Биполярлы транзисторлар. Транзисторлардың қосылу схемалары

Жоспар
Кіріспе

1 Биполярлы транзисторлар. Транзисторлардың қосылу схемалары (ОБ, ОЭ, ОК). Статикалық сипаттамалары, көрсеткіштері, шартты белгілері және қолдану аймақтары.
2 Өрістік униполярлық транзисторлар. Басқарылатын p.n өтпесі бар өрістік транзисторлар. Жасанды және индукцияланған каналы бар МДШ транзисторлары.

Транзистор дегеніміз екі п текті және бір р текті немесе көрісінше екі р текті бір л текті ұшына өттізгіштен кұралған екі п - р ауысуы бар электрондық жүйе (5.1-сурет).
Екі шеткісі бір текті, оларды Э-эмиттер жене К-коллектор, ал ортанғысы ол екеуінен баска текті, ол Б-база деп аталады. Э-Б-К, аралығындағы n-р ауысуын сырткы ток көзіне ашық, ал Б-К аралығындағы п - р ауысуын жабық болатындай етіп қосады. Эмиттердің негізгі заряд тасымалдаушы электрондары Э-Б -ның n-р ауысуы аркылы базаның негізгі заряд тасымалдаушы кемтіктеріне қарама-қарсы қозғалады. Олар өзара рекомбинацияланады. Базаның кристалы өте жұка (4-5 мк), ондағы кемтіктердің саны эмиттердегі электрондардың санына салыстырғанда өте аз, сол себепті, рекомбинацияланудан артылған электрондар базаға келіп шоғырланады. Бұл құбылысты негізгі емес заряд тасымалдаушылардың инжекциясы дел атайды. Базаға келіп шогырланғая электрондар Б-К -ға косылған Етток көзінін ұдетуші әсерінен Б-К-нық и — р ауысуы аркылы коллекторға оңай диффузияланады. Ондағы зарядтардың жетіспеушілігі азаяды, Б-К-ның n- p ауысуының кедергісі кемиді. Нәтижесінде коллектордың тоғы артады. /, коллектор тогы жуык шамамен алғанда /э эмипер тоғымен бірдей шамада болады:

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: Биполярлы транзисторлар. Транзисторлардың қосылу схемалары (ОБ, ОЭ, ОК). Статикалық сипаттамалары, көрсеткіштері, шартты белгілері және қолдану аймақтары.

Транзистор дегеніміз екі п текті және бір р текті немесе көрісінше екі р текті бір л текті ұшына өттізгіштен кұралған екі п - р ауысуы бар электрондық жүйе (5.1-сурет).
Екі шеткісі бір текті, оларды Э-эмиттер жене К-коллектор, ал ортанғысы ол екеуінен баска текті, ол Б-база деп аталады. Э-Б-К, аралығындағы n-р ауысуын сырткы ток көзіне ашық, ал Б-К аралығындағы п - р ауысуын жабық болатындай етіп қосады. Эмиттердің негізгі заряд тасымалдаушы электрондары Э-Б -ның n-р ауысуы аркылы базаның негізгі заряд тасымалдаушы кемтіктеріне қарама-қарсы қозғалады. Олар өзара рекомбинацияланады. Базаның кристалы өте жұка (4-5 мк), ондағы кемтіктердің саны эмиттердегі электрондардың санына салыстырғанда өте аз, сол себепті, рекомбинацияланудан артылған электрондар базаға келіп шоғырланады. Бұл құбылысты негізгі емес заряд тасымалдаушылардың инжекциясы дел атайды. Базаға келіп шогырланғая электрондар Б-К -ға косылған Ет ток көзінін ұдетуші әсерінен Б-К-нық и -- р ауысуы аркылы коллекторға оңай диффузияланады. Ондағы зарядтардың жетіспеушілігі азаяды, Б-К-ның n- p ауысуының кедергісі кемиді. Нәтижесінде коллектордың тоғы артады. , коллектор тогы жуык шамамен алғанда э эмипер тоғымен бірдей шамада болады:
Ік=аІэ,
мұіідағы а -токті күшейту коэффициеші, оның шамасы α = 0,95 + 0,99.

5.1-сурет
р-п-р текті транзистордыд жұмыстау ,:ринішш п-р-п текіі транзисторга ұксас, оған тоқ квэдерінін лолюстсріп көрісінше ауыстырып қосса болгяны.
р-п~р жәке п-р-n транзисторлардыц жұмыстау принцитлтерінің басты ерекшелііі сол, олар бір мезгілде екі турлі (кемтік және электрон) зарад тасымалдаупшлардың козғалысына негізделген. Сондықіан оларды бипадярш транзисторіир деп атайды.
- Жалпы Э-Б - нын п-р ауысуының rб кедсргісі Б-К - ньщ n-р ауысуынын rt кедергісімен салыстырғаіща коп кіші. rбrк. Демек, Э-^жүйесіне болымсыз кіші „айнымалы кернеу берсе, онда коллектор жүйесіндегі RK жүктемеге түскен иk кернеудің мәні одан коп есе артык болады. ибuk. Транзистордың мүндай ерекше касиетін электрлік тербелістерді күшейту және генерациялау үшін колданады.
Транзисторларды электрлік сұлбаға қосу
Транзистор электрлік сұлбага үш түрлі косуга болады. Олар:
ортақ базалы (5.2а-сурет);
ортақ эмиттерлі (5.2ө-сурет); ортақ коллекторлы (5.2б-сурет).

5.2-сурет
Ортақ базалы (база ортак электрод) сұлбаның коллектрінін тогін,. базаның АІЭ тогінін бір күрама бөлігі ретһщя қарастыруға болады. Олардыц бағыты карама-карсы болатьшын жвне коллекторлық калдық тогін ескерсек, онда:
Ik=-AIэ+Iкб0,
мұндагы жалпы базалы сұлбаның турақты токті күшейту коэффициенті
А=
'э әрқашан бірден кіші болатынын байқаймыз.
Коллектордың Ікб0 тогі - жабу тогі, ол Iэ = 0, ягни эмиттер косылмаған кезде байқалады. Токтін АІЭ кұраушысы Iэ эмиттердің тогімен басқарылады. Ал, Iкб0 калдық ток эмиттердщ тогіне тоуедді емес, сондықтан ол токтін баскарылмайтын белігін күрайды. Онын шамасы куаты аз транзисторлар үшін 10 мкА-ден аспайды.
Транзисторлардың бір ерекшелігі, коллектордың тогі эмиттердің ете влсіз тогімен де баскарылады, демек Ік =f(I6)
Ортак эмиттерлі сұлба үшін мына теңдеуді жазайык:
Ік+ Іэ+Iб=0
э-нің мәнін (5.2) тевдеуден алып, (3.4)-ді түрлендірсек, онда
Ік=
Соңгы (4.5) ернегі (5,3) ернегіне үқсас. Демек, ортак эмиттерлі сұлбанын түракты токті күшейту
коэффициснті мынаған тен:

Енді коллектордың тогін мына түрде жазамыз:

(4.7)'адиегінен мьгаадай қоргьшды жасауға б^лады. Ортақ эмиггерлі сұлба вбазанын тогін В есе күшейтеді. Мысалы, A 4 0,98 болса, онда (4.6) өргегінен В - 49, демек, базанын
тогі 49 есе күшейеді. , \ч
Ортақ эмиттерлі сұлбаиын ер*кпіелігі, йі тек тоісіі ғана емес кернеуді де күшейтеді, демек сұлбанын хірісіне берілген алсіз снгналдыя куаты артады.
Ортак коллекторлы сұлба кірісінін кедергісі аса жоғары, ал шыгысынын кедергісі өте төмен болуына баііланысты өте сирск колданылады. Сол себепті, біз оған талдау жасамадық.
Транзистордың ұш түрлі сұлбаларын салыстырып, бағалау ұшін олардың кейбір манызды параметрлерін 5.1-кестеден караныз.
5.1-кесте
Параметрлер
Ортақ эюптерлі сұлба
иртақоазалы сұлба
ортақ коллекторлы сұлба
Токті күшейту Коэффициенті
20 + 300
1
20 + 300
Кернеуді күшейу коэффициенті
50 + 5-10'
50 + 5·104
1
Кіру кедергісі

Шыгу кедергісі
200 + 1500 Ом 0,3 + 1,5МОм
30 + З00 Ом
1 3МОм
1 + 5МОм 10 + 300 Ом

Биполярлы транзисторлардың вольт-амперлік сипапамалары
Транзистордың кіріс тізбегінін токпеи кернеуінін I6=f1 (Uбэ) тәуелділігін кіріс немесе базалық сипаттама дейді. Базаның тогі түракты болған жагдайда транзистордың коллекторы мен эмиггерініи аралыгындағы токпен кернеуінің Ік = f2(Uкэ)І6m const тәуелділігін шыгыс немесе коллектсрлық сипаттама дейді.
п- р-п текті транзисторлардың базалық сипаттамасы 5.3а-суретте, ал коллекторлық сипаттамасы 5.3о-суретте көрсетілген.

5.3-сурет
Кіріс сипаттамасы Uкэ кернеуге тәуелді емее екенін кереміз. Ал шығыс сипаггамасы болса жуык шамамен Uкэ кернеуге сызықты тәуелді, каныгу тогініц мәнін Іб базаның тогі аныктайды.
Биполярлы транзнсторлардың һ параметрлері
Биполярлы транзистордың ортақ эмиттерлік сұлбасын тереңірек талдап есеп жасайық. Ол үшін траиэисторлардыц һ параметрлері деп аталатын шамаларды пайдаланамыз. Ортақ эмиттерлік сұлба бойынша косылған транзистордың электрлік күйі төрт шама арқылы сипатталады: Ів, Uвэ, ІК және Uкэ. Бұлардың екеуі тәуелсіз деп алсақ, ал онда қалған екеуі тәуелсіз ден алған екі шама арқылы анықтауға болады. Негізінен Іб жәве Uкэ шамаларды тәуелеіз деп алатын болсақ, онда Uвэ = f, (Iб, U кэ ), Ік =f2 (Iб, Uкэ ).
Күшейткіш кондырғынадың кіріс сигналдары үшін транзистордың кіріспесінт кернеуі мен тогінін сызыктк өзгөрісін алады. Транзисгордың сипаттамасының сызықтық бөлігімен шектелетін оның ∆Uбэ кернеуі мен ∆ІК тогінік сызықтық өзгөрісі үшін мьша тендеулерді жазуымызға болады:

немесе
(5.9)
мүндагы һікэ (і = 1, k = 1,2) - ортак эмиттерлік сұлба бойынша қосылған транзистордың кіріс және шығыс сипаттамаларынан дербес туынды алу арқылы оңай анықталатъш шамалар;

һнэ параметрдің кедергімен бірдей өлшем бірлігі бар, оны биполярлы транзистордың кірмесінің кедергісі дейді.
һ12Э -- кернеудің ішкі кері байланысын сипаттайтын өлшем бірлігі жоқ коэффициент.
һ21э_ коллектордың кернеуі тұрақты болған жағдайда транзистордың токті күшейту қасиетін сипаттайтын өлшем бірлігі жок коэффициент.
һ22з- өткізгіштікпен бірдей өлшем бірлігі бар, базаның тогі тұрақты болған жағдайда транзистордың шығыс (коллеюгор-эмиттердің) өткізгіштігін сипаттайтын шама.
Шала өткізгіш диодтар сияқты транзисторлардың сипаттамасы температураға тәуелді күшті өзгөрістерге ұшырайды. Егер температура артатын болса, онда коллектор және базаньщ негізі емес заряд тасымалдаушыларының саны ерекше молаяды, осыған сәйкес коллектордың тоқтың бастапқы Ік0 мәні де өседі. Сонымен қатар заряд тасымалдаушылардың қозғалғыштығы артады, осыған байланысты һ2ІЗ коэффициентінің мәні өседі. Жалпы транзисторлардың һ параметрлері, әсіресе һ213 токті күшейту коэффициевті айнымалы кернеудің жиілігіне тәуелді. Жиіліктің мәні жоғарлаған сайын оның периодымен өлшенетін уакыт ішінде заряд тасымаддаушылар (n - р - п текті транзисторларда электрондар) эмиттерден коллекторға дейінгі аралығы жүріп үлгермеуі мүмкін.
Һ21э токті күшейту коэффициентінің мәні бірге дейін кемитін жиіліктің fш„ мәнін шекаралық деп атайды. Практикада һ2ІЭ параметрдід мәні есе кемуіне сәйкес келетін f0 жиілікті жиі пайдаланады.
Коллектордың ауысымын артықша қызып кетуінен сақnау үшін, онда бөлінетін куатты әрбір транзистордың сипаттамасында берілетін белгілі бір максималь мәнінен артылдырмау керек:
NK=ІкUкэ,= NKмак (5.10)
Егер коллектор мен эмиттердің аралығына берілген кернеудің мәні вте жоғары болса, онда коллектордың ауысымы электрлік тесіп өтуге ұшырауы мүмкін. Сондықтан, коллекторға берілетін кернеудің мәні оның рұқсатталған максималь мәнінен артпауы керек:
Uкэ =UKмак, (5.11)
демек коллектордың тогі үшін де
Ік=Ікмак, (5.12)
шарты орындалады. Транзистордың коллекторлық сипаттамасындағы жұмыс аймағы 5.4-суретте қиғаш және үзік сызықтармен бейнеленген IKмак,UКмак және Nкмак мәндерімен шектеледі.

5.4-сурет
Транзистордың NKмак қуатын арттыру үшін аттас электродтары өзара біріктіріп қосылған көптеген транзисторлардың жинағын пайдаланады.

Заряд тасымалдаушылардың п - р ауысу арқылы диффузиялық және дрейфтік қозғалыстары

Транзистордың п - р ауысуындағы заряд тасымалдаушылардың қозғалыс ерекшеліктері, яғни ондағы тоқтің жүру процесі транзистордың, жасау технологиясына байланысты. Транзисторды әртүлі технологиялых әдістермен жасайды. Төмендегі 5.5а-суретте балкыту әдісімен жасаиған р - п - р техті, 5.5ә-суретте эпнтаксиалды - диффузиялық технология әдісімен жасалған п - р - п текті, ал 5.5б-суретте планарлық технология әдісімен жасалған п - р - n текті транзисторлардың құрылымы көрсетілген. Осы суреттерден олардыц құрылымдық ерекшеліктері көрініп тұр.
Диффузиялық технологня деп қоспа элементтердің атомдарын негізгі шала өткізгіштің ішкі кеңістігіне өндіру әдісін айдады. Нәтижесінде өткізгштігі әртүрлі, р немесе п текті қабат пайда болады.
Эпитаксия деп шала өткізгіш төсеніштің үстіне онын кристалдық құрлымымен құрылымын бірдей болгызьш зат молекулаларының қабыршық қабатын отырғызу әдісін айтады.
Жасалу технологиясына байлаиысты транзисторлардың базаларынын қоспалары мен олардың концентрацияларынын шоғырлануы біркелкі немесе біркелкі емес болуы мүмкін. Егер базадағы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.