Біполярні транзистори

1.

Біполярні транзистори
Тарасюк М. групи 20-1

2.

Радіоелектронні схеми складаються із великої кількості
компонентів. Це і конденсатори, і резистори, індуктивності і
діоди. Але самим важливим елементом всіх схем є
транзистор.

3.

Біполярний транзистор
(англ. transfer — «переносити»
і англ. resistor — «опір»)
вхідної напруги або струму, поданих на додатковий електрод.
Невелика зміна вхідних величин може приводити до суттєво
більшої зміни вихідної напруги
та струму.

4.

Їх основа – пластинка монокристалічного напівпровідника
(найчастіше кремнію або германію), в якій за допомогою
особливих технологічних прийомів створені, як мінімум, три
області з різною електропровідністю: емітер, база і колектор.
Електропровідність емітера і колектора завжди однакова (р
або n), бази – протилежна (n або р). Іншими словами, біполярний
транзистор (далі просто транзистор) містить два р - n переходу:
один з них з'єднує базу з емітером (емітерний перехід), інший – з
колектором (колекторний перехід).

5.

Область транзистора, розташована між переходами
називається базою (Б). Примикають до бази області
найчастіше роблять неоднаковими. Одну з них виготовляють
так, щоб з неї найбільш ефективно відбувалася інжекція в
базу, а іншу - так, щоб відповідний перехід найкращим
чином здійснював екстракцію інжектованих носіїв з бази.
Область транзистора, основним призначенням якої є
інжекція носіїв в базу, називають емітером (Е), а відповідний
перехід емітерним.
Область, основним призначенням якої є екстракція носіїв з
бази - колектор (К), а перехід колекторним.

6.

Позначення біполярного транзистора
на принципових схемах

7.

Електропровідність транзистора
якщо його стрілка направлена до бази, то
це означає, емітер має електропровідність типу р, а база –
типу n, а транзистор структуру p-n-p; якщо ж стрілка
спрямована в протилежний бік, електропровідність емітера і
бази – зворотна, а структура транзистора – n-p-n.
Оскільки, як уже зазначалося
електропровідність колектора та ж,
і емітера, стрілку на символі
колектора не зображують.

8.

Електропровідність
Знати електропровідність емітера, бази та
колектора дуже важливо і необхідно для того,
щоб правильно підключити транзистор до
джерела живлення, у відповідності до його
структури. У довідниках цю інформацію
приводять у вигляді структурної формули.
Транзистор, база якого має провідність типу
п, позначають формулою р-п-р, а транзистор з
базою, що має електропровідність типу р, –
формулою п-р-п.
У першому випадку на базу і колектор слід
подавати негативну (по відношенню до емітера)
напругу, у другому – позитивну.

9.

Електрон
Дірка
Е
Емітер
іони
База
іони
Колектор
Емітер (Е), колектор (К): основні заряди електрони, не
основні дірки
База (Б): основні заряди дірки, не основні електрони;
р – n переходи П1, П2 утворені іонами напівпровідника.

10.

Схематично будову транзистора
можна подати у вигляді двох послідовно ввімкнутих напівпровідникових діодів

11.

Давайте пригадаємо, будову та принцип діоду.
При контакті двох напівпровідників n- і p-типів починається
процес дифузії: дірки з p- області переходять в n - область, а
електрони, навпаки, з n-області в p-область. В результаті в
n - області поблизу зони контакту зменшується концентрація
електронів і виникає позитивно заряджений шар. У p - області
зменшується концентрація дірок і виникає негативно заряджений
шар.
Таким чином, на межі напівпровідників утворюється подвійний
електричний шар, електричне поле якого перешкоджає процесу
дифузії електронів і дірок назустріч один одному.

12.

Принцип дії діоду заснований на:
- наявності в лампі хмари вільних електронів, що
генеруються катодом;
- однобічна провідність, що обумовлена негативним
зарядом електронів.

13.

Розташування виводів
транзистора
Однак не варто забувати, що розташування виводів в
транзисторах може змінюватися в залежності від моделі
транзистора.

14.

Принцип роботи транзистора
структури p – n - p
Якщо подати незначний струм з від’ємним знаком на базу то
утвориться електричне коло емітер – база по якому потече струм.
Це призведе до наповнення бази дірками, що зумовить діркову
провідність емітер - колектор

15.

Схеми вмикання транзисторів
Напрямок стрілки емітера вказує на напрямок струму у емітер колектор

16.

Принцип роботи транзистора
У біполярних транзисторах керування струмом
колектора відбувається шляхом зміни керуючого струму
бази. Струм, яким потрібно керувати, спрямований по
ланцюгу «емітер-колектор». Однак, в стані спокою
транзистора цей струм не може проходити між ними. Це
викликано опором емітерного переходу, який виникає в
результаті взаємодії шарів напівпровідника. Але варто
подати на базу транзистора незначний струм, і опір між
емітером і колектором впаде, тим самим дасть
можливість проходити струму через емітер і колектор,
посилюючи вихідний сигнал. Змінюючи струм бази,
можна змінювати струм на виході транзистора.

17.

Таким чином,
транзистори можна
порівняти з водопровідних
краном, де подача і злив
води – це емітер і колектор
транзистора, ручка вентиля
– це його база (або затвор).

18.

Робота транзистора
в схемі підсилення
При подачі напруги живлення в схему, на базу транзистора поступає
невелика від’ємна напруга , яку називають зміщенням
(вибором робочої точки). Ця напруга відкриває транзистор, і через
емітерний і колекторний перехід починає протікати невеликий струм,
який переводить підсилювач в режим очікування, із якого він миттєво
вийде, як тільки на вході з’явиться вхідний сигнал.
, і подібно діоду,
“ зрізати ” позитивні півперіоди вхідної
напруги, від чого підсилений сигнал буде
спотворений

19.

Застосування напівпровідників
Напівпровідникові прилади - діоди, транзистори,
засновані на використанні чудових матеріалів з
електронною або дірковою провідністю найбільш
вживані в електро- та радіоелектронному
конструюванні.
Зазвичай вони застосовуються
в підсилювачах і логічних
електронних схемах. У мікросхемах в
єдиний функціональний блок
об'єднані тисячі й мільйони окремих
транзисторів.

20.

Напівпровідникові прилади можна
зустріти в звичайному радіоприймачі
В інтегральних мікросхемах
і мікропроцесорах
В квантовому генераторі - лазері