Un tranzistor bipolar este un dispozitiv semiconductor care are două joncțiuni de gauri electronice formate într-un singur singur cristal semiconductor. Aceste tranziții formează în cele trei regiuni semiconductoare diferite tipuri de conductivitate electrică. O regiune extremă se numește emițător (E), cealaltă este colectorul (K), mijlocul este baza (B). La fiecare zonă, metalul de lipit duce la transformarea tranzistorului într-un circuit electric.
Conductivitatea electrică a emițătorului și a colectorului este opusă conductivității electrice a bazei. În funcție de ordinea alternării regiunilor p și n, se disting tranzistorii cu structura p-n-p și n-p-n. Denumirile grafice convenționale ale tranzistorilor p-n-p și n-p-n diferă numai în direcția săgeții de la electrodul care denotă emițătorul.
Principiul de funcționare al tranzistorilor p-n-p și n-p-n este același, așa că în cele ce urmează vom lua în considerare funcționarea unui tranzistor cu structura p-n-p.
Joncțiunea electronică a găurii formată de emițător și baza se numește emițător, iar colectorul și baza sunt colectori. Distanța dintre tranziții este foarte mică: pentru tranzistori de înaltă frecvență este mai mică de 10 micrometri (1 μm = 0,001 mm), în timp ce pentru tranzistori cu frecvență joasă nu depășește 50 μm.
Când tranzistorul funcționează, tranzițiile sale primesc tensiuni externe de la sursa de alimentare. În funcție de polaritatea acestor tensiuni, fiecare tranziție poate fi inclusă atât în direcția înainte cât și în cea inversă. Există trei moduri de funcționare a tranzistorului: 1) modul cutoff - ambele tranziții și, în consecință, tranzistorul sunt complet închise; 2) modul de saturare - tranzistorul este complet deschis și 3) modul activ este modul intermediar între primele două. Modurile de decuplare și de saturație sunt utilizate în comun în etapele cheie, când tranzistorul este complet deschis complet, este blocat complet cu frecvența impulsurilor care ajung la baza sa. Cascadele care funcționează într-un mod cheie sunt utilizate în circuitele de impulsuri (comutarea surselor de alimentare, etapele de ieșire ale scanării orizontale a televizoarelor etc.). Parțial în modul de întrerupere, stațiile de ieșire ale amplificatoarelor de putere pot funcționa.
Cel mai adesea, tranzistorii sunt utilizați în modul activ. Un astfel de mod determinat prin aplicarea unei cantități mici de tensiune de bază tranzistor, care se numește tensiunea de offset (U cm.) Și redeschise tranziții tranzistor prin porniri curente să curgă. Principiul de funcționare tranzistor se bazează pe faptul că o cantitate relativ mică de curgere a curentului prin joncțiunea emitor (curentul de bază), controlează curentul de valoare mai mare în circuitul colector. Curentul emițătorului este suma curenților de bază și a colectorului.
Modul de tăiere tranzistor se obține atunci când emițător și colector p-n-tranzițiile conectate la surse externe într-o direcție inversă. În acest caz, prin cele două p-n tranziție este foarte mică flux invers curenții emițător (IEBO) și colector (I CCD). curent de bază este suma acestor curente și, în funcție de tipul de tranzistor este în intervalul de unități microamperi - uA (în tranzistori de siliciu) la mai multe miliamperi - mA (tranzistoare y germaniului).
Dacă emițător și colector p-n-tranzițiile conectarea la surse externe în direcția înainte, tranzistorul va fi în modul de saturație. Difuzia emițător câmp electric și joncțiunile colectoare vor fi atenuate parțial de câmpul electric produs de surse externe și DL U U KB. Ca urmare, un potențial obstacol este redus, ceea ce a limitat difuzia purtătorilor de sarcină majoritară și începe penetrarea (injecție) de găuri de la colector la emițător și de bază, adică, prin emițător și colector curenții tranzistorului vor curge, numite emițător curenții de saturație (I E.nas) și colector (I K.nas).
Pentru a amplifica semnalele, se utilizează modul activ de operare al tranzistorului.
Când tranzistorul funcționează în modul activ, joncțiunea emițătorului este activată direct și colectorul - în direcțiile inverse.
Sub acțiunea tensiunii directe UE, are loc injectarea de găuri din emițător în bază. Odată ajuns în baza de tip n, găurile acestea sunt purtătorii de sarcină minoritari și prin forțele de difuzie mișcare (difuză) la colector p-n-joncțiune. O parte din găurile din bază sunt umplute (recombinate) de electronii disponibili în el. Cu toate acestea, lățimea bazei este mică - de la mai multe unități la 10 μm. Prin urmare, partea principală a găurilor ajunge la joncțiunea colectorului pn și este transferată colectorului prin câmpul său electric. Evident, actualul IK p colector nu poate fi mai mare decât curentul de emitor, ca parte a găurilor recombina în baza. Prin urmare IK p = h21BIe
Valoarea h21B se numește coeficientul de transfer al curentului emițătorului static. Pentru tranzistoarele moderne, h21B = 0,90. 0.998. Deoarece joncțiunea colectorului este comutată în direcția opusă (adesea se spune că este deplasată în direcția opusă), curentul invers I al BCD curge, de asemenea, prin ea. formate de transportatorii minoritari ai bazei (găuri) și colector (electroni). Prin urmare, curentul colector total al tranzistorului inclus în circuitul comun de bază
I k = h 21B Ie + IKBO
Gauri care nu au ajuns la joncțiunea colectorului și s-au recombinat (umplut) în bază, dau o sarcină pozitivă. Pentru a restabili neutralitatea electrică a bazei, un număr egal de electroni intră în circuitul extern. Mișcarea electronilor de la circuitul exterior la bază creează un curent de recombinare I B. Ref. Pe lângă recombinarea prin bază, curentul de colector invers curge în direcția opusă și curentul total al bazei
I B = I B.rec - IKBO
În modul activ, curentul de bază este de zeci și de sute de ori mai mic decât curentul colectorului și curentul emițătorului.
În schema anterioară, circuitul electric format din sursa U-EB. emițătorul și baza tranzistorului, se numește intrare și circuitul format de sursa U a KB. colector și bază a aceluiași tranzistor, - ieșire. Baza este electrodul comun al tranzistorului pentru circuitele de intrare și ieșire, astfel încât includerea sa se numește un circuit cu o bază comună sau abreviată ca un "circuit OB".
Figura următoare prezintă un circuit în care electrodul comun pentru circuitele de intrare și ieșire este emițătorul. Acesta este un circuit cu un emițător comun sau, pe scurt, un "circuit OE".
În el, curentul de ieșire, ca și în circuitul OB, este curentul colectorului I K. ușor diferit de curentul emițătorului. iar curentul de intrare este curentul de bază I B. mult mai mic decât curentul colectorului. Relația dintre curenții I B și I K în circuitul OE este determinată de următoarea ecuație: I K = h21 E I B + IEEE
Coeficientul de proporționalitate h21E se numește coeficientul de transmitere a curentului static al bazei. Acesta poate fi exprimat în termeni de coeficientul de transfer al curentului emițător static h21B
h21 E = h21B / (1-h21B)
Dacă h21B se situează în intervalul 0,9. 0.998, valorile corespunzătoare ale h21E vor fi în limitele de 9. 499.
Componenta I keo se numește curentul de retur al colectorului în circuitul OE. Valoarea sa în timp de 1 + h21 E este mai mare decât CCD-ul I. adică I IEE = (1 + h21 E) I CCD. Reverse curenți I CCD și eu voletului nu depinde de tensiunea de intrare U și U EB EB și, prin urmare, numite componente necontrolate ale curentului de colector. Acești curenți depind puternic de temperatura ambiantă și determină proprietățile de temperatură ale tranzistorului. Se constată că CCD I curent invers este dublată când temperatura crește cu 10 ° C timp de germaniu și 8 ° C pentru tranzistoare de siliciu. În schimbările de temperatură Schema MA necontrolată curent inversă poate zeci IKEO sau sute de ori mai mare decât schimbările de temperatură necontrolată CCD curent I inversă și complet perturba operarea tranzistorului. Prin urmare, în circuitele de tranzistor fac obiectul unor măsuri speciale de etape de stabilizare tranzistor termice care reduc efectul modificărilor de temperatură privind funcționarea curentă a tranzistorului.
În practică, de multe ori există circuite în care electrodul comun pentru circuitele de intrare și ieșire ale tranzistorului este colectorul. Acesta este un circuit cu un colector comun sau un circuit "OK" (emițător).
Indiferent de circuitul de comutare al tranzistorului, ecuația care leagă curenții electrozilor este întotdeauna valabilă pentru el:
Ie = Ik + IB.
Evaluarea comparativă a circuitelor de comutare tranzistor bipolar
KI este câștigul curent
KU este câștigul de tensiune
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: