Биполяр транзистор
Жоспары.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5.6
І. Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7.15
1.1. Биполяр транзисторлардың атқаратын қызметі.
1.2. Әр түрлі режимдегі биполяр транзисторлар.
1.3. Биполяр транзисторлы күшейткіштер.
1.4. Биполяр транзисторлы күшейткіштердің атқаратын қызметі.
ІІ. Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16.25
2.1. Биполярлы транзисторлардың ток күшін есептеу.
2.2. Әр түрлі өтпелердегі биполяр транзисторлардың құрылымдық
схемалары мен статикалық сипаттамаларының графигін тұрғызу
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .26.27
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .28
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5.6
І. Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7.15
1.1. Биполяр транзисторлардың атқаратын қызметі.
1.2. Әр түрлі режимдегі биполяр транзисторлар.
1.3. Биполяр транзисторлы күшейткіштер.
1.4. Биполяр транзисторлы күшейткіштердің атқаратын қызметі.
ІІ. Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16.25
2.1. Биполярлы транзисторлардың ток күшін есептеу.
2.2. Әр түрлі өтпелердегі биполяр транзисторлардың құрылымдық
схемалары мен статикалық сипаттамаларының графигін тұрғызу
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .26.27
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .28
Кіріспе.
Қазіргі кезде өнеркәсіптік электроникада негізінен жартылай өткізгіштен жасалған құрылғылар қолданылады. Мұның себебі вакуумдық құрылғыларға қарағанда жартылай өткізгіштерден жасалған құрылғылардың тиімділігі жоғары десе болады. Жартылай өткізгішті приборлардың түрлері өте көп. Мысалы: варисторлар, терморезисторлар, фоторезисторлар,тензорезисторлар. транзисторлар, теристорлар, тиринисторлар т.б. Енді осы құрылғыларға тоқталып кеиейік. Кернеуі өскен сайын кедергісі азаятын жартылай өткізгіштен жасалған резисторда варистор деп атайды. Варисторлар ұнтақ силиций карбидін байланыстырушы ретінде саз қосып, жоғары температурада күйдіру арқылы жасайды. Олардың конструкциясы негізінен шыбық не диск түрінде болады. Варисторлар электр тізбектерін немесе әр түрлі элементтерді асқын кернеуден сақтау үшін қолданылады. Кедергісі температурадан тәуелі өзгеріп тұратын жартылай өткізгішті материалдан жасалған резисторды терморезистор деп атайды. Терморезистор екі түрлі болады: термистор және позистор. Температурасы өскенде кедергісі азаятын терморезисторды термистр деп атайды да, ал температурасы өскенде кедергісі де өсетін терморезисторды позистор деп атайды. Кедергісі жарықталынуынан тәуелді жартылай өткізгіштен жасалған резисторды фоторезистор деп атайды. Фоторезисторларды ішкі фотоэффект құбылысы байқалатын камдийдің, висмуттың, германийдің, силицийдің сульфиттерінен жасайды. Кедергісі механикалық деформациясына байланысты өзгеріп отыратын жартылай өткізгіштен жасалған резистрды тензорезистор деп атайды. Енді транзисторлар жайлы айтатын болсақ, ең алғаш электронды және кемтікті өтпелерге сәл тоқталу керек. Электронды және кемтікті екі түрлі жартылай өткізгішті кристаллдың беттері тегістеліп бір-бірімен түйістірілген деп алайық. Түйісу аймағында диффузияның салдарынан диффузиялық ток жүріп кемтіктер мен электрондар рекомбинацияға түседі. Электрондар кемтіктерді толтырады да түйісу аймағында заряд тасымалдаушылар таусылып, төршілттер түйіндерінде орналасқан иондар ғана қалады.. Жалпы алғанда түйісу аймағында жартылай өткізгіш оң зарядты да теріс зарядты да болып шығады. Осындай р-п өтпесінен тұратын екі немесе бірнеше шықпасы бар көптеген жартылай өткізгішті аспаптар бар. Екі шықпасы бар аспаптар жартылай өткізгішті диодтар деп аталады. Жұмыс істеу тәртібіне қарай жартылай өткізгішті диодтардың әр түрлері белгілі. Осы екі р-п өтпеден тұратын үш шықпасы бар аспапты жартылай өткізгішті транзисторлар деп атайды. Транзисторлар электрониканың ең көп тараған элементі. Транзисторларды гермнийден немесе силицийденжасайды. Электр өткізгіштігі электронды және кемтікті заряд тасушылардан түзілетіндіктен мұндай транзисторларды биполяр транзисторлар деп атайды. Транзисторлардың жалғану сұлбасының түрі оның атқаратын қызметіне және параметрлеріне байланысты анықталады. Транзисторлардың кіріс және шығыс кедергілері кернеуді, токты және қуатты күшейту коэффиценттері
Қазіргі кезде өнеркәсіптік электроникада негізінен жартылай өткізгіштен жасалған құрылғылар қолданылады. Мұның себебі вакуумдық құрылғыларға қарағанда жартылай өткізгіштерден жасалған құрылғылардың тиімділігі жоғары десе болады. Жартылай өткізгішті приборлардың түрлері өте көп. Мысалы: варисторлар, терморезисторлар, фоторезисторлар,тензорезисторлар. транзисторлар, теристорлар, тиринисторлар т.б. Енді осы құрылғыларға тоқталып кеиейік. Кернеуі өскен сайын кедергісі азаятын жартылай өткізгіштен жасалған резисторда варистор деп атайды. Варисторлар ұнтақ силиций карбидін байланыстырушы ретінде саз қосып, жоғары температурада күйдіру арқылы жасайды. Олардың конструкциясы негізінен шыбық не диск түрінде болады. Варисторлар электр тізбектерін немесе әр түрлі элементтерді асқын кернеуден сақтау үшін қолданылады. Кедергісі температурадан тәуелі өзгеріп тұратын жартылай өткізгішті материалдан жасалған резисторды терморезистор деп атайды. Терморезистор екі түрлі болады: термистор және позистор. Температурасы өскенде кедергісі азаятын терморезисторды термистр деп атайды да, ал температурасы өскенде кедергісі де өсетін терморезисторды позистор деп атайды. Кедергісі жарықталынуынан тәуелді жартылай өткізгіштен жасалған резисторды фоторезистор деп атайды. Фоторезисторларды ішкі фотоэффект құбылысы байқалатын камдийдің, висмуттың, германийдің, силицийдің сульфиттерінен жасайды. Кедергісі механикалық деформациясына байланысты өзгеріп отыратын жартылай өткізгіштен жасалған резистрды тензорезистор деп атайды. Енді транзисторлар жайлы айтатын болсақ, ең алғаш электронды және кемтікті өтпелерге сәл тоқталу керек. Электронды және кемтікті екі түрлі жартылай өткізгішті кристаллдың беттері тегістеліп бір-бірімен түйістірілген деп алайық. Түйісу аймағында диффузияның салдарынан диффузиялық ток жүріп кемтіктер мен электрондар рекомбинацияға түседі. Электрондар кемтіктерді толтырады да түйісу аймағында заряд тасымалдаушылар таусылып, төршілттер түйіндерінде орналасқан иондар ғана қалады.. Жалпы алғанда түйісу аймағында жартылай өткізгіш оң зарядты да теріс зарядты да болып шығады. Осындай р-п өтпесінен тұратын екі немесе бірнеше шықпасы бар көптеген жартылай өткізгішті аспаптар бар. Екі шықпасы бар аспаптар жартылай өткізгішті диодтар деп аталады. Жұмыс істеу тәртібіне қарай жартылай өткізгішті диодтардың әр түрлері белгілі. Осы екі р-п өтпеден тұратын үш шықпасы бар аспапты жартылай өткізгішті транзисторлар деп атайды. Транзисторлар электрониканың ең көп тараған элементі. Транзисторларды гермнийден немесе силицийденжасайды. Электр өткізгіштігі электронды және кемтікті заряд тасушылардан түзілетіндіктен мұндай транзисторларды биполяр транзисторлар деп атайды. Транзисторлардың жалғану сұлбасының түрі оның атқаратын қызметіне және параметрлеріне байланысты анықталады. Транзисторлардың кіріс және шығыс кедергілері кернеуді, токты және қуатты күшейту коэффиценттері
1. Совельев И.В. «Жартылай өткізгішті приборлар», М, 1977ж
2. Калашников «Электричество», М, 1977 ж
3. Исмаилов К. «Жартылай өткізгіштер»
4. Мухити «Электротехника»
2. Калашников «Электричество», М, 1977 ж
3. Исмаилов К. «Жартылай өткізгіштер»
4. Мухити «Электротехника»
Жоспары.
Кіріспе.--------------------------- ----------------------------------- -----
--------------5-6
І. Негізгі бөлім ----------------------------------- ------------------------
--------------7-15
1.1. Биполяр транзисторлардың атқаратын қызметі.
1.2. Әр түрлі режимдегі биполяр транзисторлар.
1.3. Биполяр транзисторлы күшейткіштер.
1.4. Биполяр транзисторлы күшейткіштердің атқаратын қызметі.
ІІ. Есептеу бөлімі.---------------------------- -----------------------------
----------16-25
2.1. Биполярлы транзисторлардың ток күшін есептеу.
2.2. Әр түрлі өтпелердегі биполяр транзисторлардың құрылымдық
схемалары мен статикалық сипаттамаларының графигін тұрғызу
Қорытынды.----------------------------------- ------------------------------
-------26-27
Пайдаланылған әдебиеттер.------------------------ ---------------------------
-----28
Кіріспе.
Қазіргі кезде өнеркәсіптік электроникада негізінен жартылай
өткізгіштен жасалған құрылғылар қолданылады. Мұның себебі вакуумдық
құрылғыларға қарағанда жартылай өткізгіштерден жасалған құрылғылардың
тиімділігі жоғары десе болады. Жартылай өткізгішті приборлардың түрлері
өте көп. Мысалы: варисторлар, терморезисторлар,
фоторезисторлар,тензорезисторлар. транзисторлар, теристорлар,
тиринисторлар т.б. Енді осы құрылғыларға тоқталып кеиейік. Кернеуі өскен
сайын кедергісі азаятын жартылай өткізгіштен жасалған резисторда варистор
деп атайды. Варисторлар ұнтақ силиций карбидін байланыстырушы ретінде саз
қосып, жоғары температурада күйдіру арқылы жасайды. Олардың конструкциясы
негізінен шыбық не диск түрінде болады. Варисторлар электр тізбектерін
немесе әр түрлі элементтерді асқын кернеуден сақтау үшін қолданылады.
Кедергісі температурадан тәуелі өзгеріп тұратын жартылай өткізгішті
материалдан жасалған резисторды терморезистор деп атайды. Терморезистор
екі түрлі болады: термистор және позистор. Температурасы өскенде кедергісі
азаятын терморезисторды термистр деп атайды да, ал температурасы өскенде
кедергісі де өсетін терморезисторды позистор деп атайды. Кедергісі
жарықталынуынан тәуелді жартылай өткізгіштен жасалған резисторды
фоторезистор деп атайды. Фоторезисторларды ішкі фотоэффект құбылысы
байқалатын камдийдің, висмуттың, германийдің, силицийдің сульфиттерінен
жасайды. Кедергісі механикалық деформациясына байланысты өзгеріп
отыратын жартылай өткізгіштен жасалған резистрды тензорезистор деп атайды.
Енді транзисторлар жайлы айтатын болсақ, ең алғаш электронды және кемтікті
өтпелерге сәл тоқталу керек. Электронды және кемтікті екі түрлі жартылай
өткізгішті кристаллдың беттері тегістеліп бір-бірімен түйістірілген деп
алайық. Түйісу аймағында диффузияның салдарынан диффузиялық ток жүріп
кемтіктер мен электрондар рекомбинацияға түседі. Электрондар кемтіктерді
толтырады да түйісу аймағында заряд тасымалдаушылар таусылып, төршілттер
түйіндерінде орналасқан иондар ғана қалады.. Жалпы алғанда түйісу аймағында
жартылай өткізгіш оң зарядты да теріс зарядты да болып шығады. Осындай р-п
өтпесінен тұратын екі немесе бірнеше шықпасы бар көптеген жартылай
өткізгішті аспаптар бар. Екі шықпасы бар аспаптар жартылай өткізгішті
диодтар деп аталады. Жұмыс істеу тәртібіне қарай жартылай өткізгішті
диодтардың әр түрлері белгілі. Осы екі р-п өтпеден тұратын үш шықпасы бар
аспапты жартылай өткізгішті транзисторлар деп атайды. Транзисторлар
электрониканың ең көп тараған элементі. Транзисторларды гермнийден немесе
силицийденжасайды. Электр өткізгіштігі электронды және кемтікті заряд
тасушылардан түзілетіндіктен мұндай транзисторларды биполяр транзисторлар
деп атайды. Транзисторлардың жалғану сұлбасының түрі оның атқаратын
қызметіне және параметрлеріне байланысты анықталады. Транзисторлардың
кіріс және шығыс кедергілері кернеуді, токты және қуатты күшейту
коэффиценттері оның негізгі параметрлері болып есептеледі. Транзисторда
эмиттер-база және кллектор-база өтпелерінің сыйымдылығы болатындықтан
жоғары жиіліктерде электрондар эмиттерден коллекторға өтіп үлгере алмайды.
Ендеше жиіліктің өсуі коллетордың тогының азаюына әкеліп соғады. Ал
температура өскен кезде негізгі емес заряд тасымалдаушылардың саны көбееді
де коллектордың бастапқы тогы артады. Бұл жайлы егжей- тегжейлі төменде
қарастыратын боламыз Бұл жұмыста транзисторларға сипаттама беріліп, биполяр
транзисторлардың техника мен электроникада алатын орны көрсетіліп,
транзисторлардың әртүрлі өтпелердегі жалғану сұлбасы көрсетіледі. Биполяр
транзисторлардың тасымалдайтын тогының шамасын есептеу және статикалық
сипаттамаларының графигін тұрғызу көзделіп отыр .
І. Негізгі бөлім.
1.1. Биполяр транзисторлардың атқаратын қызметі.
Екі р-п өтпеден тұратын, яғни р-п-р немесе п-р-п құрылымды үш
шықпасы бар жартылай өткізгішті аспапты транзистр деп атайды, Транзисторлар
элетрониканың ең кең тараған элементі. Олар кернеу, ток немесе қуат
күшейткіштерінде, логикалық немесе тағы басқа құрылғыларда қолданылады.
Транзисторларды электронды немесе кемтікті электр өткізгішті гермений
немесе силицийден жасайды. Электр өткізгішьігі элетронды және кемтікті
заряд тасымалдаушылармен түзілетіндіктен мұндай транзисторларды биполярлы
деп атайды. Әдетте, транзисторларды жұмыс жасай алатын жиіліктері аралығына
және қуатына қарай әртүрлі топтарға бөледі: төменгі және жоғарғы жиілікті,
әлсіз немесе қуатты т.с.с. деп. Транзисторда екі р-п өтпенің біріне кернеу
тура бағытта, ал екіншісіне кері бағытта беріледі 1- сурет.
1-сурет.а) р-п-р транзисторының сұлбалық көрінісі.
Ортаңғы қабат база деп аталады. Өткізгіштігі берілген кернеудің
полярлығымен сәйкес келетін сыртқы қабат эмиттер деп аталады, ал
өткізгіштігі кернеу көзінің полярлығына сәйкес келмейтін сыртқы қабат
коллектор деп аталады. Осы себепті эмиттер-база өтпесі әр уақытта ашық,
яғни кедергісі өте аз болады, ал коллектор өтпесі жабық , яғни кедергісі
өте үлкен болады. Сондықтан эмиттер-база өтпесінің кернеуі аз да, ал
коллектор-база өтпесінің кернеуі үлкен болады.
Транзистордың екі өтпесіне екі түрлі кернеу берілетіндіктен және ол
көбіне әлсіз сигналдарды күшейту үшін қолданатындықтан оның кірмелік және
шықпалық қосқыштары болуы керек. Транзистордың үш шықпасының бірі әдетте
кірмелік жәнешықпалық тізбектері үшін ортақ болады. Осы себепті
транзистордың үш түрлі жалғану сұлбасы болады (2-сурет): базасы ортақ,
эмиттері ортақ және коллекторы ортақ.
а) б)
с)
2-сурет. р-п-р құрылымды транзистордың жалғану сұлбасы:
а-базасы ортақ;
б-эмиттері ортақ;
с- коллекторы ортақ.
Транзистордың жалғану сұлбасының түрі оның атқаратын қызметіне және
параметрлеріне байланысты анықталады. Транзистордың кірмелік және шықпалық
кедергілері, кернеуді, токты және қуатты күшейту коэффиценттері оның
негізгі параметрлері болып есептелінеді. Транзистордың әртүрлі сұлбадағы
параметрлері 1-кестеде келтірілген. Кестеден көрініп тұрғандай, эмиттері
ортақ жалғанған транзисторпдың параметрлері басқа жалғану сұлбаларындағы
параметрлеріне қарағанда жақсырақ. Сондықтан транзистордың эмиттері ортақ
жалғану сұлбасы көбірек қолданылады. п-р-п құрылымды транзистордың
эмиттер-база өтпесіне тура кернеу бергенде, кернеу көзі тудырған
электрондар эмиттер базаға қарай қозғалысқа келеді. База акцепторлық
қоспасы аз жартылай өткізгіштен жасалатындықтан электрондардың азғана
бөлігі кемтіктермен рекомбинацияға түсіп, базаның тогын құрайды. Қалған
негізгі бөлігі, электрондардың диффузиялық еркін жүріп өту аралығының
ұзындығы базаның енінен артық болғандықтан, коллектор-база өтпесіне жетеді.
Бұл жерде олар коллетор-эмиттер кернеуі тудыратын электр өрісінің әсерінен
одан әрі қозғалып коллектордың тогын түзеді. Егер эмиттер-база өтпесіне
берілетін кереуді көбейтсе, онда өтпенің кедергісі азаяды да коллекторға
жететін электрондардың саны көбееді, яғни коллектордың тогы артады. Ендеше
эмиттер-база өтпесінің кернеуін өзгерте отырып, коллектордың
тогын азайтуға не көбейтуге болады, яғни коллектордың тогын реттеп отыруға
болады.
Сұлбадан көрініп тұрғандай, эмиттердің тогы база мен коллектордың
токтарының қосындысына тең:
Іэ=Іб+Ік
Мұндағы Іэ-эмиттердің ток күші;
Іб-базаның ток күші
Ік-коллектордың ток күші
Базаның тогы өте аз болғандықтан (эмиттердің тогының 3-8 пайызындай
ғана), эмиттер мен коллектордың токтары шамалас болады, яғни
Ік~ Іэ
Егер транзисторды төртполюсті деп қарастырса, онда оның электрлік
күйін кірмелік және шықпалық токтары мен кернеулері арқылы, яғни базаның
тогы Іб мен кернеуі және коллектордың тогы Ік мен кернеуі арқылы
сипаттауға болады. Базаның тогының өсімшесі мен коллектор кернеуінің
өсімшесін тәуелсіз шамалар деп алса, онда төртполюстіктің теңдеулері
бойынша базаның кернеуінің өсімшесі мен коллектордың тогының өсімшесі үшін
мынандай теңдіктер жазуға болады:
∆Uб=h11∆Iб+h12∆Uк
∆Ik=h12 ∆Iб+h22∆Uк
Бұл теңдіктердегі һ11, һ12, һ21, һ22 коэфиценттері транзистордың һ-
параметрлері деп аталады.
Егер коллектордың кернеуінің өсімшесін нөлге тең деп алса, яғни
коллектордың кернеуі тұрақты болса, онда жоғарыдағы теңдіктен һ11
параметрінің транзистордың кірмелік кедергісі екені анықталады:
һ11=∆Uб∆Uk
һ12 параметрі транзистордың кірмелік кернеуінің өсімшесінің оның шығыс
кернеуінің өсімшесіне қатынасын көрсететіндіктен, оны кері байланыс
коэффиценті деп атайды. Бұл шама кіріс кернеудің өзгерісіне шығыс кернеудің
қаншалықты өзгерісі сәйкес келетіндігін көрсететін салыстырмалы шама.
Транзистордың шығыс кернеуінің өсімшесінің қатынасын кернеудің беріліс
коэффиценті деп атайды:
К=∆Uк∆Uб
Ендеше транзистордың һ12 параметрі кернеудің беріліс коэффицентіне кері
шама, яғни
һ12=I∆Uk∆Uб=IKu
Транзистордың шығыс тогының өсімшесінің, кіріс тогының өсімшесіне
қатынасын токтың беріліс коэффиценті деп атайды.
β=∆Ik∆Iб
Биполяр транзисторларда токтың беріліс коэффиценті шамамен 50 ... .100
аралығында жатады.
Егер коллектордың кернеуінің өсімшесін нөлге тең деп алса, яғни
коллектордың кернеуі тұрақты болса, онда жоғарыдағы теңдіктен һ21
параметрінің токтың беріліс коэффиценті екенін көруге болады:
һ21=∆Ik∆Iб=β
ал базаның тогының өсімшесін нөлге тең деп алса, онда һ22 параметрі
һ22=∆Ik∆Uk=1∆Uk∆Ikб1Rш
транзистордың шықпалық кедергісінің кері шамасы, яғни транзистордың шығыс
өткізгіштігі болып табылады.
Транзистордың һ-параметрлері оның кіріс және шығыс сипаттамаларынан
анықталады.
Базаның тогының эмиттер-база өтпесінің кернеуінен тәуелділігі, яғни
кіріс немесе базалық сипаттама деп аталады.
Бірақ базаның тогы коллектордың кернеуіне де байланысты
өзгеретіндіктен кіріс сипаттаманы түсіргенде коллектордың кернеуі тұрақты
болып қалуы керек.
Коллектордың кернеуі тұрақты болғанда базаның кеонеуінің өсуі
эмиттер-база өтпесінің кедергісін азайтады да базаға келетін электрондар
мен олардың кемтіктерімен рекомбинациясын көбейтеді, яғни базаның тогын
арттырады.
Коллектордың кернеуінің көбейюі коллектор-база өтпесіне керісінше
әсер етеді: өтпенің кедергісін көбейтеді және рекомбинация санын азайтады.
Сондықтан коллектордың кернеуі өскенде базаның тогы азаяды. Бұл құбылысты
түсіну үшін келесі кестеге назар аударайық, бұл кестеде әртүрлі өтпеде
жалғанған транзисторлардың параметрлері көрсетілген. Осы параметрлерді
пайдалану арқылы есептеу кезінде транзистордың бойындағы ток күшінің
шамасын, кернеуін, кедергісін есептеп шығуға болады.
Бұл есептеулер келесі, яғни екінші есептеу бөлімінде көрсетіледі және
сипаттама беріледі
1-кесте. Әртүрлі өтпеде жалғанған транзисторлардың параметрлері.
Транзисторлардың жалғану сұлбасы
Параметрлері
Базасы ортақ Эмиттері ортақ Коллекторы
ортақ
Кірмелік
кедергісі, Ом 50 ... 100 200...2000 10...5∙10[pic
]
Шықпалық
кедергісі, Ом 10...5∙10[pic3∙10...7∙10[p50...1 00
] ic]
Кернеуді күшейту
коэффиценті 30...400 30...1000 ≈1
Токты күшейту
коэффиценті ≈1 10...200 10...200
Қуатты күшейту
коэффиценті 30...400 3000...3∙10 10...200
Коллектордың тогының коллектор-эмиттер өтпесінің кернеуінен тәуелдігі, яғни
шығыс немесе коллекторлық сипаттама деп аталады. Бірақ коллектордың тогы
базаның тогына да байланысты өзгеретіндіктен шығыс сипаттаманы түсіргенде
базаның тогы тұрақты болып қалуы керек. Коллектордың кернеуі өскен сайын
оның электр өрісінің әсерінен оған келіп жететін электрондардың саны
көбейеді, яғни коллектордың тогы да өседі. Ал базаның тогының көбеюі
рекомбинацияланатын электрондардың санын көбейтеді, сондықтан эмиттер мен
коллектордың да тогы көбейеді. Коллектордың кернеуі одан әрі өскенде
коллекторға келіп жететін электрондар түгелдей дерлік әкетіліп отырады,
бірақ эмиттерде пайда болатын электрондар саны одан әрі көбеймейді.
Сондықтан коллектордың кернеуі әжептеуір өсседе коллектордың тогы өте аз
өседі, яғни қанығу процесі басталады.
Транзисторда эмиттер-база және коллектор-база өтпелерінің сыйымдылығы
болатындықтан жоғары жиіліктерде электрондар эмиттерден коллекторға өтіп
үлгере алмайды. Ендеше жиіліктің өсуі коллектордың тогының азаюына әкеліп
соғады. Ал температура өскен кезде негізгі емес заряд тасымалдаушылардың
саны көбейеді де коллектордың бастапқы тогы артады. Сондықтан
транзисторларды олардың құжатында көрсетілген жиілік пен температураның
мәндерінде ғана пайдалану керек.
1.2. Әр түрлі режимдегі транзисторлар.
Биполярлы транзисторлар р-п-р типті ауысуымен жұмыс істеу принципіне
қарай бірнеше режимде жұмыс атқарады. Негізгі режимі ретінде активті
режимді атап өтуге болады. Бұл режимде эмиттерлі өтпе ашық күйде, ал
коллекторлы өтпе жабық болады. Мұндай режимде жұмыс атқаратын
транзисторлар күшейткіш схемаларда қоладанылады. Келесі режимі инверсивті
режим. Бұл режимде керісінше коллекторлы өтпе ашық болады да, эмиттерлі
өтпе жабық болады. Қанығу режимі- бұл режимде қос өтпе де ашық болады.
Биполярлы транзисторлардың тағы бір түрі симметриялы
транзисторларСимметриялы биполяр транзисторлардың да үш түрлі жалғану
сұлбасы бар: ортақ эмиттерлі, ортақ базалы, ортақ коллекторлы. 4-суретте
осы симметриялы биполярлы транзисторлардың схемалық жалғасу сұлбалары
көрсетілген.
Екэ
4-сурет
Биполярлы транзисторлардың кез-келген режимде жұмыс атқарғандағы,
транзисторларда өтетін процесстерге мән берейік. Бұл прцесстерге сипаттама
беру үшін ең қарапайым жазық, бір текті биполяр транзистордың моделін
қолдануға болады.5- сурет.
Uk1Uk2Uk3
Uk=o
мкА Uk1
600 Uk2
Uk3
400
200
0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
U6,B
Бұл модель бойынша транзистордағы р-п өтпе жазық болып келеді және
мұндағы тасымалдаушы зарядтардың кординатасы х кординатына ғана тәуелді.
Мұндай модельді қолдану биполярлы транзисторлардың шынайы моделін
қолданудан гөрі тиімдірек. Себебі шынайы модельде базаның көлденең
қм\имасының ауданы өтпенің қимасының ауданынан көп ретте кіші болып
келгендіктен, мұндағы процесстерді анықтау қиынға соғады. Схемада
көрсетілген біртекті модель ортақ базалы жалғанып тұр.
Сыртқы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе.--------------------------- ----------------------------------- -----
--------------5-6
І. Негізгі бөлім ----------------------------------- ------------------------
--------------7-15
1.1. Биполяр транзисторлардың атқаратын қызметі.
1.2. Әр түрлі режимдегі биполяр транзисторлар.
1.3. Биполяр транзисторлы күшейткіштер.
1.4. Биполяр транзисторлы күшейткіштердің атқаратын қызметі.
ІІ. Есептеу бөлімі.---------------------------- -----------------------------
----------16-25
2.1. Биполярлы транзисторлардың ток күшін есептеу.
2.2. Әр түрлі өтпелердегі биполяр транзисторлардың құрылымдық
схемалары мен статикалық сипаттамаларының графигін тұрғызу
Қорытынды.----------------------------------- ------------------------------
-------26-27
Пайдаланылған әдебиеттер.------------------------ ---------------------------
-----28
Кіріспе.
Қазіргі кезде өнеркәсіптік электроникада негізінен жартылай
өткізгіштен жасалған құрылғылар қолданылады. Мұның себебі вакуумдық
құрылғыларға қарағанда жартылай өткізгіштерден жасалған құрылғылардың
тиімділігі жоғары десе болады. Жартылай өткізгішті приборлардың түрлері
өте көп. Мысалы: варисторлар, терморезисторлар,
фоторезисторлар,тензорезисторлар. транзисторлар, теристорлар,
тиринисторлар т.б. Енді осы құрылғыларға тоқталып кеиейік. Кернеуі өскен
сайын кедергісі азаятын жартылай өткізгіштен жасалған резисторда варистор
деп атайды. Варисторлар ұнтақ силиций карбидін байланыстырушы ретінде саз
қосып, жоғары температурада күйдіру арқылы жасайды. Олардың конструкциясы
негізінен шыбық не диск түрінде болады. Варисторлар электр тізбектерін
немесе әр түрлі элементтерді асқын кернеуден сақтау үшін қолданылады.
Кедергісі температурадан тәуелі өзгеріп тұратын жартылай өткізгішті
материалдан жасалған резисторды терморезистор деп атайды. Терморезистор
екі түрлі болады: термистор және позистор. Температурасы өскенде кедергісі
азаятын терморезисторды термистр деп атайды да, ал температурасы өскенде
кедергісі де өсетін терморезисторды позистор деп атайды. Кедергісі
жарықталынуынан тәуелді жартылай өткізгіштен жасалған резисторды
фоторезистор деп атайды. Фоторезисторларды ішкі фотоэффект құбылысы
байқалатын камдийдің, висмуттың, германийдің, силицийдің сульфиттерінен
жасайды. Кедергісі механикалық деформациясына байланысты өзгеріп
отыратын жартылай өткізгіштен жасалған резистрды тензорезистор деп атайды.
Енді транзисторлар жайлы айтатын болсақ, ең алғаш электронды және кемтікті
өтпелерге сәл тоқталу керек. Электронды және кемтікті екі түрлі жартылай
өткізгішті кристаллдың беттері тегістеліп бір-бірімен түйістірілген деп
алайық. Түйісу аймағында диффузияның салдарынан диффузиялық ток жүріп
кемтіктер мен электрондар рекомбинацияға түседі. Электрондар кемтіктерді
толтырады да түйісу аймағында заряд тасымалдаушылар таусылып, төршілттер
түйіндерінде орналасқан иондар ғана қалады.. Жалпы алғанда түйісу аймағында
жартылай өткізгіш оң зарядты да теріс зарядты да болып шығады. Осындай р-п
өтпесінен тұратын екі немесе бірнеше шықпасы бар көптеген жартылай
өткізгішті аспаптар бар. Екі шықпасы бар аспаптар жартылай өткізгішті
диодтар деп аталады. Жұмыс істеу тәртібіне қарай жартылай өткізгішті
диодтардың әр түрлері белгілі. Осы екі р-п өтпеден тұратын үш шықпасы бар
аспапты жартылай өткізгішті транзисторлар деп атайды. Транзисторлар
электрониканың ең көп тараған элементі. Транзисторларды гермнийден немесе
силицийденжасайды. Электр өткізгіштігі электронды және кемтікті заряд
тасушылардан түзілетіндіктен мұндай транзисторларды биполяр транзисторлар
деп атайды. Транзисторлардың жалғану сұлбасының түрі оның атқаратын
қызметіне және параметрлеріне байланысты анықталады. Транзисторлардың
кіріс және шығыс кедергілері кернеуді, токты және қуатты күшейту
коэффиценттері оның негізгі параметрлері болып есептеледі. Транзисторда
эмиттер-база және кллектор-база өтпелерінің сыйымдылығы болатындықтан
жоғары жиіліктерде электрондар эмиттерден коллекторға өтіп үлгере алмайды.
Ендеше жиіліктің өсуі коллетордың тогының азаюына әкеліп соғады. Ал
температура өскен кезде негізгі емес заряд тасымалдаушылардың саны көбееді
де коллектордың бастапқы тогы артады. Бұл жайлы егжей- тегжейлі төменде
қарастыратын боламыз Бұл жұмыста транзисторларға сипаттама беріліп, биполяр
транзисторлардың техника мен электроникада алатын орны көрсетіліп,
транзисторлардың әртүрлі өтпелердегі жалғану сұлбасы көрсетіледі. Биполяр
транзисторлардың тасымалдайтын тогының шамасын есептеу және статикалық
сипаттамаларының графигін тұрғызу көзделіп отыр .
І. Негізгі бөлім.
1.1. Биполяр транзисторлардың атқаратын қызметі.
Екі р-п өтпеден тұратын, яғни р-п-р немесе п-р-п құрылымды үш
шықпасы бар жартылай өткізгішті аспапты транзистр деп атайды, Транзисторлар
элетрониканың ең кең тараған элементі. Олар кернеу, ток немесе қуат
күшейткіштерінде, логикалық немесе тағы басқа құрылғыларда қолданылады.
Транзисторларды электронды немесе кемтікті электр өткізгішті гермений
немесе силицийден жасайды. Электр өткізгішьігі элетронды және кемтікті
заряд тасымалдаушылармен түзілетіндіктен мұндай транзисторларды биполярлы
деп атайды. Әдетте, транзисторларды жұмыс жасай алатын жиіліктері аралығына
және қуатына қарай әртүрлі топтарға бөледі: төменгі және жоғарғы жиілікті,
әлсіз немесе қуатты т.с.с. деп. Транзисторда екі р-п өтпенің біріне кернеу
тура бағытта, ал екіншісіне кері бағытта беріледі 1- сурет.
1-сурет.а) р-п-р транзисторының сұлбалық көрінісі.
Ортаңғы қабат база деп аталады. Өткізгіштігі берілген кернеудің
полярлығымен сәйкес келетін сыртқы қабат эмиттер деп аталады, ал
өткізгіштігі кернеу көзінің полярлығына сәйкес келмейтін сыртқы қабат
коллектор деп аталады. Осы себепті эмиттер-база өтпесі әр уақытта ашық,
яғни кедергісі өте аз болады, ал коллектор өтпесі жабық , яғни кедергісі
өте үлкен болады. Сондықтан эмиттер-база өтпесінің кернеуі аз да, ал
коллектор-база өтпесінің кернеуі үлкен болады.
Транзистордың екі өтпесіне екі түрлі кернеу берілетіндіктен және ол
көбіне әлсіз сигналдарды күшейту үшін қолданатындықтан оның кірмелік және
шықпалық қосқыштары болуы керек. Транзистордың үш шықпасының бірі әдетте
кірмелік жәнешықпалық тізбектері үшін ортақ болады. Осы себепті
транзистордың үш түрлі жалғану сұлбасы болады (2-сурет): базасы ортақ,
эмиттері ортақ және коллекторы ортақ.
а) б)
с)
2-сурет. р-п-р құрылымды транзистордың жалғану сұлбасы:
а-базасы ортақ;
б-эмиттері ортақ;
с- коллекторы ортақ.
Транзистордың жалғану сұлбасының түрі оның атқаратын қызметіне және
параметрлеріне байланысты анықталады. Транзистордың кірмелік және шықпалық
кедергілері, кернеуді, токты және қуатты күшейту коэффиценттері оның
негізгі параметрлері болып есептелінеді. Транзистордың әртүрлі сұлбадағы
параметрлері 1-кестеде келтірілген. Кестеден көрініп тұрғандай, эмиттері
ортақ жалғанған транзисторпдың параметрлері басқа жалғану сұлбаларындағы
параметрлеріне қарағанда жақсырақ. Сондықтан транзистордың эмиттері ортақ
жалғану сұлбасы көбірек қолданылады. п-р-п құрылымды транзистордың
эмиттер-база өтпесіне тура кернеу бергенде, кернеу көзі тудырған
электрондар эмиттер базаға қарай қозғалысқа келеді. База акцепторлық
қоспасы аз жартылай өткізгіштен жасалатындықтан электрондардың азғана
бөлігі кемтіктермен рекомбинацияға түсіп, базаның тогын құрайды. Қалған
негізгі бөлігі, электрондардың диффузиялық еркін жүріп өту аралығының
ұзындығы базаның енінен артық болғандықтан, коллектор-база өтпесіне жетеді.
Бұл жерде олар коллетор-эмиттер кернеуі тудыратын электр өрісінің әсерінен
одан әрі қозғалып коллектордың тогын түзеді. Егер эмиттер-база өтпесіне
берілетін кереуді көбейтсе, онда өтпенің кедергісі азаяды да коллекторға
жететін электрондардың саны көбееді, яғни коллектордың тогы артады. Ендеше
эмиттер-база өтпесінің кернеуін өзгерте отырып, коллектордың
тогын азайтуға не көбейтуге болады, яғни коллектордың тогын реттеп отыруға
болады.
Сұлбадан көрініп тұрғандай, эмиттердің тогы база мен коллектордың
токтарының қосындысына тең:
Іэ=Іб+Ік
Мұндағы Іэ-эмиттердің ток күші;
Іб-базаның ток күші
Ік-коллектордың ток күші
Базаның тогы өте аз болғандықтан (эмиттердің тогының 3-8 пайызындай
ғана), эмиттер мен коллектордың токтары шамалас болады, яғни
Ік~ Іэ
Егер транзисторды төртполюсті деп қарастырса, онда оның электрлік
күйін кірмелік және шықпалық токтары мен кернеулері арқылы, яғни базаның
тогы Іб мен кернеуі және коллектордың тогы Ік мен кернеуі арқылы
сипаттауға болады. Базаның тогының өсімшесі мен коллектор кернеуінің
өсімшесін тәуелсіз шамалар деп алса, онда төртполюстіктің теңдеулері
бойынша базаның кернеуінің өсімшесі мен коллектордың тогының өсімшесі үшін
мынандай теңдіктер жазуға болады:
∆Uб=h11∆Iб+h12∆Uк
∆Ik=h12 ∆Iб+h22∆Uк
Бұл теңдіктердегі һ11, һ12, һ21, һ22 коэфиценттері транзистордың һ-
параметрлері деп аталады.
Егер коллектордың кернеуінің өсімшесін нөлге тең деп алса, яғни
коллектордың кернеуі тұрақты болса, онда жоғарыдағы теңдіктен һ11
параметрінің транзистордың кірмелік кедергісі екені анықталады:
һ11=∆Uб∆Uk
һ12 параметрі транзистордың кірмелік кернеуінің өсімшесінің оның шығыс
кернеуінің өсімшесіне қатынасын көрсететіндіктен, оны кері байланыс
коэффиценті деп атайды. Бұл шама кіріс кернеудің өзгерісіне шығыс кернеудің
қаншалықты өзгерісі сәйкес келетіндігін көрсететін салыстырмалы шама.
Транзистордың шығыс кернеуінің өсімшесінің қатынасын кернеудің беріліс
коэффиценті деп атайды:
К=∆Uк∆Uб
Ендеше транзистордың һ12 параметрі кернеудің беріліс коэффицентіне кері
шама, яғни
һ12=I∆Uk∆Uб=IKu
Транзистордың шығыс тогының өсімшесінің, кіріс тогының өсімшесіне
қатынасын токтың беріліс коэффиценті деп атайды.
β=∆Ik∆Iб
Биполяр транзисторларда токтың беріліс коэффиценті шамамен 50 ... .100
аралығында жатады.
Егер коллектордың кернеуінің өсімшесін нөлге тең деп алса, яғни
коллектордың кернеуі тұрақты болса, онда жоғарыдағы теңдіктен һ21
параметрінің токтың беріліс коэффиценті екенін көруге болады:
һ21=∆Ik∆Iб=β
ал базаның тогының өсімшесін нөлге тең деп алса, онда һ22 параметрі
һ22=∆Ik∆Uk=1∆Uk∆Ikб1Rш
транзистордың шықпалық кедергісінің кері шамасы, яғни транзистордың шығыс
өткізгіштігі болып табылады.
Транзистордың һ-параметрлері оның кіріс және шығыс сипаттамаларынан
анықталады.
Базаның тогының эмиттер-база өтпесінің кернеуінен тәуелділігі, яғни
кіріс немесе базалық сипаттама деп аталады.
Бірақ базаның тогы коллектордың кернеуіне де байланысты
өзгеретіндіктен кіріс сипаттаманы түсіргенде коллектордың кернеуі тұрақты
болып қалуы керек.
Коллектордың кернеуі тұрақты болғанда базаның кеонеуінің өсуі
эмиттер-база өтпесінің кедергісін азайтады да базаға келетін электрондар
мен олардың кемтіктерімен рекомбинациясын көбейтеді, яғни базаның тогын
арттырады.
Коллектордың кернеуінің көбейюі коллектор-база өтпесіне керісінше
әсер етеді: өтпенің кедергісін көбейтеді және рекомбинация санын азайтады.
Сондықтан коллектордың кернеуі өскенде базаның тогы азаяды. Бұл құбылысты
түсіну үшін келесі кестеге назар аударайық, бұл кестеде әртүрлі өтпеде
жалғанған транзисторлардың параметрлері көрсетілген. Осы параметрлерді
пайдалану арқылы есептеу кезінде транзистордың бойындағы ток күшінің
шамасын, кернеуін, кедергісін есептеп шығуға болады.
Бұл есептеулер келесі, яғни екінші есептеу бөлімінде көрсетіледі және
сипаттама беріледі
1-кесте. Әртүрлі өтпеде жалғанған транзисторлардың параметрлері.
Транзисторлардың жалғану сұлбасы
Параметрлері
Базасы ортақ Эмиттері ортақ Коллекторы
ортақ
Кірмелік
кедергісі, Ом 50 ... 100 200...2000 10...5∙10[pic
]
Шықпалық
кедергісі, Ом 10...5∙10[pic3∙10...7∙10[p50...1 00
] ic]
Кернеуді күшейту
коэффиценті 30...400 30...1000 ≈1
Токты күшейту
коэффиценті ≈1 10...200 10...200
Қуатты күшейту
коэффиценті 30...400 3000...3∙10 10...200
Коллектордың тогының коллектор-эмиттер өтпесінің кернеуінен тәуелдігі, яғни
шығыс немесе коллекторлық сипаттама деп аталады. Бірақ коллектордың тогы
базаның тогына да байланысты өзгеретіндіктен шығыс сипаттаманы түсіргенде
базаның тогы тұрақты болып қалуы керек. Коллектордың кернеуі өскен сайын
оның электр өрісінің әсерінен оған келіп жететін электрондардың саны
көбейеді, яғни коллектордың тогы да өседі. Ал базаның тогының көбеюі
рекомбинацияланатын электрондардың санын көбейтеді, сондықтан эмиттер мен
коллектордың да тогы көбейеді. Коллектордың кернеуі одан әрі өскенде
коллекторға келіп жететін электрондар түгелдей дерлік әкетіліп отырады,
бірақ эмиттерде пайда болатын электрондар саны одан әрі көбеймейді.
Сондықтан коллектордың кернеуі әжептеуір өсседе коллектордың тогы өте аз
өседі, яғни қанығу процесі басталады.
Транзисторда эмиттер-база және коллектор-база өтпелерінің сыйымдылығы
болатындықтан жоғары жиіліктерде электрондар эмиттерден коллекторға өтіп
үлгере алмайды. Ендеше жиіліктің өсуі коллектордың тогының азаюына әкеліп
соғады. Ал температура өскен кезде негізгі емес заряд тасымалдаушылардың
саны көбейеді де коллектордың бастапқы тогы артады. Сондықтан
транзисторларды олардың құжатында көрсетілген жиілік пен температураның
мәндерінде ғана пайдалану керек.
1.2. Әр түрлі режимдегі транзисторлар.
Биполярлы транзисторлар р-п-р типті ауысуымен жұмыс істеу принципіне
қарай бірнеше режимде жұмыс атқарады. Негізгі режимі ретінде активті
режимді атап өтуге болады. Бұл режимде эмиттерлі өтпе ашық күйде, ал
коллекторлы өтпе жабық болады. Мұндай режимде жұмыс атқаратын
транзисторлар күшейткіш схемаларда қоладанылады. Келесі режимі инверсивті
режим. Бұл режимде керісінше коллекторлы өтпе ашық болады да, эмиттерлі
өтпе жабық болады. Қанығу режимі- бұл режимде қос өтпе де ашық болады.
Биполярлы транзисторлардың тағы бір түрі симметриялы
транзисторларСимметриялы биполяр транзисторлардың да үш түрлі жалғану
сұлбасы бар: ортақ эмиттерлі, ортақ базалы, ортақ коллекторлы. 4-суретте
осы симметриялы биполярлы транзисторлардың схемалық жалғасу сұлбалары
көрсетілген.
Екэ
4-сурет
Биполярлы транзисторлардың кез-келген режимде жұмыс атқарғандағы,
транзисторларда өтетін процесстерге мән берейік. Бұл прцесстерге сипаттама
беру үшін ең қарапайым жазық, бір текті биполяр транзистордың моделін
қолдануға болады.5- сурет.
Uk1Uk2Uk3
Uk=o
мкА Uk1
600 Uk2
Uk3
400
200
0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
U6,B
Бұл модель бойынша транзистордағы р-п өтпе жазық болып келеді және
мұндағы тасымалдаушы зарядтардың кординатасы х кординатына ғана тәуелді.
Мұндай модельді қолдану биполярлы транзисторлардың шынайы моделін
қолданудан гөрі тиімдірек. Себебі шынайы модельде базаның көлденең
қм\имасының ауданы өтпенің қимасының ауданынан көп ретте кіші болып
келгендіктен, мұндағы процесстерді анықтау қиынға соғады. Схемада
көрсетілген біртекті модель ортақ базалы жалғанып тұр.
Сыртқы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz