Біполярний транзистор
Історія винаходу біполярного транзистора. Будова, принцип дії та класифікація. Позначення типу. Режими роботи: активний; інверсний; насичення; відсічки. Використання транзисторів в підсилювачах, генераторах, перетворювачах сигналу, логічних схемах.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 07.10.2019 |
| Размер файла | 71,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Біполярний транзистор - напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін "біполярний" підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем часток, що мають як позитивний, так і негативний заряд.
Схематичні позначення транзисторів PNP- та NPN типів
Виходи біполярного транзистора називаються емітером, базою й колектором. Струм у транзисторі протікає від емітера, який інжектує носії заряду, до колектора через тонку базу. Величина цього струму визначається напругою між базою й емітором. В залежності від типу носіїв заряду, які використовуються в транзисторі, біполярні транзистори поділяються на транзистори NPN та PNP типу. В транзисторі NPN типу емітер і колектор легуються донорами, а база - акцепторами. В транзисторі PNP типу - навпаки.
Історія винаходу
Біполярний транзистор винайшли в 1947 році Джон Бардін і Волтер Браттейн під кервіництвом Шоклі із Bell Labs за що отримали Нобелівську премію з фізики. Вперше його продемонстрували 16 грудня, а 23 грудня відбулось офіційне представлення винаходу і саме ця дата вважається днем відкриття транзистора.[1]
Будова
Поперечний розріз транзистора
На рисунку схематично показана будова біполярного транзистора NPN типу. Колектором служить напівпровідник n-типу, легований донорами до невисокої концентрації 1013-1015 см-3. Перед створенням бази напівпровідник покривають фоторезистом і за допомогою літографії звільняють вікно для легування акцепторами. Атоми акцептора дифундують в глибину напівпровідника, створюючи область із доволі високою концентрацією - 1017-1018 см-3. На третьому етапі знову створюється вікно для легування донорами й утворюють емітер із ще вищою концентрацією домішок, необхідною для того, щоб спочатку компенсувати акцептори, а потім створити напівпровідник n-типу. Відношення домішок у емітері й у базі повинно бути якомога більшим для забезпечення гарних характеристик транзистора.
Ще кращих характеристик можна досягти, якщо перехід між базою й емітером зробити гетеропереходом, у якому емітер має набагато більшу ширину забороненої зони, хоча це збільшує собівартість транзистора. В такому випадку на поверхню бази через вікно напилюється інша речовина.
Принцип дії
Дія біполярного транзистора базується на використанні двох p-n переходів між базою та емітором і базою та колектором. В області p-n переходів виникають шари просторового заряду, між якими лежить тонка нейтральна база. Якщо між базою й емітером створити напругу в прямому напрямку, то носії заряду інжектуються в базу й дифундують до колектора. Оскільки вони є неосновними носіями в базі, то легко проникають через p-n перехід між базою й колектором. База виготовляється достатньо тонкою, щоб носії заряду не встигли прорекомбінувати, створивши значний струм бази. Якщо між базою й емітером прикласти запірну напругу, то струм до колектора не протікатиме.
Класифікація
Транзистори класифікуються по вихідному матеріалу, розсіюваній потужності, діапазону робочих частот, принципу дії. В залежності від вихідного матеріалу їх поділяють на дві групи: германієві та кремнієві. По діапазону робочих частот їх ділять на транзистори низький, середніх і високих частот, по потужності - на класи транзисторів малої, середньої та великої потужності. Транзистори малої потужності ділять на шість груп: підсилювачі низький і високих частот, малошумні підсилювачі, перемикачі насичені, ненасичені та малого струму; транзистори великої потужності - на три групи: підсилювачі, генератори, перемикачі. По технологічних ознаках розрізняють сплавні, сплавно-дифузійні, дифузійно-сплавні, конверсійні, епітаксіальні, планарні, епітаксіально-планарні транзистори.
Позначення типу транзистора
Позначення типу транзистора встановлено галузевим стандартом ОСТ 11 336.919-81. Перший елемент позначає вихідний матеріал із якого виготовлений транзистор: германій чи його сполуки -- Г, кремній або його сполуки -- К, сполуки галію -- А. Другий елемент -- підклас напівпровідникового приладу. Для біполярних транзисторів другим елементом є літера Т. Третій елемент -- призначення приладу (таблиця). Четвертий елемент -- число від 01 до 99, що позначають порядковий номер розробки типу приладу. Допускається тризначний номер від 101 до 999 якщо номер розробки перевищує 99. П'ятий елемент позначення -- літера російського алфавіту, що визначає класифікацію за параметрами приладів, виготовлених за єдиними технологіями.
|
Третій елемент позначення транзисторів |
||
|
Підклас транзисторів |
Позначення |
|
|
Транзистори малої потужності (максимальна потужніть, що розсіюється транзистором не більше 0,3 Вт): · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою не більше 3 МГц · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою більше 3 МГц, але не перевищує 30 МГц · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою більше 30 МГц |
2 3 |
|
|
Транзистори середньої потужності (максимальна потужніть, що розсіюється транзистором більше 0,3 Вт, але не більше 1,5 Вт): · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою не більше 3 МГц · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою більше 3 МГц, але не перевищує 30 МГц · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою більше 30 МГц |
5 6 |
|
|
Транзистори великої потужності (максимальна потужніть, що розсіюється транзистором більше 1,5 Вт): · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою не більше 3 МГц · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою більше 3 МГц, але не перевищує 30 МГц · з граничною частотою коефіцієнта передачі струму чи максимальною робочою частотою більше 30 МГц |
8 9 |
Режими роботи транзистора
В залежності від того, в яких станах знаходяться переходи транзистора, розрізняють режими його роботи. Оскільки в транзисторі є 2 переходи (емітерний та колекторний), і кожен із них може знаходитись в двох станах (відкритому та закритому), розрізняють чотири режими роботи транзистора. Основним є активний режим, при якому емітерний перехід знаходиться у відкритому стані, а колекторний - в закритому. Транзистори, які працюють в активному режимі, використовуються в підсилюючих схемах. Окрім активного виділяють інверсний режим, при якому емітерний перехід закритий, а колекторний - відкритий, режим насичення, при якому обидва переходи відкриті, та режим відсічки, при якому переходи закриті.
Активний режим
Активному режиму роботи транзистора відповідає відкритий стан емітерного переходу і закритий колекторний перехід. В цьому режимі переходи транзистора мають різну ширину: закритий колекторний перехід значно ширший ніж відкритий емітерний перехід. Окрім наскрізного потоку електронів, в структурі в активному режимі протікає інший потік, а саме, зустрічний потік дірок, що рухаються із бази в емітер. Два зустрічних потоки (дірок та електронів) відображають ефект рекомбінації в базі. Електронний потік створюється електронами, які рухаються із емітера, однак не доходять до колекторного переходу (як електрони, що створюють наскрізний потік), а рекомбінують із дірками в базі. Дірковий потік створюється дірками, що надходять із зовнішнього кола в базу для компенсації втрати дірок внаслідок рекомбінації з електронами. Вказані потоки створюють в зовнішніх колах емітера і бази додаткові складові струмів. На рисунку також показані потоки неосновних носіїв заряду, що створюють власний тепловий струм колекторного переходу (потік електронів, що рухаються із бази в колектор, та потік дірок з колектора в базу).
Наскрізний потік є єдиним корисним потоком носіїв в транзисторі, оскільки визначає можливість підсилення електричних сигналів. Всі інші потоки не беруть участі в підсиленні сигналу, і тому є побічними. Для того щоб транзистор мав високий коефіцієнт підсилення, необхідно щоб побічні потоки були якомога слабші в порівнянні з корисним наскрізним потоком.
Інверсний режим
Інверсний режим (інверсний активний режим) роботи біполярного транзистора аналогічний активному режиму з відмінністю лише в тому, що в цьому режимі у відкритому стані знаходиться колекторний перехід, а в закритому - емітерний.
Режим насичення
В режимі насичення обидва переходи транзистора знаходяться у відкритому стані. В цьому режимі електрони і з емітера, і з колектора рухаються в базу, внаслідок чого в структурі протікають два зустрічних наскрізних потоки електронів (нормальний та інверсний). Від співвідношення цих потоків залежить напрям струмів, що протікають в ланцюгах емітера і колектора. Внаслідок подвійного насичення бази, в ній накопичуються надлишкові електрони, внаслідок чого посилюється їх рекомбінація з дірками і рекомбінований струм бази є набагато вищим, ніж в активному чи інверсному режимах. У зв'язку із насиченням бази транзистора і його переходів надлишковими носіями зарядів, їх опір стає дуже маленьким. Тому електричні схеми, що містять транзистор в режимі насичення можна вважати короткозамкненими.
Режим відсічки
В режимі відсічки обидва переходи транзистора знаходяться у закритому стані. Наскрізні потоки електронів в цьому режимі відсутні. Через переходи транзистора протікають потоки неосновних носіїв заряду, що створюють малі некеровані теплові струми переходів. База і переходи транзистора в режимі відсічки збіднені рухомими носіями заряду, внаслідок чого їх опір є дуже високим. Тому вважають що транзистор в режимі відсічки розриває коло. Режим насичення та відсічки використовується при роботі транзистора в імпульсних схемах.
біполярний транзистор перетворювач сигнал
Використання
Біполярні транзистори використовуються в підсилювачах, генераторах, перетворювачах сигналу, логічних схемах.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Будова біполярного транзистора, принцип його дії, класифікація, режими (активний, відсічення, насичення, інверсний й ключа), статичні і диференціальні характеристики. Схеми включення БТ з базою, емітером і колектором. Розрахунок електричних ланцюгів з БТ.
курсовая работа [614,1 K], добавлен 06.05.2015Принцип роботи біполярного транзистора, його вхідна та вихідна характеристики. Динамічні характеристики транзистора на прикладі схеми залежності напруги живлення ЕЖ від режиму роботи транзистора. Динамічний режим роботи біполярного транзистора.
лабораторная работа [263,7 K], добавлен 22.06.2011Тунельний механізм переходу носіїв заряду. Розрахунок параметрів випрямного діода і біполярного транзистора, статичних характеристик польового транзистора з керуючим переходом. Визначення залежності генераційного струму p-n переходу від зворотної напруги.
курсовая работа [902,9 K], добавлен 23.01.2012Класифікація та умовні позначення польових транзисторів. Конструкція пристроїв з ізольованим затвором. Схема МДН-транзистора з вбудованим або індукованим каналом. Розрахунок електричних параметрів і передаточних характеристик польового транзистора КП301.
контрольная работа [510,5 K], добавлен 16.12.2013Розгляд будови та принципу роботи ключів на прикладі біполярного транзистора із спільним емітером. Вивчення особливостей МДН-транзисторів із резистивним, динамічним та комплементарним навантаженням. Аналіз режимів автоколивального мультивібратора.
реферат [509,5 K], добавлен 30.01.2010Дослідження характеристик та роботи напівпровідникового діоду, біполярного транзистора, напівпровідникового тиристора, фоторезистора, операційного підсилювача, мультивібраторів, логічних інтегральних схем, малопотужних випрямлячів і згладжуючих фільтрів.
методичка [5,3 M], добавлен 02.12.2010Властивості напівпровідникового матеріалу в транзисторах Шотткі. Структура, принцип дії польових транзисторів із затвором. Підсилювачі потужності, генератори. Електрофізичні параметри елементів приладу. Розрахунок напруги відсікання і насичення.
курсовая работа [640,7 K], добавлен 13.12.2011Принцип дії інвертора. Перетворювачі на основі автогенератора Ройєра. Застосування дроселів насичення для забезпечення перемикання транзисторів при зменшенні струму бази. Самозахист від короткого замикання внаслідок розмикання декількох транзисторів.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 13.07.2013Дослідження характеру залежності струму колектора від напруги на колекторно-емітерному переході і струму бази для вихідних вольт-амперних характеристик транзистора. Використання досліджуваного транзистора 2Т909Б у широкосмугових підсилювачах потужності.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 31.07.2010Особливості підстлювачів з загальною базою, загальним колектором. Порівняльний аналіз каскадів підсилення. Оцінка та режими роботи схем СЕ, СБ, СК. Використання уніполярних і біполярних транзисторів, переваги. Трансформаторні та безтрансформаторні схеми.
реферат [77,4 K], добавлен 30.01.2010Розрахунок каскаду попереднього підсилення на біполярному транзисторі. Характеристика роботи підсилювальних каскадів на операційних підсилювачах. Схемотехніка підсилювачів потужностей звукових частот. Знаходження величини допустимого струму колектора.
контрольная работа [393,2 K], добавлен 24.10.2014Розрахунок потужності вхідного сигналу. Вибір схеми, типу підсилюючих приладів, орієнтовної величини коефіцієнту підсилення за потужністю вихідного каскаду. Максимальне значення колекторного струму кінцевих транзисторів. Розрахунок третього каскаду ПНЧ.
курсовая работа [261,3 K], добавлен 23.05.2012Использование транзистора для обозначения портативных радиовещательных приемников на полупроводниковых приборах. Особенности субмикронных МОП-транзисторов. Уравнение электронейтральности для зарядов на единицу площади. Принцип действия МДП-транзистора.
реферат [44,1 K], добавлен 12.01.2010Сутність і властивості напівпровідників, їх види. Основні недоліки напівпровідникових приладів, їх типи. Характеристика двохелектродної лампи-діода, її принцип роботи. Опис тріода, транзистора. Сфера використання фоторезистора, тетрода, світлодіода.
презентация [2,5 M], добавлен 06.06.2013Технічна характеристика будови, принципу роботи і сфера застосування діодів – двоелектродного електронного приладу що володіє різною провідністю залежно від напряму струму. Пристрій і характеристика транзисторів і їх активної міжелектродної провідності.
реферат [420,1 K], добавлен 14.10.2010Визначення та класифікація конденсаторів. Позначення за нормативними документами в Україні. Будова і принцип дії підстроєчних конденсаторів. Характеристики, параметри, області застосування. Сучасні досягнення і перспективи розвитку конденсаторів.
реферат [47,7 K], добавлен 26.03.2015Особливості застосування силових транзисторів IGBT і MOSFET, які стали основними елементами, вживаними в могутніх імпульсних перетворювачах. Технічні характеристики драйверів для захисту від перевантажень: драйвер трьохфазного моста та нижнього плеча.
реферат [231,5 K], добавлен 06.11.2010Призначення та класифікація згладжувальних фільтрів. Однокаскадні згладжувальні фільтри з R, L та C елементами. Схема електрична принципова ємнісного фільтра з мостовим однофазним випрямлячем. Особливості роботи дроселя. Засади застосування транзисторів.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 13.07.2013Загальні відомості, параметри та розрахунок підсилювача, призначення елементів і принцип роботи підсилювального каскаду. Розрахунок режиму роботи транзисторів, вибір пасивних елементів та номінальних значень пасивних і частотозадаючих елементів схеми.
курсовая работа [990,6 K], добавлен 16.11.2010Структура биполярного транзистора, сущность явления инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Распределение примесей в активной области транзистора. Топология биполярного транзистора, входные и выходные характеристики, сопротивление коллектора.
курсовая работа [409,8 K], добавлен 01.05.2014
