🗊Презентация Биполярные транзисторы

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Презентацию подготовила: студентка группы 21306 Кравченко Г.Ю.

Содержание Введение Физические процессы в биполярных транзисторах Формулы Молла-Эберса ВАХ биполярного транзистора в схеме с общей базой Дифференциальные пераметры биполярного транзистора Фундаментальное уравнение в теории транзисторов Эффект Эрли Коэффициент обратной связи Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером Эквивалентные схемы транзисторов Составные транзисторы Дрейфовые транзисторы Параметры транзистора как четырехполюсника H-параметры

Введение В 1948 г. американские ученые Дж. Бардин и У. Браттейн создали полупроводниковый триод, или транзистор.

В зависимости от типа проводимости крайних слоев различают транзисторы p-n-р и n-p-n. По технологии изготовления транзисторы делятся на сплавные, планарные, а также диффузионно-сплавные, мезапланарные и эпитаксиально-планарные. В зависимости от типа проводимости крайних слоев различают транзисторы p-n-р и n-p-n. По технологии изготовления транзисторы делятся на сплавные, планарные, а также диффузионно-сплавные, мезапланарные и эпитаксиально-планарные. Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

Физические процессы в БТ В БТ реализуются четыре физических процесса: - инжекция носителей из эмиттера в базу; - диффузия от эмиттера к коллектору; - рекомбинация в базе; - экстракция из базы в коллектор. Зонная диаграмма биполярного транзистора:

Формулы Молла-Эберса Формулы Молла - Эберса – это универсальные соотношения, которые позволяют рассчитать ВАХ в БТ при любом варианте подключения. Jэ=I′э0(exp(βUэ)−1)−αII′к0(exp(βUк)−1) Jк=αNI′э0(exp(βUэ)−1)−I′к0(exp(βUк)−1) Jб =(1−αN )I′э0(exp(βUэ )−1)+(1−αI)I′к0(exp(βUк −1)) Где Jб -ток базы,равный разности токов эмиттера Jэ и коллектора Jк. и I′к0 и I′э0 -тепловые токи коллектора и эмиттера Данные формулы полезны для анализа статических характеристик биполярного транзистора при любых сочетаниях знаков токов и напряжений. При измерении теплового тока коллектора Iк0 дырки как неосновные носители уходят из базы в коллектор Jк = Jб (Jэ = 0). При этом поток дырок из базы в эмиттер не уравновешен, и их перехо-дит из эмиттера в базу больше, чем в равновесных условиях. Это вызовет накопление избыточного положительного заряда в базе и увеличение потенциального барьера на переходе Э-Б, что, в конце концов, скомпенсирует дырочные токи. Таким образом, необходимо отметить, что при измерении теплового тока коллектора эмиттер будет заряжаться отрицательно по отношению к базе.

ВАХ биполярного транзистора с общей базой в активном режиме

Анализ вольт-амперных характеристик БТ, приведенных на предыдущем рисунке, показывает, что коллекторные характеристики эквидистантны. При напряжении на коллекторе, равном нулю, ток коллектора уже достаточно большой и в дальнейшем по мере роста коллекторного напряжения не меняется. При небольшом прямом смещении коллекторного перехода коллекторный ток резко убывает и становится равным нулю при значениях смещения на коллекторе, равном напряжению на эмиттере. Для семейства эмиттерных кривых характерна слабая зависимость от коллекторного напряжения. При напряжении на коллекторе,равном нулю, эммитерная характеристика полностью совпадает с вольт-амперной характеристикой p-n перехода. При увеличении напряжения не коллекторе ток эмиттера слабо меняется вследствие эффекта модуляции ширины базы. Анализ вольт-амперных характеристик БТ, приведенных на предыдущем рисунке, показывает, что коллекторные характеристики эквидистантны. При напряжении на коллекторе, равном нулю, ток коллектора уже достаточно большой и в дальнейшем по мере роста коллекторного напряжения не меняется. При небольшом прямом смещении коллекторного перехода коллекторный ток резко убывает и становится равным нулю при значениях смещения на коллекторе, равном напряжению на эмиттере. Для семейства эмиттерных кривых характерна слабая зависимость от коллекторного напряжения. При напряжении на коллекторе,равном нулю, эммитерная характеристика полностью совпадает с вольт-амперной характеристикой p-n перехода. При увеличении напряжения не коллекторе ток эмиттера слабо меняется вследствие эффекта модуляции ширины базы.

Дифференциальные параметры БТ Основными величинами, характеризующими параметры биполярного транзистора, являются коэффициент передачи тока эмиттера α, сопротивление эмиттерного (rэ) и коллекторного (rк) переходов, а также коэффициент обратной связи эмиттер – коллектор μэк. γ - коэффициент инжекции, или эффективность эмиттера, характеризует долю полезного тока в полном токе эмиттера χ – коэффициент переноса, показывает какая доля носителей прошла без рекомбинации через эмиттерный переход

Фундаментальное уравнение в теории транзисторов

Коэффициент обратной связи

БТ в схеме с общим эмиттером В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером,имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы Iб и напряжение на коллекторе Uк, а выходными характеристиками - ток коллектора Iк и напряжение на эмиттере Uэ. - коэффициент усиления по току транзистора в схеме с общим эмиттером.

Эквивалентные схемы транзисторов Иногда для анализа процессов, происходящих в биполярных транзисторах удобнее применять соответствующие эквивалентные схемы, где реальные процессы в нелинейных устройствах описываются с помощью активных (источники тока и напряжения) и пассивных элементов (сопротивления, ёмкости), адекватно описывающих взаимосвязь входных и выходных параметров.

Составные транзисторы Создание мощного высоковольтного транзистора, предназначенного для работы в режиме переключения и характеризующегося переходом из закрытого состояния с высоким обратным напряжением в открытое состояние с большим током коллектора, т. е. с высоким коэффициентом β, имеет схемотехническое решение: два биполярных транзистора имеют характеристики, как для одного транзистора с высоким коэффициентом передачи β эмиттерного тока. Такая комбинация получила название составного транзистора, или схемы Дарлингтона. Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей.

Дрейфовые транзисторы Для повышения быстродействия транзисторов необходимо увеличить скорость движения инжектированных носителей в базе. Одним из способов этого будет переход от диффузионного к дрейфовому механизму переноса в базе. В дрейфовых транзисторах используется принцип встраивания электрического поля в базу. Этот принцип реализуется путем неоднородного легирования базы.

Параметры транзистора как четырёхполюсника Биполярный транзистор в схемотехнических приложениях представляют как четырехполюсник и рассчитывают его параметры для такой схемы. Для транзистора как четырехполюсника характерны два значения тока I1 и I2 и два значения напряжения U1 и U2.

H – параметры Система h-параметров используется как комбинированная система из двух предыдущих, причем из соображений удобства измерения параметров биполярного транзистора выбирается режим короткого замыкания на выходе и режим холостого хода на входе. В схеме с общей базой: С общим эмиттером: