Транзисторы низкой частоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

на тему:

«Транзисторы низкой частоты»

Транзистор (англ. transistor), полупроводниковый триод -- радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.

В полевых и биполярных транзисторах управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин -- BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.

В большую «семью» полупроводниковых приборов, называемых транзисторами, входят два вида: биполярные и полевые. Первые из них, чтобы как-то отличить их от вторых, часто называют обычными транзисторами. Биполярные транзисторы используются наиболее широко. Именно с них мы пожалуй и начнем. Термин «транзистор» образован из двух английских слов: transfer - преобразователь и resistor - сопротивление. В упрощенном виде биполярный транзистор представляет собой пластину полупроводника с тремя (как в слоеном пироге) чередующимися областями разной электропроводности (рис. 1), которые образуют два р - n перехода. Две крайние области обладают электропроводностью одного типа, средняя - электропроводностью другого типа. У каждой области свой контактный вывод. Если в крайних областях преобладает дырочная электропроводность, а в средней электронная (рис. 1, а), то такой прибор называют транзистором структуры p - n - р. У транзистора структуры n - p - n, наоборот, по краям расположены области с электронной электропроводностью, а между ними - область с дырочной электропроводностью (рис. 1, б).

Рис. 1 Схематическое устройство и графическое обозначение на схемах транзисторов структуры p - n - p и n - p - n.

Если мысленно прикрыть любую из крайних областей транзисторов, изображенных схематически на (рис.1). Что получилось? Оставшиеся две области есть не что иное, как плоскостной диод. Если прикрыть другую крайнюю область, то тоже получится диод. Значит, транзистор можно представить себе как два плоскостных диода с одной общей областью, включенных навстречу друг другу.

Общую (среднюю) область транзистора называют базой, одну крайнюю область - эмиттером, вторую крайнюю область - коллектором. Это три электрода транзистора. Во время работы транзистора его эмиттер вводит (эмитирует) в базу дырки (в транзисторе структуры p - n - р) или электроны (в транзисторе структуры n - p - n), коллектор собирает эти электрические заряды, вводимые в базу эмиттером. Различие в обозначениях транзисторов разных структур на схемах заключается лишь в направлении стрелки эмиттера: в p - n - р транзисторах она обращена в сторону базы, а в n - p - n транзисторах - от базы.

Электронно-дырочные переходы в транзисторе могут быть получены так же, как в плоскостных диодах. Например, чтобы изготовить транзистор структуры p - n - р, берут тонкую пластину германия с электронной электропроводностью и наплавляют на ее поверхность кусочки индия. Атомы индия диффундируют (проникают) в тело пластины, образуя в ней две области типа р - э миттер и коллектор, а между ними остается очень тонкая (несколько микрон) прослойка полупроводника типа n - база. Транзисторы, изготовляемые по такой технологии, называют сплавными. Запомни наименования р - n переходов транзистора: между коллектором и базой - коллекторный, между эмиттером и базой - эмиттерный.

Схематическое устройство и конструкция сплавного транзистора показаны на (рис. 2). Прибор собран на металлическом диске диаметром менее 10 мм. Сверху к этому диску приварен кристаллодержатель, являющийся внутренним выводом базы, а снизу - ее наружный проволочный вывод. Внутренние выводы коллектора и эмиттера приварены к проволочкам, которые впаяны в стеклянные изоляторы и служат внешними выводами этих электродов. Цельнометаллический колпак защищает прибор от механических повреждений и влияния света. Так устроены наиболее распространенные маломощные низкочастотные транзисторы серий МП39, МП40, МП41, МП42 и их разновидности. Буква (М) в обозначении говорит о том, что корпус транзистора холодносварной, буква (П)- первоначальная буква слов «плоскостной», а цифры - порядковые заводские номера приборов. В конце обозначения могут быть буквы А, Б, В (например, МП39Б), указывающие разницу в параметрах транзистора данной серии. Существуют другие способы изготовления транзисторов, например, диффузионно-сплавной (рис. 3). Коллектором транзистора, изготовленного по такой технологии, служит пластина исходного полупроводника. На поверхность пластины наплавляют очень близко один от другого два маленьких шарика примесных элементов. Во время нагрева до строго определенной температуры происходит диффузия примесных элементов в пластинку полупроводника. При этом один шарик (на рис. 3 - правый) образует в коллекторе тонкую базовую область, а второй (на рис. 3 - левый) эмиттерную область.

Рис. 2 Устройство и конструкция сплавного транзистора структуры p - n - p.

Рис. 3 Устройство и конструкция диффузионно-сплавного транзистора структуры p - n - p.

В результате в пластине исходного полупроводника получаются два р - n перехода, образующие транзистор структуры р - n - р. По такой технологии изготовляют, в частности, наиболее массовые маломощные высокочастотные транзисторы серий П401-П403, П422, П423, ГТ308. В настоящее время действует система обозначения транзисторов, по которой выпускаемые серийно приборы имеют обозначения, состоящие из четырех элементов, например: ГТ109А, КТ315В, ГТ403И.

Маломощный низкочастотный транзистор

Маломощный низкочастотный транзистор ГТ109 (структуры р-п - р) имеет в диаметре всего 3 4 мм, его масса 0 1 г. Транзисторы этой серии предназначены для миниатюрных радиовещательных приемников. Их используют также в слуховых аппаратах, в электронных медицинских приборах. Диаметр транзисторов ГТ309 ( р-п - р) 7 4 мм, масса 0 5 г. Такие транзисторы применяют в различных малогабаритных электронных устройствах для усиления и генерирования колебаний высокой частоты. Транзисторы КТЗ 15 ( n - p - п) выпускают в пластмассовых корпусах. Размеры корпуса 7x9x3 мм, масса 0 2 г. Эти маломощные транзисторы предназначены для усиления и генерирования колебаний высокой частоты.

У маломощных низкочастотных транзисторов ( рис. 4 - 28, а) слой базы обычно монтируется на стальном или медном основании корпуса и вывод базы имеет с корпусом электрический контакт. Отвод тепла от коллекторного перехода осуществляется через тонкую пластинку базы. При этом тепловое сопротивление между переходом и корпусом довольно велико.

В устройстве можно использовать любой маломощный низкочастотный транзистор с возможно более высоким допустимым напряжением между коллектором и эмиттером. Сопротивления резисторов R и R подбирают в зависимости от типа примененного реле.

Для такого аттракциона можно использовать любые маломощные низкочастотные транзисторы, в том числе с малым коэффициентом передачи тока D2i3 а также резисторы и конденсаторы любых типов с номиналами, близкими к указанным на схеме.

Транзисторы МП39 - МП42 ( р-п - р) - самые массовые среди маломощных низкочастотных транзисторов.

низкочастотный транзистор полупроводниковый

Рис. 4. Электронный метроном.

Неравенство (9 - 62) справедливо практически для всех каскадов, построенных на маломощных низкочастотных транзисторах, работающих в номинальном рабочем режиме и нагруженных аналогичным каскадом.

Максимальное значение емкости коллектор - база СКМакс также обычно указывается в справочных данных; для маломощных низкочастотных транзисторов Ск обычно порядка 30 пф, а для очень высокочастотных типов не более il - 2 пф.

Найденный ток / Ок не должен превышать допустимого для транзистора значения; если же / ок оказывается меньше рекомендуемой для транзистора минимальной величины, при которой гарантируются справочные данные, его увеличивают до / окмин. Для маломощных низкочастотных транзисторов / окмин, обеспечивающий нормальный коэффициент усиления тока транзистора, обычно равен 1 ма; у маломощных высокочастотных транзисторов П403, П416, ГТ311, ГТ313 и др. величина / окмин2 - - 5 ма.

На рис. 34 показана схема простейшего усилителя НЧ, в котором можнс использовать источник питания напряжением 4 5 или 9 В. В усилится применены германиевые маломощные низкочастотные транзисторы. [9]

Рис. 5. Схематическое устройство транзисторов структуры р-п - р в разрезе.

Пластинка полупроводника заключена в герметичный металлический корпус. От электродов транзистора и самой пластинки сделаны выводы. У маломощных низкочастотных транзисторов от корпуса обычно изолированы выводы эмиттера и коллектора; у транзисторов средней и большой мощности изолированы выводы базы и эмиттера. Третий электрод соединен с корпусом.

При расчете транзисторных каскадов следует иметь в виду, что не только гэ, Як. Поэтому ток покоя коллектора широкополосных каскадов с маломощными транзисторами, работающих при малой амплитуде сигнала, обычно берут равным 2 - 3 мА, так как при меньшем токе граничная частота маломощных высокочастотных транзисторов обычно сильно уменьшается. В низкочастотных каскадах предварительного усиления ток покоя коллектора берут порядка 1 мА, так как при меньшем токе у маломощных низкочастотных транзисторов п2 [ э уменьшается и ухудшается стабильность положения точки покоя.

Граничные частоты транзистора обычно медленно растут с увеличением тока коллектора, резко падая при уменьшении его ниже определенного значения; / z2i3 также сильно падает при очень малых токах. Поэтому ток покоя коллектора широкополосных каскадов с маломощными транзисторами, работающих при малой амплитуде сигнала, обычно берут равным 2 - 3 ма, так как при меньшем токе граничная частота маломощных высокочастотных транзисторов обычно резко уменьшается. В низкочастотных каскадах предварительного усиления ток покоя коллектора берут порядка 1 ма, так как при меньшем токе у маломощных низкочастотных транзисторов Azi3 падает и ухудшается стабильность положения точки покоя.

Рис. 6. Биполярный низкочастотный транзистор NPN

BD437 является биполярным низкочастотным транзистором NPN структуры от компании STMicroelectronics. Изделие выпускается в TO-126-3 корпусе, имеет три вывода и крепится при монтаже на радиатор. Изготовлен на основе эпитаксиального кремния. Напряжение коллектор-эмиттер транзистора составляет 45V, максимальный постоянный ток коллектора 4A, минимальная рабочая частота 3MHz. Предельная постоянная рассеиваемая мощность 36000mW. Предназначен для использования в линейных переключениях между приложениями средней мощности, в частности, в автомобильной электронике.

Особенности:

· Материал p-n-перехода: Кремний;

· Структура транзистора: npn;

· Рассеиваемая мощность на коллекторе: 36W;

· Постоянное напряжение коллектор-база: 45V;

· Постоянное напряжение коллектор-эмиттер: 45V;

· Постоянное напряжение эмиттер-база: 5V;

· Постоянный ток коллектора транзистора: 4A;

· Граничная частота коэффициента передачи тока: 3MHz;

· Корпус: TO126.

Сведения о продукте и характеристики

· Номенклатурный номер BD437

· Производитель STMicroelectronics

· Номенклатурный номер производителя BD437

· Краткое описание TRANS NPN 45V 4A BIPO TO-225AA

· Категория Дискретные полупроводники

· Тип транзистора NPN

· Соответствует RoHS Да

Техническая спецификация

· Тип транзистора NPN

· Максимальное напряжение -- коллектор эмиттер 45V

· Максимальный ток коллектора 4A

· Эмиттер-база напряжение 5V

· Максимальная мощность 36W

· Коэффициент усиления по току в схеме с общей базой 85 при 500mA, 1V

· Эмиттер насыщения (Max) при Ib, Ic 800mV при 300mA, 3A

· Частота 3MHz

· Максимальная рабочая температура + 150°C

· Минимальная рабочая температура -- 65°C

· Тип монтажа Сквозное отверстие

· Корпус TO-126-3

· Документация BD437

Рис. 7. TIP122 - мощный биполярный низкочастотный транзистор npn

Сфера применения: Darlington, Power Структура NPN Дарлингтон Макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс), В 100 Макс. напр. к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б.(Uкэо макс), В 100 Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А) 5 Статический коэффициент передачи тока hfe мин 1000 Hfe при токе коллектора, А 3 Hfe при напряжении к-э, В 3 Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц - Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт 65 Корпус TO220 Диапазон рабочих температур, оС -65...150

Размещено на Allbest.ru