ДЕМОверсия ТРАНЗИСТОР Транзистор В данную версию презентации

ДЕМОверсия ТРАНЗИСТОР Транзистор

В данную версию презентации включены 22 слайда из 36, просмотр основных слайдовних ограничен. Презентация носит демонстрационный характер. Полная версии презентации содержит практически весь материал по теме «Транзистор» , а также дополнительный материал, который следует более детально изучить в профильном физикоматематическом классе. Для получения полной версии презентации обратитесь к автору http: //lslsm. ru/contacts/

Содержание Из истории изобретения транзистора. Биполярные и униполярные транзисторы. Схематическое устройство транзистора. Упрощённая конструкция сплавного биполярного транзистора. Конструкция транзистора П 13 – П 15. Принцип работы транзистора. Схемы включения биполярных транзисторов. Простейший усилитель на транзисторе. ВАХ транзистора. Биполярные фототранзисторы. Устройство и схема включения фоторезистора. Принцип действия фоторезистора. Переделка транзистора в фототранзистор. Простая схема, достаточная для обеспечения безопасности жилища. Схема автоматического включения освещения с наступлением темноты.

По физической структуре и механизму управления током различают транзисторы биполярные (чаще называют просто транзисторами) и униполярные (чаще называют полевыми транзисторами). В первых, содержащих два или более электронно-дырочных перехода, носителями заряда служат как электроны, так и дырки, во вторых - либо электроны, либо дырки. Термин «транзистор» нередко используют для обозначения портативных радиовещательных приёмников на полупроводниковых приборах.

По рабочей частоте часто всего используют низкочастотные и высокочастотные транзисторы. Низкочастотные транзисторы применяют для силовых цепей преобразователей напряжения, усилителей мощности в блоках питания и так далее. Низкочастотные транзисторы как правило бывают большей мощности. Высокочастотные транзисторы работающие на частотах в несколько гигагерц тоже применяются очень часто. В основном они нашли широкое применения в радиоприёмной и передающей аппаратуре, в усилителях высокой частоты и во многих других приборах. Такие транзисторы имеют сравнительно маленькую мощность, они незаменимы в области радиоприема и передачи. Транзисторы бывают самых разных форм и размеров - от невидимого для человеческих глаз чип элементов для поверхностного монтажа, до мегамощных транзисторов размером с дом.

Упрощённая конструкция сплавного биполярного транзистора Германий, кремний База Эмиттер Коллектор Кристалл примеси Индий или алюминий Кристалл примеси Кристаллодержатель Основание В области базы транзистора концентрация носителей заряда чрезвычайно низка, а, следовательно, её проводимость очень мала. В области коллектора концентрация и проводимость намного больше, чем в области базы, а в области эмиттера несколько выше, чем в области коллектора. Таким образом, концентрации носителей зарядов в областях транзисторов существенно отличаются. Кристалл полупроводника, образующий базу транзистора, механически прикреплён и электрически соединён с металлической пластинкой, приваренной к стенке компонента. Толщина базы обычно не превышает нескольких микрон. Эмиттерная область имеет меньшую площадь, чем коллекторная. Между базой и коллектором лежит коллекторный переход, а между базой и эмиттером – эмиттерный переход.

Принцип работы транзистора

Принцип работы транзистора Принцип работы биполярного транзистора рассмотрим на примере транзистора p-n -p типа включенного по схеме с (ОБ) общей базой. Между р- и n- областями возникают p-n переходы. Переход между эмиттером и базой называется эмиттерным (ЭП), а переход между коллектором и базой - коллекторным (КП). КП ЭП Коллекторная цепь транзистора подключается к источнику с ЭДС – ЕКБ, т. е. КП включен в обратном направлении. Э К Iко Б ЕКБ В коллекторном переходе напряженность поля под действием ЕКБ возрастает. Это приводит к появлению незначительного обратного тока Iко в коллекторной цепи, обусловленного движением неосновных носителей зарядов. Этот ток существенно возрастает с увеличением температуры, поэтому его называют тепловым током коллектора – Iко

Принцип работы транзистора В результате диффузии дырки перемещаются к коллекторному переходу. Часть дырок при этом рекомбинирует в базе с электронами, что создает ток в цепи базы IБ. Но так как толщина базы очень мала (несколько микрометров), доля рекомбинированных дырок незначительна. АНИМАЦИЯ работы транзистора частично ВЫРЕЗАНА Вблизи коллекторного перехода дырки оказываются под действием электрического поля, обратно включенного перехода, увлекаются им через переход в коллекторную область и далее – к выводу коллектора, где рекомбинируют с электронами, поставляемыми через внешнюю цепь источником ЭДС, что создает ток в коллекторной цепи Iк.

Принцип работы транзистора Таким образом, ток эмиттера равен сумме токов базы IБ и коллектора IК : IЭ = IБ+ IК Ток коллектора состоит из потока дырок инжектируемых эмиттером за вычетом тока базы и собственного теплового тока коллекторного перехода: IК = I Э(p) – IБ +IКО = α IЭ+ IКО , где α = IК / IЭ - коэффициент передачи тока эмиттера; IКО – тепловой ток обратно включенного коллекторного перехода. При изменении тока в цепи эмиттера изменяется сила тока и в цепи коллектора. Отсюда, ток базы равен: IБ = Iэ - IК= (1 – α) Iэ - IКО Этот ток составляет не более 1% от тока эмиттера Все сказанное справедливо также для транзистора n-p-n–типа с учетом высказанных ранее замечаний о перемене на противоположное направление движения токов и смене знаков источников питания схемы транзистора.

Схемы включения биполярных транзисторов

Схема включения транзистора с общим эмиттером Между базой и эмиттером транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, подсоединяют источник сигнала, а к коллектору – нагрузку. К эмиттеру транзистора подключают полюсы одинаковых знаков источников питания. Входным током каскада выступает ток базы транзистора, а выходным током – ток коллектора. Это показано на рисунке на примере включения в электрическую цепь биполярного p-n-p транзистора.

Простейший усилитель на транзисторе

Можно использовать телефоны от старых телефонных аппаратов, с маркировкой ТОН-1, ТОН-2 и др. Иллюстрировать работу транзистора в режиме усиления можно следующим опытом. В коллекторную цепь транзистора V включим электромагнитный телефон Т (сопротивление нагрузки Rн), а между базой и минусом источника питания (батарея 3336 Л) - резистор Rб сопротивлением 200 - 250 к. Ом. Звуковой генератор низкой частоты ЗГнч подключим к участку база - эмиттер транзистора через конденсатор Ссв емкостью 0, 1 - 0, 5 мк. Ф. Получится простейший усилитель, который может выполнять, например, роль одностороннего телефонного аппарата, если вместо генератора НЧ включить электромагнитный телефон.

Каковы здесь функции резистора Rб и конденсатора Ссв ? Через резистор Rб на базу транзистора от батареи питания подается небольшое отрицательное напряжение, называемое напряжением смещения, которое открывает транзистор и тем самым обеспечивает ему работу в режиме усиления. Без начального напряжения смещения эмиттерный р - n переход транзистора будет закрыт и, подобно диоду, будет «срезать» положительные полупериоды входного напряжения, отчего усиление будет сопровождаться искажениями. А конденсатор Ссв. выполняет функцию связующего элемента между ЗГнч и базой транзистора. Он беспрепятственно пропускает колебания звуковой частоты и преграждает путь постоянному току из базовой цепи к телефону. Без такого разделительного конденсатора база транзистора по постоянному току оказалась бы соединенной с эмиттером и режим усиления был бы нарушен (этот конденсатор так и называют конденсатором связи, среди радиолюбителей можно еще услышать такое понятие как проходной).

I, м. A 2 1 0, 5 0, 1 U, В

Биполярные фототранзисторы

Фототранзистором называют полупроводниковый транзистор с двумя электронно-дырочными переходами, ток которого увеличивается за счет подвижных носителей заряда, образующихся при облучении прибора светом.

Принцип действия фоторезистора При освещении прибора (Ф > 0) в базе в результате собственного поглощения образуются пары зарядов. Дырки — неосновные носители — диффундируют к коллекторному переходу и выбрасываются в коллектор, увеличивая ток в его цепи, подобно тому, как это происходит в фотодиоде. Но для фототранзистора характерен еще один процесс, отличающий его от фотодиода. Образовавшиеся электроны — основные носители базовой области — не могут покинуть базу, так как базовый вывод отсутствует. Скапливаясь в базе, они увеличивают отрицательный объемный заряд, в том числе и у эмиттерного перехода. В результате потенциальный барьер у этого перехода снижается и развивается диффузионный поток дырок из эмиттера в базу. Дырки, диффундируя в толще базы, подходят к коллекторному переходу и выбрасываются полем этого перехода в коллектор. Таким образом, генерируемые в базе при ее освещении носители зарядов не только непосредственно участвуют в создании фототока через коллекторный переход, но и стимулируют в приборе физические процессы, обусловливающие протекание тока как в обычном транзисторе. Ф

Фототранзистором называют транзистор, чувствительный к облучающему его световому потоку. Обычно дискретный фототранзистор по конструкции похож на дискретный транзистор, с тем отличием, что в герметичном корпусе фототранзистора есть окно, например, из стекла или прозрачной специальной пластмассы, через которое излучение попадает на область базы фототранзистора. Включение фототранзистора в электрическую цепь таково, что к эмиттеру подключают положительный полюс внешнего источника питания, к коллектору подсоединяют нагрузочный резистор, к которому в свою очередь подключают отрицательный полюс источника питания. При облучении области базы происходит генерация носителей зарядов. Наибольшая концентрация основных носителей заряда будет в базе, что приведёт к открытию фототранзистора, а неосновные носители заряда будут мигрировать в коллекторный переход. Следовательно, облучение фототранзистора приводит к увеличению тока его коллектора. Чем больше будет освещённость области базы, тем существенней станет ток коллектора фототранзистора. Таким образом, фототранзистором можно управлять и как обычным биполярным транзистором, варьируя током базы, и как светочувствительным прибором. К важным параметрам фототранзистора относят темновой ток, ток при освещении и интегральную чувствительность. Темновой ток – это ток коллектора при отсутствии облучения. Ток при освещении – ток коллектора при наличии облучения. Интегральная чувствительность – это отношение силы тока коллектора у подключённого фототранзистора к величине светового потока.

Переделка транзистора в фототранзистор Фототранзистор легко изготовить самостоятельно. Перед началом работы на транзистор приклеивают гайку для того, чтобы мягкий корпус не деформировался при переделке. Осторожно спиливают надфилем шляпку транзистора МП 42 Б (или другого транзистора Гайка с большим коэффициентом усиления в аналогичном корпусе). Оргстекло МП 42 Б Гайка Транзистор со снятой шляпкой Получившееся отверстие сверху закрывают прозрачным органическим стеклом толщиной 0, 1… 0, 4 мм.

Для получения полной версии презентации обратитесь к автору http: //lslsm. ru/contacts/ Транзистор