Биполярные транзисторы

Транзисторы.

В зависимости от принципа действия и конструктивных признаков транзисторы подразделяются на два больших класса:

· биполярные

· полевые (или униполярные, или канальные)

Термин «биполярный» указывает на то, что работа данного прибора основана на движении носителей зарядов обоих знаков (электронов и дырок).

Термин «полевой» указывает на то, что процессы в этом приборе происходят под действием управляющего поля и основаны на движении носителей заряда только одного знака (электронов или дырок)

Полупроводниковые приборы, содержащие два взаимодействующих

p-n перехода, образованных тремя слоями полупроводников, с чередующимся типом электропроводимости, обладающих усилительными свойствами и имеющих три вывода, называются биполярными транзисторами.

В зависимости от типа электропроводности наружных слоев различают транзисторы p-n-p и n-p-n типов.

транзистор p – n – p –типа транзистор n – p – n –типа

(или прямой проводимости) (или обратной проводимости)

Схема транзисторов, как совокупность диодов, не отражает всех свойств транзисторов.

Э – эмиттер – область транзистора, предназначенная для инжекции («впрыскивания») неосновных носителей заряда в базовую область;

Б – база – область транзистора, предназначенная для переноса (транспортировки) инжектированных носителей к коллектору вследствие диффузии или дрейфа;

К – коллектор – область транзистора, предназначенная для экстракции («вытягивания») неосновных носителей из базы за счет поля коллекторного перехода.

Структура сплавного транзистора.

S_Э – площадь эмиттера;

S_К – площадь коллектора; S_К> S_Э

Эмиттер (Э) и коллектор (К) выполняются низкоомными, а база (Б) относительно высокоомной, поэтому удельные объемные сопротивления эмиттера (ρ_Э), коллектора (ρ_К) малы, а базы (ρ_Б) – велико (до сотен Ом)

Но при этом: ρ_Э<ρ_К, а ρ_Б>>ρ_Э.

ω – толщина базы (типичное значение ω≈0,5мкм÷1,0мкм).

Кроме того ω<<L (диффузионная длина) – база тонкая.

Концентрация примесей (степень легирования) в базе значительно меньше, чем в эмиттере и коллекторе.

В зависимости от технологии изготовления транзисторов концентрация примесей в базе может быть распределена равномерно или неравномерно.

При равномерном распределении внутреннее поле в базе отсутствует, в результате неосновные носители в ней движутся за счет диффузии. Такие транзисторы называются диффузионными или бездрейфовыми.

При неравномерном распределении – в базе имеестя внутреннее электрическое поле, в результате неосновные носители движутся в ней как за счет дрейфа, так и диффузии, однако, дрейфовое движение превалирует. Такие транзисторы называют дрейфовыми.

В зависимости от выполняемой функции в электронных устройствах транзистор может работать в трех режимах:

- активный режим;

- режим отсечки;

- режим насыщения.

Каждый из режимов определяется соотношением полярностей напряжений, подаваемых на электроды транзистора.

Активный режим характеризуется прямым напряжением на переходе база-эмиттер (БЭ) и обратным напряжением на переходе коллектор-база (КБ).

Режим отсечки – обратное напряжение на переходе БЭ и обратное напряжение на переходе КБ.

Режим насыщения – прямое напряжение на переходе БЭ и прямое напряжение на переходе КБ.

Активный режим наиболее распространен и используется для усиления аналоговых сигналов.

Режимы отсечки и насыщения наиболее часто используются для усиления дискретных сигналов и при реализации ключевых устройств, в т.ч. в устройствах, выполняющих логические функции.

В любых схемах с транзисторами, как правило, образуются две цепи: входная и выходная, которым соответствуют условные обозначения для токов, напряжений и мощностей:

I_вх; U_вх; P_вх (или I₁, U₁, P₁) – для входной цепи;

I_вых; U_вых; P_вых (или I₂, U₂, P₂) – для выходной цепи.