных кристаллов в поверхность в этой точке, как показано на рисунке (f).

    Точечный переход имеет очень низкое значение емкости. По этой причине такие переходы очень удобны для работы на частотах до 10 ГГц.

    BJT Режимы работы

    Биполярный транзистор имеет два перехода. Каждый переход может иметь прямое или обратное смещение независимо.Таким образом, есть четыре режима работы:

    1. Форвард Актив
    2. Отрезка
    3. Насыщенность
    4. Реверс активен

    ВПЕРЕД АКТИВНО

    В этом режиме работы переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении. Транзистор ведет себя как источник. Благодаря управляемым характеристикам источника BJT может использоваться как усилитель и в аналоговых схемах.

    ОТРЕЗАТЬ

    Когда оба перехода имеют обратное смещение, это называется режимом отсечки.В этой ситуации ток почти равен нулю, и транзистор ведет себя как разомкнутый ключ.

    НАСЫЩЕННОСТЬ

    В режиме насыщения оба перехода смещены в прямом направлении, большой ток коллектора течет с небольшим напряжением через переход коллектор-база.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *