Віримо в перемогу ЗСУ!
Працюємо з 09:00 до 19:00 Пн-Пт

Термин «биполярный транзистор» связан с тем, что в этих транзисторах используются носители зарядов двух типов: электроны и дырки. Для изготовления транзисторов применяют те же полупроводниковые материалы, что и для диодов.


В биполярных транзисторах с помощью трехслойной полупроводниковой структуры из полупроводников различной электропроводности создаются два p–n-перехода с чередующими типами электропроводности (p–n–p или n–p–n).


Биполярные транзисторы конструктивно могут быть беcкорпусными (рис.1,а) (для применения, например, в составе интегральных микросхем) и заключенными в типовой корпус (рис. 1,б). Три вывода биполярного транзистора называются база, коллектор и эмиттер.

Рис. 1. Биполярный транзистор: а) p–n–p-структуры без корпуса, б) n–p–n-структуры в корпусе


В зависимости от общего вывода можно получить три схемы подключения биполярного транзистора: с общей базой (ОБ), общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ). Рассмотрим работу транзистора в схеме с общей базой, (рис. 2).

Эмиттер инжектирует (поставляет) в базу основные носители, в нашем примере для полупроводниковых приборов n-типа ими будут электроны. Источники выбирают так, чтобы E2 >> E1. Резистор Rэ ограничивает ток открытого p–n-перехода.


При E1 = 0 ток через коллекторный переход мал (обусловлен неосновными носителями), его называют начальным коллекторным током Iк0. Если E1 > 0, электроны преодолевают эмиттерный p–n-переход (E1 включена в прямом направлении) и попадают в область базы.


Базу выполняют с большим удельным сопротивлением (малой концентрацией примеси), поэтому концентрация дырок в базе низкая. Следовательно, немногие попавшие в базу электроны рекомбинируют с ее дырками, образуя базовый ток Iб. Одновременно в коллекторном p–n-переходе со стороны E2 действует много большее поле, чем в эмиттерном переходе, которое увлекает электроны в коллектор. Поэтому подавляющее большинство электронов достигают коллектора.


Эмиттерный и коллекторный токи связаны коэффициентом передачи тока эмиттера

при Uкб = const.


Всегда ∆Iк < ∆Iэ, а a = 0,9 - 0,999 для современных транзисторов.


В рассмотренной схеме Iк = Iк0 + aIэ » Iэ. Следовательно, схема биполярного транзистора с общей базой обладает низким коэффициентом передачи тока. Из-за этого ее применяют редко, в основном в высокочастотных устройствах, где по усилению напряжения она предпочтительнее других.


Основной схемой включения биполярного транзистора является схема с общим эмиттером, (рис. 3).

Рис. 3. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером


Для нее по первому закону Кирхгофа можно записать Iб = Iэ – Iк = (1 – a)Iэ – Iк0 .


Учитывая, что 1 – a = 0,001 - 0,1, имеем Iб << Iэ » Iк .


Найдем отношение тока коллектора к току базы:

Это отношение называют коэффициентом передачи тока базы. При a = 0,99 получаем b = 100. Если в цепь базы включить источник сигнала, то такой же сигнал, но усиленный по току в b раз, будет протекать в цепи коллектора, образуя на резисторе Rк напряжение много большее, чем напряжение источника сигнала.


Для оценки работы биполярного транзистора в широком диапазоне импульсных и постоянных токов, мощностей и напряжений, а также для расчета цепи смещения, стабилизации режима используются семейства входных и выходных вольтамперных характеристик (ВАХ ).


Семейство входных ВАХ устанавливают зависимость входного тока (базы или эмиттера) от входного напряжения Uбэ при Uк = const, рис. 4,а. Входные ВАХ транзистора аналогичны ВАХ диода в прямом включении.


Семейство выходных ВАХ устанавливает зависимость тока коллектора от напряжения на нем при определенном токе базы или эмиттера (в зависимости от схемы с общим эмиттером или общей базой), рис. 4, б.

Рис. 4. Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора: а – входные, б – выходные


Кроме электрического перехода n–p, в быстродействующих цепях широко используется переход на основе контакта металл–полупроводник – барьер Шоттки (Schottky). В таких переходах не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов в базе, и быстродействие транзистора зависит только от скорости перезарядки барьерной емкости.

Параметры биполярных транзисторов


Для оценки максимально допустимых режимов работы транзисторов используют основные параметры:


1) максимально допустимое напряжение коллектор–эмиттер (для различных транзисторов Uкэ макс = 10 - 2000 В),


2) максимально допустимая мощность рассеяния коллектора Pк макс – по ней транзисторы делят на транзисторы малой мощности (до 0,3 Вт), средней мощности (0,3 - 1,5 Вт) и большой мощности (более 1,5 Вт), транзисторы средней и большой мощности часто снабжаются специальным теплоотводящим устройством – радиатором,


3) максимально допустимый ток коллектора Iк макс – до 100 А и более,


4) граничная частота передачи тока fгр (частота, на которой h21 становится равным единице), по ней биполярные транзисторы делят:


- на низкочастотные – до 3 МГц,


- среднечастотные – от 3 до 30 МГц,


- высокочастотные – от 30 до 300 МГц,


- сверхвысокочастотные – более 300 МГц.

<< Проекты << Все товары >> Статьи, уроки >>

Написать отзыв

Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.
    Плохо           Хорошо
Понижающий преобразователь напряжения с ограничением по току 8...36В в 1,25...32В 5А

Понижающий преобразователь напряжения с ограничением по току 8...36В в 1,25...32В 5А

Импульсный преобразователь напряжения постоянного тока с 8 ... 36В в 1,25 ... 32В на основе мик..

95.69грн.

Модуль реле 2-канальный 5В 10А

Модуль реле 2-канальный 5В 10А

2-канальный модуль реле для подключения напрямую к дискретному выходу контроллера. Светодиодная инди..

73.08грн.

Модуль часов реального времени DS1302 + батарейка

Модуль часов реального времени DS1302 + батарейка

Модуль часов для любительских контроллеров на основе специализированной микросхемы DS1302Напряж..

48.23грн.

Arduino Pro Micro ATmega32U4 5V

Arduino Pro Micro ATmega32U4 5V

Миниатюрная плата разработчика из линейки Arduino на основе микропроцессора ATMega 32U4Тактовая част..

280.19грн.

Прото шилд для Arduino UNO

Прото шилд для Arduino UNO

Шилд для прототипирования для Arduino UNO. Призван упростить монтаж небольших любительских проектов ..

77.11грн.