Биполярный транзистор Параметры и статические характеристики Общие

Биполярный транзистор. Параметры и статические характеристики

Общие сведения § Транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя электроннодырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. § Биполярный транзистор состоит из 3 -х областей монокристаллического полупроводника с разным типом проводимости: Ш Эмиттера Ш Базы Ш Коллектора Схематическое изображение транзистора типа p-n-p: Э - эмиттер, Б - база, К коллектор, W - толщина базы, ЭП - эмиттерный переход, КП - коллекторный переход

Общие сведения • • • Область транзистора, расположенная между переходами называется базой (Б). Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером (Э). Область, основным назначением которой является экстракцией носителей из базы коллектор (К) • • Переход, который образуется на границе эмиттер-база, называется эмиттерным. На границе база-коллектор - коллекторным. § В зависимости от типа проводимости крайних слоев различают транзисторы p-n-р и n-р-n. а б Условные обозначения транзисторов: а) транзистор n-p-n, б) транзистор p-n-p

Общие сведения 4 режима работы транзистора: 1) 2) 3) 4) Режим отсечки - оба p-n перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идёт сравнительно небольшой ток; Режим насыщения - оба p-n перехода открыты; Активный режим - эмиттерный переход находится в открытом состоянии, а коллекторный - в закрытом: Инверсный режим - эмиттерный переход закрыт, а коллекторный – открыт.

Основные физические процессы в биполярных транзисторах Закон распределения инжектированных дырок Pn(х) по базе : W<<Lp – необходимое условие реализации транзисторного эффекта Распределение инжектированных дырок в базе

Основные физические процессы в биполярных транзисторах В БТ реализуются 4 физических процесса: 1) 2) 3) 4) инжекция из эмиттера в базу; диффузия через базу; рекомбинация в базе; экстракция из базы в коллектор. а) Зонная диаграмма биполярного транзистора в равновесном состоянии

Биполярный транзистор в схеме с общей базой. Токи транзистора. Uэ > 0, Uк < 0; дырочный эмиттерный ток без рекомбинации: Схема, иллюстрирующая компоненты тока в биполярном транзисторе в схеме с общей базой

Схемы включения биполярного транзистора 3 схемы включения транзистора: • • • С общей базой (ОБ) С общим эмиттером (ОЭ) С общим коллектором (ОК) Включение БТ в схеме: a) c общей базой (ОБ); б) с общим эмиттером (ОЭ); в) с общим коллектором (ОК)

Схема включения биполярного транзистора Эквивалентная схема биполярных транзисторов во всех режимах работы

Параметры биполярных транзисторов 1) коэффициент передачи тока эмиттера: α = 0, 95÷ 0, 995 2) сопротивление эмиттерного перехода rэ = 1÷ 10 Ом 3) Сопротивление коллекторного перехода rк = 10÷ 10 -6 Ом 4) Коэффициент обратной связи эмиттер-коллектор μэк = 10 -3÷ 10 -6

Параметры биполярных транзисторов 5) коэффициента передачи - коэффициент инжекции или эффективность эмиттера - коэффициент переноса

Коэффициент переноса. Фундаментальное уравнение теории транзисторов - коэффициента передачи (1. 1) - уравнение непрерывности (1. 2) - в стационарном режиме (1. 3) - решение (1. 4) Если Þ => - фундаментальное уравнение теории транзисторов (1. 5)

Коэффициент переноса. Фундаментальное уравнение теории транзисторов - фундаментальное уравнение теории транзисторов (1. 5) Разлагая гиперболический косинус ch(x) в ряд при условии, что x < W: При W = 0, 2 L, получаем:

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода Если Uэ= 0 (условие короткого замыкания): Еслиz Iэ = 0 (условие холостого хода):

Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода Коллекторные характеристики биполярного транзистора в схеме с общей базой, иллюстрирующие влияние эффекта Эрли

Коэффициент обратной связи Влияние эффекта модуляции ширины базы БТ на концентрацию неосновных носителей на границе эмиттер - база

Объемное сопротивление базы Схема БТ, иллюстрирующая расчет объемного сопротивления базы

Эквивалентные схемы биполярного транзистора Эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме с общей базой Эквивалентная схема биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

Статические характеристики биполярного транзистора ( u. ВХ, u. ВЫХ, i. ВЫХ) 4 типа характеристик транзистора: входная характеристика: характеристика обратной передачи (связи) по напряжению: характеристика (прямой) передачи тока: выходная характеристика:

Статические характеристики в схеме ОБ Входная характеристика в схеме ОБ: Выходная характеристика в схеме ОБ Семейство входных и выходных характеристик кремниевого n-p-n-транзистора в схеме с ОБ

Статические характеристики в схеме ОЭ Входная характеристика в схеме ОЭ: Выходная характеристика в схеме ОЭ Семейство входных и выходных характеристик кремниевого n-p-n-транзистора в схеме с ОЭ

Параметры транзистора как четырехполюсника. h-параметры Схема четырехполюсника Система z-параметров Система y-параметров

Параметры транзистора как четырехполюсника. h-параметры Система h-параметров Эквивалентная схема четырехполюсника с h-параметрами: а) биполярный транзистор в схеме с общей базой; б) биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером

Параметры транзистора как четырехполюсника. h-параметры Связь h-параметров биполярного транзистора в схеме с общей базой с дифференциальными параметрами

Параметры транзистора как четырехполюсника. h-параметры Связь h-параметров биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером с дифференциальными параметрами

Параметры транзистора как четырехполюсника. h-параметры для схемы включения с общей базой, если известны эти параметры для схемы с общим эмиттером Зависимость коэффициента h 21 э для различных транзисторов марки КТ 215 Д от эмиттерного тока Iэ.