Конспект лекций № 1-15 дисциплины "Электроника и схемотехника" (Физические основы и элементы полупроводниковых приборов. Полевой транзистор со встроенным каналом МОП, МДП), страница 4

Рассмотрим устройство n-p-n транзистора.

Если подключить к транзистору источник напряжения между эмиттером и коллектором Е_к, то ток будет отсутствовать даже при больших Е_к. Пусть, подключим ЭДС между эмиттером и базой. p-n переход – база → эмиттер – будет под прямым напряжением и уже Е_б=0,6..0,7В переход открывается и начинает протекать ток базы. Электроны из эмиттера движутся в сторону базы, дырки из базы в сторону эмиттера . Эмиттер имеет значительно более высокую концентрацию примеси, поэтому лишь небольшая часть электронов рекомбинирует с дырками. За счет этого образуется I_б. Основная часть электронов скапливается в базе, за счет диффузии проникает в коллекторную область и формируется ток коллектора. Диффузионному перемещению электронов способствует экстракция.

Лекция 6

Таким образом I_k практически не зависит от U_k, а зависит только от I_б и свойств транзистора.

 - коэффициент усиления по току

 - начальный ток коллектора

                          

n-p-n                            p-n-p

Поскольку входным сигналом транзистора является ток( транзистор является генератором тока), то для того что бы получить сигнал в виде напряжения необходимо I_k пропустить через резистор. Падение напряжения на нём и будет полезным сигналом.

 Возможны три варианта подключения транзистора:

1.  Общий эмиттер (ОЭ)

                   

                   

Такая схема имеет большёй коэффициент усиления как по току, так и по напряжению, входной сигнал инвертируется, низкое входное сопротивление.

2.  Общая база(ОБ)

Такая схема работает с отрицательным входным напряжением. Её особенности:

·  Большёй коэффициент усиления по напряжению

·  Усиления по току нет вовсе

·  Входной сигнал не инвертируется

·  Входное сопротивление ещё ниже, чем при схеме с ОЭ

·  Схема имеет лучшие температурные и частотные свойства

3.  Схема с общим коллектором(ОК)

Допустим, что не базу подано большёе напряжение, транзистор открывается и начинает увеличиваться I_k, вследствии чего растёт U_Э.(U_Э= I_ЭR), когда U_БЭ  достигнет 0,6..0,7В наступит равновесие. Если после этого напряжение на входе снизить, то транзистор начнёт призакрываться, напряжение на выходе начнёт снижаться до наступления равновесия, т. е. напряжение выходе транзистора повторяет входное напряжение, такая схема ещё называется эмитерный повторитель. Особенности:

·  Коэффициент усиления напряжения примерно равен 1

·  Большёй коэффициент усиления по току

·  Входное сопротивление большёе

Характеристики транзисторов

Схемы замещения:

Т-образная схема замещения хотя и отражает физическое устройство транзистора, она использует те параметры, которые сложно измерять и которые не нужны в расчётах.

          На практике используется другая схема замещения. Транзистор замещается эквивалентным четырёхполюсником, имеющим два входа и два выхода.

Схема замещения в h-параметрах:

В режимах малого сигнала

Лекция 7

Зависимости между током и напряжением в транзисторах выражают статическими характеристиками, снятыми при постоянном токе и отсутствии нагрузки в выходной цепи. Характеристики необходимы для изучения свойств транзистора и расчета схем. Характеристики можно построить для каждой из схем транзистора.

1) Семейство входных характеристик – зависимости тока базы от напряжения база-эммитер при неизменном напряжении на коллекторе.  

При U_кэ=0 характеристика имеет вид характеристики диода при прямом напряжении. При U_кэ>0 изменение характеристики объясняется модуляцией базы и действием части напряжения коллектор-эммитер приложенной к эммитерному переходу.

2)  Семейство выходных характеристик – зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эммитер при неизменном токе базы.

При I_б=0 характеристика похожа на характеристику р-n перехода при обратном напряжении. При I_б>0 ток коллектора возрастает. При напряжении U_кэ=100 мВ, I_к практически не зависит от U_кэ (транзистор является источником тока).

Оценить работоспособность транзистора можно по области безопасных режимов. I_к-U_кэ и ограничивает область, в которой транзистор может длительное время находиться без выхода из строя.

I_{к max}=10AU_{кэ max} =100 ВP_max=200 Вт

Усилительный каскад с общим эммитером

Режимы работы: