Теоретические сведения
Биполярный транзистор – электропреобразовательный полупроводниковый прибор с двумя p-n переходами и 3 выводами, обладающий усилительными свойствами. В биполярном транзисторе используются одновременно два типа носителей зарядов – электроны и дырки (отсюда и название биполярный). Переходы транзистора образованы тремя областями с чередующимися типами проводимости. В зависимости от порядка чередования этих областей различают транзисторы p-n-p (рис.8.7.а) и n-p-n (рис.8.7б) типа.
Рисунок 8.7 – Структура биполярных транзисторов
Работа биполярного транзистора основана на взаимодействии двух p-n переходов; это объясняется тем, что толщина b средней области транзистора (базы) выбирается меньше длины свободного пробега L (диффузионной длины) носителей заряда в этой области (обычно b << L). У биполярных транзисторов центральный слой называют базой. Наружный слой, являющийся источником носителей зарядов (электронов или дырок), который главным образом создает ток прибора, называют эмиттером, наружный слой, принимающий заряды, поступающие от эмиттера – коллектором.
Соответственно примыкающий к эмиттеру p-n – переход (П1) называют эмиттерным, а примыкающий к коллектору (П2) – коллекторным. Принцип работы биполярного транзистора рассмотрим на примере транзистора n-p-n типа, для которого концентрация основных носителей в n-области существенно выше, чем в p-области, т.е. справедливо неравенство nn>>pp. (рис.8.8).
Рисунок 8.8 - Принцип работы биполярного транзистора
К эмиттерному переходу приложено прямое (Uбэ) (проводящее), а к коллекторному - обратное (Uкб) (запирающее) напряжения.
Пока эмиттерный ток Iэ равен 0, в транзисторе создается только ток через коллекторный переход в обратном направлении, через него движутся лишь неосновные носители заряда, которые и создают обратный ток коллекторного перехода Iкбо.
При повышении температуры число неосновных носителей заряда увеличивается и ток Iкбо возрастает. Обратный ток коллектора обычно составляет 10-100мкА у германиевых и 0,1-10мкА у кремниевых транзисторов.
При повышении напряжения Uбэ эмиттерный переход начнет открываться. В результате через эмиттерный переход П1 в область базы будут инжектировать электроны (инжекцией дырок из области базы в эмиттерную область пренебрегаем, т.к nn>>pp), образуя эмиттерный ток транзистора Iэ.
Электроны, попавшие в область базы, частично рекомбинируют с ее дырками (рис.8.8.), образуя ток базы I'б.
Большая часть инжектированных электронов достигает коллекторного перехода (П2), с помощью электрического поля, создаваемого напряжением Uкб втягивается во вторую n-область транзистора - коллектор, образуя через переход П2 коллекторный ток I'к. Уменьшение потока электронов через коллекторный переход по сравнению с потоком через эмиттерный переход характеризуется коэффициентом передачи тока эмиттера:
Так как Iк<Iэ, то коэффициент передачи тока α всегда меньше единицы. Для современных биполярных транзисторов α=0,9-0,995.
Динамический коэффициент передачи тока базы:  ,
где значения β>>1, например, при α=0,95-0,99, коэффициент β меняет от 20 до 100. С учетом этого: Iк=β·Iб
|
