Биполярный транзистор: строение и принцип действия | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко
Загрузка…
Рис. 8.21. Структура транзисторов типа n-p-n и p-n-p |
Действие транзистора основывается на использовании свойств p-n-переходов. При изготовлении так называемых биполярных (с двумя переходами) транзисторов в кристалле полупроводника создают два p-n-перехода. В противоположных участках кристалла создается проводимость одного типа, а в участке между ними — проводимость другого типа. Таким образом, можно иметь транзисторы p-n-p-типа и n-p-n-типа (рис. 8.21).
Рассмотрим принцип действия транзистора типа n-
Электроды транзистора имеют такие названия: эмиттер, база, коллектор. На рис. 8.23 показаны условные обозначения транзисторов типа p-n-p (а) и n-p-n (б).
Эмиттер (от лат. emitto) — выпускать.
Коллектор (от лат. collektor) — сохранитель.
Источник E1 (см. рис. 8.22) направляет свободные электроны из эмиттерной части в область базы, где они являются неосновными свободными носителями заряда, поскольку область базы в этом случае имеет проводимость р-типа. Здесь концентрация свободных носителей заряда значительно меньше, чем в областях эмиттера и коллектора. Кроме того, область базы изготовляют очень тонкой, поэтому электроны, попадающие в нее из эмиттера, лишь в незначительном количестве рекомбинируют (объединяются) с дырками или достигают базового электрода. Основная часть этих электронов захватывается сильным электрическим полем, созданным в коллекторной цепи с помощью источника тока E2. Материал с сайта http://worldofschool.ru
Загрузка…
Рис. 8.22. Эмиттерный и коллекторный переходы транзистора |
Рис. 8.23. Условные обозначения транзисторов типа p-n-p и n-p-n |
Рис. 8.24. Схема включения транзистора с общим эмиттером |
Таким образом, в коллекторной цепи сила тока IК несколько меньше, чем сила тока в эмиттерной цепи IЭ. Усиление тока при таком включении транзистора не происходит. Но поскольку сопротивление коллекторной цепи во много раз превышает сопротивление эмиттерной цепи, то имеем значительное усиление напряжения и мощности. Рассмотренную схему включения транзистора называют схемой с общей базой.
Если необходимо усилить ток, то используют схему с общим эмиттером (рис. 8.24). На рисунке изображена схема для транзисторов типа p-n-p. Если используют транзисторы типа n-p-n, то изменяют полярность включения источника тока.
Промышленность выпускает не только биполярные транзисторы, рассмотренные выше, но и так называемые полевые транзисторы, которые тоже применяются широко в технике.
На этой странице материал по темам:
Принцип работы транзистора типа р-п-р презентация
Транзистор принцип работы физика 8 класс
Будова та принцип дії біполярного транзистора
Вопросы по этому материалу:
Какое строение имеют биполярные транзисторы?
Какие свойства имеют биполярные транзисторы?
Есть несколько биполярных транзисторов. Какой способ вы могли бы предложить, чтобы разделить отдельно транзисторы типа
р-п-р и п-р-п?
Материал с сайта http://WorldOfSchool. ru
Полевой транзистор: строение, принцип действия, применение | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко
Загрузка…
Среди значительного количества полупроводниковых приборов, которые используются для усиления и генерирования электромагнитных сигналов, видное место занимают полевые транзисторы.
Полевой транзистор имеет основу — стержень или небольшую пластинку из полупроводникового вещества, к которой приварены два электрода — исток (И) и сток (С). На боковой поверхности стержня, который имеет проводимость, например n-типа, создается зона проводимости p-типа (рис. 8.26). К полупроводнику p-типа приварен электрод З, имеющий название затвор.
Между полупроводниками с разными типами проводимости получается кольцевой p-n-переход, с помощью которого осуществляется регулирование силы тока на участке исток—сток. Участок внутри кольцевого p-n-перехода называется каналом.
Основа полевого транзистора может иметь проводимость и p-типа. На рис. 8.27 показаны схематические изображения полевых транзисторов с основой n-типа (а) и p-типа (б).
Если к транзистору (исток—сток) подать постоянное напряжение, то сила тока в цепи будет постоянной, поскольку она зависит лишь от сопротивления канала транзистора. Ширину этого канала (поперечное сечение), а значит, и сопротивление можно регулировать напряжением, приложенным между истоком и затвором.
Рис. 8.26. Структура полевого транзистора |
Рис. 8.27. Схематические изображения полевых транзисторов |
Если p-n-переход (исток—затвор) подключен в прямом направлении, то ширина канала возрастает и сила тока в цепи исток—сток увеличивается. А если p-n-переход подключен в обратном направлении, то ширина канала уменьшается, что ведет к уменьшению силы тока в транзисторе. Материал с сайта http://worldofschool.ru
Загрузка…
Рис. 8.28. Схема усилителя на полевом транзисторе |
Если к p-n-переходу приложить переменное напряжение, то ширина канала будет изменяться в соответствии с колебаниями этого напряжения и можно получить колебание силы тока в цепи исток—сток. Таким способом можно усиливать колебания, руководящие шириной канала транзистора.
Принципиальная схема усилителя электрических колебаний на полевом транзисторе изображена на рис. 8.28. Напряжение сигнала, подающееся на p-n-переход затвор—исток, может быть усилено во много раз и снимется из резистора нагрузки R. В отличие от биполярных транзисторов, в основном использующихся для усиления силы тока, полевые транзисторы успешно используются для усиления напряжения.
Объединение свойств биполярных и полевых транзисторов позволяет создавать разнообразнейшие устройства современной электроники, являющейся одной из основ научно-технического прогресса.
На этой странице материал по темам:
Исток сток затвор тр кп540
Каковы структуры и принцип работы полевого транзистора
Физика полевые транзисторы
Строение и применение транзисторов краткое содержание
Полевой транзистор принцип работы
Вопросы по этому материалу:
Какова структура полевого транзистора?
Объясните в общих чертах принцип действия полевого транзистора.
Как условно обозначают полевые транзисторы на схемах?
Для чего в основном используются полевые транзисторы?
Материал с сайта http://WorldOfSchool. ru
Структура и изготовление биполярного транзистора» Electronics Notes
Основные сведения о структуре типичных биполярных транзисторов с пояснениями, помогающими понять, как они работают.
Учебное пособие по транзисторам Включает:
Основы транзисторов
Усиление: Hfe, hfe и бета
Характеристики транзистора
Коды нумерации транзисторов и диодов
Выбор транзисторов на замену
Производство биполярных транзисторов и их структура прошли долгий путь с тех пор, как были сделаны первые транзисторы.
Современные транзисторы изготавливаются с использованием сложных процессов, а конструкция транзистора обеспечивает очень высокий уровень производительности.
Оригинальный транзистор Бардина, Браттейна и Шокли состоял из двух очень близко расположенных контактов на германиевой основе. Структура этого транзистора состояла из двух точечных контактов на германиевой базовой площадке.
Сегодня транзисторы изготавливаются различными способами и имеют множество различных конструкций. Они могут быть диффузными, эпитаксиально выращенными или могут иметь меза-конструкцию.
Транзистор 2N3553 в металлической банке ТО39Структура биполярного транзистора: основы
По сути, транзистор состоит из области полупроводника p-типа или n-типа, зажатой между областями противоположно легированного кремния. Такие устройства могут быть как p-n-p, так и n-p-n.
Есть три соединения, а именно эмиттер, база и коллектор. База находится в центре и ограничена эмиттером и коллектором. Из двух внешних двух коллектор часто делают больше, так как именно здесь рассеивается большая часть тепла.
Базовая структура транзистора и символы схемыБаза получила свое название от транзисторов с первым точечным контактом, где центральное соединение также сформировало механическую «основу» конструкции. Очень важно, чтобы эта область была как можно более тонкой, если необходимо достичь высоких уровней усиления по току. Часто это может быть только около 1 мкм в поперечнике.
Эмиттер — это место, где «излучаются» носители тока, а коллектор — это место, где они «собираются».
Структура транзистора с точечным контактом
В самых ранних транзисторах использовалась структура точечного контакта. Эту транзисторную структуру было легко изготовить на очень низком технологическом оборудовании, но она была ненадежной.
Как следует из названия, в этой структуре биполярного транзистора используются провода для точечного контакта с полупроводниковым материалом.
Структура транзистора с точечным контактомЛегированная структура перехода
Другой транзисторной структурой, которая широко использовалась на заре транзисторов, был сплавной переход.
Структура транзистора со сплавомСтруктура транзистора со сплавом использует кристалл германия в качестве основы для всей структуры, а также в качестве базового соединения. Эмиттерные и коллекторные шарики из сплава затем сплавлялись на противоположных сторонах. За годы их производства было разработано несколько типов улучшенных транзисторов с переходом из сплава.
Транзисторы со сплавом устарели в начале 1960-х годов с появлением планарного транзистора, который можно было легко производить серийно, в то время как транзисторы со сплавом приходилось изготавливать индивидуально.
Диффузионные транзисторы
В отличие от предыдущих транзисторных структур, где контакты добавлялись к полупроводниковому кристаллу извне, диффузионный транзистор позволял создавать различные области транзистора путем диффузии примесей в полупроводниковый кристалл для получения областей с требуемыми характеристиками p-типа, n -тип, p+, n+ и т. д.
Самые ранние диффузионные транзисторы использовали структуру транзистора с диффузной базой. Эти транзисторы по-прежнему имели эмиттеры из сплава и даже иногда имели коллекторы из сплава, как и более ранние транзисторы с переходом из сплава. В подложку диффундировала только основа, хотя иногда подложка образовывала коллектор.
Планарная структура транзистора
Структура планарного транзистора была разработана в Fairchild Semiconductor в 1959 году и стала крупным технологическим прорывом. Это не только упростило производство биполярных транзисторов, но и заложило основу будущей технологии интегральных схем.
Структура планарного транзистора также включает пассивирующий слой на внешних участках кристалла. Это защищает края перехода от загрязнения и позволяет использовать гораздо менее дорогую пластиковую упаковку без риска ухудшения характеристик транзистора в результате попадания загрязнения в кристаллическую решетку, особенно в областях вокруг переходов.
Удивительно, но первые планарные транзисторы имели более низкий уровень производительности по сравнению с их соединениями из сплава, но транзисторы с диффузной планарной структурой можно было производить массово, и в результате они стоили намного дешевле, что делало их очень привлекательным вариантом. Однако первоначальные трудности были преодолены, и планарные транзисторы предлагают очень высокий уровень производительности.
Упрощенная планарная структура транзистораСтоит отметить, что площадь коллектора имеет больший объем, чем эмиттер. Хотя во многих отношениях две клеммы можно поменять местами, на коллекторе рассеивается наибольшая мощность, и поэтому он имеет больший объем.
Также видно, что в этом транзисторе протекание тока происходит в вертикальной плоскости на схеме.
Существуют и другие различия в уровнях легирования, используемых в структуре транзистора. Легирование эмиттера обычно выше, чем легирование базы, что обеспечивает высокую эффективность инжекции. Также легирование коллектора ниже, чем легирование базы.
Обычный подход к формированию переходов эмиттера и базы заключается в использовании процесса, известного как метод двойной диффузии. При использовании метода двойной диффузии сначала выполняется диффузия в области основания, чтобы обеспечить большую площадь основания. Затем меньшая площадь эмиттера рассеивается с более высоким уровнем легирующей примеси, чтобы обеспечить более мелкий эмиттер с более сильным легированием.
Боковая планарная структура транзистора
В некоторых случаях может быть выгодно иметь боковую структуру транзистора.
Боковая планарная структура транзистораИз этой диаграммы видно, что ток течет в горизонтальной плоскости, а не в вертикальной. Этот формат имеет преимущества в некоторых приложениях, но требует большего количества процессов распространения и, следовательно, является более сложным и, следовательно, более дорогим. Таким образом, он используется только тогда, когда этого требуют производительность и характеристики.
Легирование транзисторов и профили легирования
Какой бы метод изготовления транзистора ни использовался, базовый слой остается очень тонким. Обычно он составляет менее 1 мкм для высокого коэффициента усиления по току.
Для большинства транзисторов с биполярным переходом ток течет в вертикальной плоскости, хотя при необходимости возможна поперечная структура.
Что касается уровней легирования в структуре транзистора, то легирование эмиттера, как правило, является самым высоким. Это обеспечивает максимальную эффективность впрыска. Далее базовый допинг. Наконец, коллектор получает самый низкий уровень легирования, так что функция нейтральной базы является слабой функцией напряжения базы коллектора.
Типичный профиль легирования структуры транзистора показывает различные области транзистора с их уровнями легирования.
Типичный профиль легирования для стандартного кремниевого транзистора (NPN)Как видно из структурной схемы транзистора, легирование эмиттера намного выше, чем эфира базы областей коллектора.
Хотя транзисторы могут работать с перевернутыми эмиттером и коллектором, производительность будет ниже. В результате неправильного уровня допинга. Кроме того, коллектор сделан больше и может легче отводить тепло, поскольку это область структуры транзистора, где рассеивается больше всего тепла.
Другие электронные компоненты:
Батарейки
конденсаторы
Соединители
Диоды
полевой транзистор
Индукторы
Типы памяти
Фототранзистор
Кристаллы кварца
Реле
Резисторы
ВЧ-разъемы
Переключатели
Технология поверхностного монтажа
Тиристор
Трансформеры
Транзистор
Клапаны/трубки
Вернуться в меню «Компоненты». . .
Транзисторы
Транзисторы
| Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники Концепции электроники | ||||||||
| Назад |
Больший ток коллектора I C пропорционален току базы I B согласно соотношению I C =βI B , точнее пропорционален напряжению база-эмиттер V BE . Меньший ток базы контролирует больший ток коллектора, обеспечивая усиление тока. Иногда бывает полезна аналогия с клапаном. Меньший ток в базе действует как «клапан», контролирующий больший ток от коллектора к эмиттеру. «Сигнал» в виде изменения тока базы воспроизводится как большее изменение тока между коллектором и эмиттером, что приводит к усилению этого сигнала.
| Index Semiconductor concepts Semiconductors for electronics Electronics concepts Reference | |||
| Назад |