Активный режим

Классификация

Транзистор позволяет регулировать ток в цепи от нуля до максимального значения

Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей.

Биполярные транзисторы

Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток. Иными словами, действующие на вход­ных зажимах транзистора напряжения и токи приводят к появле­нию на его выходных зажимах напряжений и токов значительно боль­шей величины. Это делает транзисторы приборами универсального применения и обеспечивает возможность их использования в самых разнообразных устройствах.

Свое название транзистор получил от сокращения двух англий­ских слов tran(sfer) (re)sistor — управляемый резистор. Это название неслучайно, так как под действием приложенного к транзистору входного напряжения сопротивление между его выходными зажима­ми может регулироваться в очень широких пределах.

1) по принципу действия: полевые (униполярные), биполярные, комбинированные.

2) по виду полупроводникового материала: германиевые, кремневые и др.

3) по зна­чению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой.

4) по значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и сверхвысокочастот­ные.

5) по значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные.

6) по функциональному назначению: универсальные, усилительные, генераторные, ключевые и др.

7) по конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном ис­полнении, с жесткими и гибкими выводами.

Каждая из перечисленных выше групп характеризуется специ­фической системой параметров и справочных зависимостей, отража­ющих особенности применения транзисторов в узлах и устройствах автоматики и в радиоэлектронной аппаратуре. Так, например, транзисторы малой мощ­ности характеризуются максимальной мощностью рассеивания Р_max не превышающей 0,3 Вт, средней мощности - в пределах от 0,3 до 1,5 Вт, большой мощности - превышающими 1,5 Вт.

Аналогич­ные нормы установлены для граничных частот и рабочих напряже­ний. Транзисторы, у которых граничная частота f_rp не превышает 3 МГц, принято считать низкочастотными. Для транзисторов сред­ней частоты граничная частота лежит в пределах от 3 до 30 МГц, у высокочастотных — от 30 до 300 МГц, сверхвысокочастотных (СВЧ) превышает 300 МГц.

Если допустимое напряжение на транзисторе превышает 100 В, транзистор относится к разряду высоковольтных; транзисторы, у которых допустимое напряжение меньше 100 В, являются низковольтными.

Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя выводами, обеспечивающей усиление мощности электрических сигналов.

Рисунок 15 - Транзисторные структуры n-p-n (а) и p-n-p (б),

условно - графическое обозначения транзисторов n-p-n (в) и p-n-p (г)

 

В биполярных транзисторах ток обусловлен движением носите­лей заряда двух типов: электронов и дырок, что и определяет их на­звание.

Основой транзистора является пластина полупроводника, в которой сформированы три участка с чередующимся типом проводимости - электронным и дырочным. В зависимости от чередования слоев различают два вида структуры (рис. 15, а,б) и соответственно транзисторов: n-p-n (рис. 15, в) и p-n-p (рис. 15, г).

Эмиттер (Э) - слой, являющийся источником носителей заряда (электронов или дырок) и создающий ток прибора;

Коллектор (К) – слой, принимающий носители заряда, поступаю­щие от эмиттера;

База - средний слой, управляющий током транзистора.

 

Рисунок 16 -Структура (а) и конструкция (б)

биполярного транзистора

1 - корпус; 2 - кристалл (пластинка) крем­ния; 3 - кристаллодержатель; 4 - основание; 5 - выводы кол­лектора, базы и эмиттера; 6 - стеклянные изоляторы выводов эмит­тера и базы.

 

 

В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут работать в трех режимах:

Используется для усиления электрических сигналов. При этом на эмиттерный переход подается напряжение в прямом включении, а на коллекторный в обратном. Эмиттерный переход открывается и электроны из эмиттера устремляются в область базы, где рекомбинируются с дырками. Но т.к. база очень тонкая и имеет малую концентрацию дырок, только небольшая часть электронов рекомбинируется, образуя ток базы. Большинство электронов достигают коллектора, образуя ток коллектора I_к.

Т.о. ток коллектора возникает только при протекании тока базы I_б (определяется U_бэ). Чем больше I_б, тем больше I_к. I_б измеряется в единицах мА, а ток коллектора - в десятках и сотнях мА, т.е. I_б<<I_к. Поэтому при подаче на эмиттерный переход переменного сигнала малой амплитуды, малый I_б будет изменятся, и пропорционально ему будет изменяться большой Iк. При включении в цепь коллектора сопротивления нагрузки, на нем будет выделяться сигнал, повторяющий по форме входной, но большей амплитуды, т.е. усиленный сигнал.

 

 

Рисунок 17 - Движение носителей заряда и формирование токов в транзисторе типа n-р-n