Лебедев Г.В.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ *
Аннотация:
в работе рассматриваются структура транзисторов, транзисторы p– n–p и n–p–n типа, параметры биполярных транзисторов, физические процессы в биполярных транзисторах, назначение транзисторов
Ключевые слова:
транзистор, биполярный транзистор, структура транзистора, эмиттер, коллектор, эмиттерный переход, коллекторный переход
Транзистор (полупроводниковый триод) был создан американскими учеными Дж. Бардином, У. Браттейном и У. Шокли в 1948 году. Это событие имело громадное значение для полупроводниковой электроники. Транзисторы могут работать при значительно меньших напряжениях, чем ламповые триоды, и не являются простыми заменителями последних, а их можно использовать помимо усиления и генерирования сигналов переменного тока в качестве ключевых элементов. Определение «биполярный» указывает на то, что работа транзистора связана с процессами, в которых принимают участие носители заряда, как электроны, так и дырки. Биполярный транзистор (обычно его называют просто транзистором) – это полупроводниковый прибор с двумя или более взаимодействующими выпрямляющими электрическими переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов [1]. Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей заряда в базу, называют эмиттером (Э), а p–n-переход между базой и эмиттером – эмиттерным (ЭП). Область транзистора, основным назначением которой является собирание, экстракция носителей заряда из базы, называют коллектором (К), а p–n-переход между базой и коллектором – коллекторным (КП). В зависимости от типа электропроводности крайних слоев (эмиттера и коллектора) различают транзисторы p–n–p и n–p–n типа. В обоих типах транзисторов физические процессы аналогичны, они различаются только типом инжектируемых и экстрагируемых носителей и имеют одинаково широкое применение. Классификация биполярных транзисторов производится по следующим признакам: по типу электропроводности внешних областей, по применяемому материалу, по конструктивному исполнению, по технологии и методу изготовления p - n – переходов, по распределению примесей в объеме базовой области, по граничной или предельно допустимой рабочей частоте, по максимальной рассеиваемой мощности, по функциональному назначению. Физические процессы в биполярном транзисторе при усилении электрических сигналов рассмотрим на примере рис. 1. К транзистору подключают два источника ЭДС: E1 – ЭДС источника входного сигнала и E2 – ЭДС источника питания (мощного сигнала). ЭДС E1 подключается так, чтобы эмиттерный переход был смещен в прямом направлении, а ЭДС E2 должна смещать коллекторный переход в обратном направлении. Тогда при отсутствии тока в цепи источника входного сигнала (во входной цепи транзистора) нет тока и в цепи источника питания (в выходной цепи) [2]. В выходной цепи будет протекать очень маленький ток – обратный ток закрытого коллекторного перехода Iкбо, но им ввиду малости можно пренебречь. Если же во входной цепи транзистора создать под действием источника E1 какой-то ток Iэ, то дырки, являющиеся основными носителями в р-области эмиттера будут инжектироваться в область базы, где они становятся уже неосновными носителями. Те из них, которые попадают в зону действия электрического поля коллекторного перехода, будут испытывать со стороны этого поля ускоряющее, притягивающее действие и будут переброшены через границу раздела в область коллектора (область р-типа), где дырки уже являются основными носителями. Таким образом, в цепи источника питания появится ток – ток коллектора Iк, который, протекая по сопротивлению нагрузки Rн, создает там падение напряжения U, которое является выходным сигналом усилителя и в точности повторяет все изменения входного сигнала. Чтобы увеличить коэффициент передачи по току область базы делают тонкой, чтобы меньшее количество носителей рекомбинировало в ней, и, кроме того, площадь коллекторного перехода делают больше площади эмиттерного перехода, чтобы улучшить процесс экстракции носителей из базы. Таким образом, удается достичь величины коэффициента передачи по току 0,95 - 0,99 и более. В транзисторах n–p–n-типа все описанные процессы протекают точно так же, но полярность источников E1 и E2 должна быть противоположной, а из эмиттера в базу будут инжектироваться электроны, и электроны же будут образовывать коллекторный ток в цепи источника E2.
Номер журнала Вестник науки №6 (39) том 4
Ссылка для цитирования:
Лебедев Г.В. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ // Вестник науки №6 (39) том 4. С. 113 - 116. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/4675 (дата обращения: 16.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+