🗊Презентация Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы Презентацию выполнил : Бадалбаев Руслан Группа: РЭиТ 15- 2с

Введение Биполярный точечный транзистор был изобретен в 1947 году, в течение последующих лет он зарекомендовал себя как основной элемент для изготовления интегральных микросхем, использующих транзисторно-транзисторную, резисторно-транзисторную и диодно-транзисторную логику.Первые транзисторы были изготовлены на основе германия. В настоящее время их изготавливают в основном из кремния и арсенида галлия. Последние транзисторы используются в схемах высокочастотных усилителей.

Общие сведения Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из трёх областей с чередующимися типами электропроводности, пригодный для усиления мощности Эти области разделяются электронно-дырочными переходами(э-д переходами). Особенность транзистора состоит в том, что между его э-д переходами существует взаимодействие - ток одного из электродов может управлять током другого. Такое управление возможно, потому что носители заряда, инжектированные через один из э-д переходов могут до другого перехода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток. Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимиости от этого различают три режима работы транзистора:

Режим работы 1.Режим отсечки - оба э-д перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идёт сравнительно небольшой ток; 2.Режим насыщения - оба э-д перехода открыты; 3.Активный режим - один из э-д переходов открыт, а другой закрыт. В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причём транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы. Область транзистора, расположннная между переходами называется базой(Б). Примыкающие к базе оласти чаще всего делают неодинаковыми. Одну из них изготовляют так, чтобы из неё наиболее эффективно происходила инжекция в базу, а другую - так, чтобы соответствующий переход наиличшим образом осуществлял экстракцию инжектированных носителей из базы. Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером(Э), а соответствующий переход эмиттерным. Область, основным назначением которой является экстракцией носителей из базы - коллектор(К), а переход коллекторным. Если на Э переходе напряжение прямое, а на К переходе обратное, то включение транзистора считают нормальным, при противоположной полярности - инверсным. Основные характеристики транзистора определяются в первую очередь процессами, происходящими в базе. В зависимости от распределения примесей в базе может присутствовать или отсутстввать электрическое поле. Если при отсутствии токов в базе существует электрическое поле, которое способствует вижению неосновных носителей заряда от Э к К, то транзистор называют дрейфовым, усли же поле в базе отсутствует - бездрейфовый(диффузионный).

Устройство и принцип действия Биполярный транзистор состоит из трех различным образом легированных полупроводниковых зон: эмиттера E, базы B и коллектора C. В зависимости от типа проводимости этих зон различают NPN (эмиттер − n-полупроводник, база − p-полупроводник, коллектор − n-полупроводник) и PNP транзисторы. К каждой из зон подведены проводящие контакты. База расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена из слаболегированного полупроводника, обладающего большим сопротивлением. Общая площадь контакта база-эмиттер значительно меньше площади контакта коллектор-база, поэтому биполярный транзистор общего вида является несимметричным устройством (невозможно путем изменения полярности подключения поменять местами эмиттер и коллектор и получить в результате абсолютно аналогичный исходному биполярный транзистор).

Упрощенная схема поперечного разреза биполярного NPN транзистора

Схемы включения Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями: Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх. Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх

Схема включения с общей базой Усилитель с общей базой. Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется. Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1] Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ. Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора. Достоинства: Хорошие температурные и частотные свойства. Высокое допустимое напряжение Недостатки схемы с общей базой : Малое усиление по току, так как α < 1 Малое входное сопротивление Два разных источника напряжения для питания.

Схема включения с общим эмиттером Iвых = Iк Iвх = Iб Uвх = Uбэ Uвых = Uкэ Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iб=Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1] Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iб Достоинства: Большой коэффициент усиления по току Большой коэффициент усиления по напряжению Наибольшее усиление мощности Можно обойтись одним источником питания Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного. Недостатки: Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой

Схема с общим коллектором Iвых = Iэ Iвх = Iб Uвх = Uбк Uвых = Uкэ Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β [β>>1] Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=(Uбэ+Uкэ)/Iб Достоинства: Большое входное сопротивление Малое выходное сопротивление Недостатки: Коэффициент усиления по напряжению меньше 1. Схему с таким включением называют «эмиттерным повторителем»

Применение транзисторов Усилители, каскады усиления Генератор Модулятор Демодулятор (Детектор) Инвертор (лог. элемент) Микросхемы на транзисторной логике

Ссылки и литература Электронные твердотельные приборы (online курс) Справочник о транзисторах http://www.pilab.ru/csi/AUK/Microelectr/page41.html http://ru.wikipedia.org/wiki/Биполярный_транзистор