Режимы работы биполярного транзистора

Режимы работы биполярного транзистора

Режим отсечки транзистора выходит тогда, когда эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключены к наружным источникам в оборотном направлении. В данном случае через оба р-n-перехода протекают очень малые оборотные токи эмиттера (IЭБО) И коллектора (IКБО). Ток базы равен сумме этих токов и зависимо от типа транзистора находится в границах от единиц микроампер Режимы работы биполярного транзистора — мкА (у кремниевых транзисторов) до единиц миллиампер — мА (у германиевых транзисторов).

Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к наружным источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электронное поле эмиттерного и коллекторного переходов будет отчасти ослабляться электронным полем, создаваемым наружными источниками UЭБ иUКБ. В итоге уменьшится возможный Режимы работы биполярного транзистора барьер, ограничивавший диффузию главных носителей заряда, и начнется проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, другими словами через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи, именуемые токами насыщения эмиттера (IЭ.нас) и коллектора (IК.нас).


Для усиления сигналов применяется активный режим работы транзистора.
При работе транзистора в активном режиме его эмиттерный Режимы работы биполярного транзистора переход врубается в прямом, а коллекторный — в оборотном направлениях.

Под действием прямого напряжения UЭБ происходит инжекция дырок из эмиттера в базу. Попав в базу n-типа, дырки становятся в ней неосновными носителями заряда и под действием сил диффузии движутся (диффундируют) к коллекторному р-n-переходу. Часть дырок Режимы работы биполярного транзистора в базе заполняется (рекомбинирует) имеющимися в ней свободными электронами. Но ширина базы маленькая — от нескольких единиц до 10 мкм. Потому основная часть дырок добивается коллекторного р-n-перехода и его электронным полем перекидывается в коллектор. Разумеется, что ток коллектора IКpне может быть больше тока эмиттера, потому что часть дырок рекомбинирует в базе Режимы работы биполярного транзистора. Потому IKp= h21БIэ
Величина h21Бименуется статическим коэффициентом передачи тока эмиттера. Для современных транзисторов h21Б= 0,90...0,998. Потому что коллекторный переход включен в оборотном направлении (нередко молвят — сдвинут в оборотном направлении), через него протекает также оборотный ток IКБО, образованный неосновными носителями базы (дырками) и коллектора (электронами). Потому полный ток коллектора транзистора, включенного по Режимы работы биполярного транзистора схеме с общей базой

Iк=h21БIэ+ IКБО
Дырки, не дошедшие до коллекторного перехода и прорекомбинировавшие (заполнившиеся) в базе, докладывают ей положительный заряд. Для восстановления электронной нейтральности базы в нее из наружной цепи поступает такое же количество электронов. Движение электронов из наружной цепи в базу делает в ней рекомбинационный ток IБ.рек. Кроме Режимы работы биполярного транзистора рекомбинационного через базу протекает оборотный ток коллектора в обратном направлении и полный ток базы
IБ = IБ.рек — IКБО
В активном режиме ток базы в 10-ки и сотки раз меньше тока коллектора и тока эмиттера.

Полевыми транзисторами именуют активные полупроводниковые приборы, в каких выходным током управляют при помощи электронного поля (в биполярных транзисторах Режимы работы биполярного транзистора выходной ток управляется входным током). Полевые транзисторы именуют также униполярными, потому что в процессе протекания электронного тока участвует только один вид носителей.

Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором. Они все имеют три электрода: исток (источник носителей тока), затвор (управляющий электрод) и сток Режимы работы биполярного транзистора (электрод, куда стекают носители).

Транзистор с управляющимp-n-переходом. Его схематическое изображение приведено на рис. 1.21, а условное графическое обозначение этого транзистора – на рис. 1.22, а, б (p- и n-типов соответственно). Стрелка показывает направление от слоя р к слою п (как и стрелка в изображении эмиттера биполярного транзистора). В интегральных микросхемах линейные размеры транзисторов Режимы работы биполярного транзистора могут быть значительно меньше 1 мкм.

Рис. 1.22 Устройство транзистора

Рис. 1.23 Графическое изображение: а – канал р-типа; б – канал n-типа

Удельное сопротивление слоя n (затвора) намного меньше удельного сопротивления слоя р (канала), потому область р-n-перехода, обедненная подвижными носителями заряда и имеющая очень огромное удельное сопротивление, размещена приемущественно в Режимы работы биполярного транзистора слое р.

Если типы проводимости слоев полупроводника в рассмотренном транзисторе поменять на обратные, то получим полевой транзистор с управляющим
р-n-переходом и каналом n-типа. Если подать положительное напряжение меж затвором и истоком транзистора с каналом р-типа: изи>0, то оно сместит p-n-переход в оборотном направлении.

При Режимы работы биполярного транзистора увеличении оборотного напряжения на переходе он расширяется в главном за счет канала (в силу обозначенного выше различия в удельных сопротивлениях). Повышение ширины перехода уменьшает толщину канала и, как следует, наращивает его сопротивление. Это приводит к уменьшению тока меж истоком и стоком. Конкретно это явление позволяет управлять током при помощи напряжения Режимы работы биполярного транзистора и соответственного ему электронного поля. Если напряжение изи довольно велико, то канал вполне перекрывается областью p-n-перехода (напряжение отсечки).

В рабочем режиме р-n-переход должен находиться под оборотным либо нулевым напряжением. Потому в рабочем режиме ток затвора приблизительно равен нулю (iз? 0), а ток стока фактически равен току истока.

На Режимы работы биполярного транзистора ширину р-n-перехода и толщину канала прямое воздействие также оказывает напряжение меж истоком и стоком. Пусть uзи= 0 и поданоположительное напряжение uис(рис. 1.24). Это напряжение окажется поданным и на просвет затвор – сток, т.е. окажется, что uзс= uиси р-n-переход находится под оборотным напряжением.

Оборотное напряжение в Режимы работы биполярного транзистора разных областях р-n-перехода различно. В областях поблизости истока это напряжение фактически равно нулю, а в областях поблизости стока это напряжение приблизительно равно величине uис. Потому p-n-переход будет обширнее в тех областях, которые поближе к стоку. Можно считать, что напряжение в канале от истока к стоку Режимы работы биполярного транзистора возрастает линейно.

При uис = Uзиотс канал вполне перекроется поблизости стока (рис. 1.25). При предстоящем увеличении напряжения uис эта область канала, в какой он перекрыт, будет расширяться.

Рис. 1.24 Принцип деяния транзистора

Рис. 1.25 Режим отсечки

Схемы включения транзистора. Для полевого транзистора, как и для биполярного, есть три схемы включения: схемы с общим затвором (03), общим истоком (ОИ Режимы работы биполярного транзистора) и общим стоком (ОС). Более нередко употребляются схемы с общим истоком (рис. 1.26).

Потому что в рабочем режиме ic? 0, то входные свойства обычно не рассматриваются.

Выходные (стоковые) свойства. Выходной чертой именуют зависимость вида

где f– некая функция.

Выходные свойства для транзистора с р-n-переходом и каналом n-типа приведены на Режимы работы биполярного транзистора рис. 1.27.

Обратимся к характеристике, соответственной условию uзи = 0. В линейной области (uис< 4 В) черта практически линейна (все свойства этой области представляют собой практически прямые полосы, веерообразно выходящие из начала координат). Она определяется сопротивлением канала. Транзистор, работающий в линейной области, можно использовать в качестве линейного управляемого сопротивления.

При uис> 4 В Режимы работы биполярного транзистора канал в области стока перекрывается. Предстоящее повышение напряжения приводит к очень малозначительному росту тока, потому что с повышением напряжения область, в какой канал перекрыт, расширяется. При всем этом сопротивление промежутка исток-сток возрастает, а ток ic фактически не меняется. Это область насыщения. Ток стока в области насыщения uзи = 0 и Режимы работы биполярного транзистора при данном напряжении исиименуют исходным током стока и обозначают через ic нач. Для рассматриваемых черт ic нач = 5 мА при иси = 10 В.

Рис. 1.26 Схема с общей базой

Рис. 1.27 Выходные свойства

Параметрами, характеризующими характеристики транзистора усиливать напряжение, являются:

1) Крутизна стокозатворной характеристикиS (крутизна свойства полевого транзистора):

2) Внутреннее дифференциальное сопротивление Rис диф

3) Коэффициент усиления

Можно увидеть, что

Транзисторы с изолированным затвором Режимы работы биполярного транзистора.Полевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, затвор которого разделен в электронном отношении от канала слоем диэлектрика. Физической основой работы таких транзисторов является эффект поля, который состоит в изменении концентрации свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника под действием наружного электронного поля. В согласовании с их Режимы работы биполярного транзистора структурой такие транзисторы именуют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник) либо МОП-транзисторами (металл-оксид-полупроводник). Есть две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным и со интегрированным каналами.

Рис. 1.28 Устройство МДП-транзистора со интегрированным каналом n-типа

На рис. 1.28 показан принцип устройства транзистора со интегрированным каналом.

Основанием (подложкой) служит кремниевая пластинка с электропроводностью p-типа. В Режимы работы биполярного транзистора ней сделаны две области с электропроводностью n+-типа с завышенной проводимостью. Эти области являются истоком и стоком и от их изготовлены выводы. Меж стоком и истоком имеется приповерхностый канал с электропроводностью n-типа. Заштрихованная область – диэлектрический слой из диоксида кремния (его толщина обычно составляет 0,1 – 0,2 мкм). Сверху диэлектрического Режимы работы биполярного транзистора слоя размещен затвор в виде узкой железной пленки. Кристалл такового транзистора обычно соединен с истоком, и его потенциал принимается за нулевой. Время от времени от кристалла бывает изготовлен отдельный вывод.

Если к затвору приложено нулевое напряжение, то при подаче меж стоком и истоком напряжения через канал потечет ток, представляющий из себя поток Режимы работы биполярного транзистора электронов. Через кристалл ток не пойдет, потому что один из p-n-переходов находится под оборотным напряжением. При подаче на затвор напряжения отрицательной полярности относительно истока (как следует, и кристалла) в канале появляется поперечное электронное поле, которое выталкивает электроны из канала в области истока, стока и кристалла. Канал Режимы работы биполярного транзистора обедняется электронами, его сопротивление возрастает, ток миниатюризируется. Чем больше напряжение на затворе, тем меньше ток. Таковой режим именуется режимом обеднения. Если подать положительное напряжение на затвор, то под действием поля из областей стока, истока и кристалла в канал будут приходить электроны. Сопротивление канала падает, ток возрастает. Таковой режим именуетсярежимом обогащения. Если Режимы работы биполярного транзистора кристалл n-типа, то канал должен быть p-типа и полярность напряжения изменяется на обратную.

Другим типом является транзистор с индуцированным (инверсным) каналом (рис. 1.29). От предшествующего он отличается тем, что канал появляется только при подаче на затвор напряжения определенной полярности.

При отсутствии напряжения на затворе канала нет, меж истоком и стоком
n Режимы работы биполярного транзистора+-типа размещен только кристалл p-типа и на одном из p-n+-переходов выходит оборотное напряжение. В этом состоянии сопротивление меж стоком и истоком велико и транзистор закрыт. При подаче на затвор напряжения положительной полярности под воздействием поля затвора электроны проводимости будут передвигаться из областей стока и Режимы работы биполярного транзистора истока и p-области по направлению к затвору. Когда напряжение на затворе добивается собственного отпирающего (порогового) значения (еденицы вольт), в приповерхностном слое концентрация электронов так возрастает, что превосходит концентрацию дырок, и в этом слое произойдет так именуемая инверсия типа электропроводности, т.е. появляется узкий канал n-типа, и транзистор начнет Режимы работы биполярного транзистора проводить ток. Чем больше напряжение на затворе, тем больше ток стока. Разумеется, что таковой транзистор может работать исключительно в режиме обогащения. Если подложка n-типа, то получится индуцированный канал p-типа. Транзисторы с индуцированным каналом нередко встречаются в устройствах переключения. Схемы включения полевых транзисторов подобны схемам включения биполярных. Необходимо Режимы работы биполярного транзистора подчеркнуть, что полевой транзистор позволяет получить намного больший коэффициент усиления, ежели биполярный. Владея высочайшим входным сопротивлением (и низким выходным) полевые транзисторы равномерно теснят биполярные.

По электропроводности канала различают p-канальные и n-канальные МДП-транзисторы. Условное обозначение этих устройств на электронных схемах показано на рис. 1.30. Существует систематизация МДП-транзисторов по конструктивно Режимы работы биполярного транзистора-технологическим признакам (почаще по виду материала затвора).

Рис. 1.30 Условные графические обозначения полевых транзисторов
с изолированным затвором: а – со интегрированным р-каналом; б – со интегрированным
n-каналом; в – с индуцированным p-каналом; г – с индуцированным n-каналом

Интегральные микросхемы, содержащие сразу p-канальные и n-канальные МДП-транзисторы, именуют комплементарными (сокращенно КМДП Режимы работы биполярного транзистора-ИМС). КМДП-ИМС отличаются высочайшей помехоустойчивостью, малой потребляемой мощностью, высочайшим быстродействием.

Частотные характеристики полевых транзисторов определяются неизменной времени RC-цепи затвора. Так как входная емкость Сзиу транзисторов с р-n-переходом велика (10-ки пикофарад), их применение в усилительных каскадах с огромным входным сопротивлением может быть в спектре частот, не превосходящих сотен Режимы работы биполярного транзистора килогерц – единиц мгц.

При работе в переключающих схемах скорость переключения вполне определяется неизменной времени RC-цепи затвора. У полевых транзисторов с изолированным затвором входная емкость существенно меньше, потому их частотные характеристики намного лучше, чем у полевых транзисторов с р-n-переходом.

Усилители.

Электрический усилитель — усилитель электронных сигналов Режимы работы биполярного транзистора, в усилительных элементах которого употребляется явление электронной проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электрический усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (многофункциональный узел) в составе какой-нибудь аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.

Структура усилителя

· Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают Режимы работы биполярного транзистора и однокаскадные усилители), соединённых меж собой прямыми связями

· В большинстве усилителей не считая прямых находятся и оборотные связи (межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные оборотные связи позволяют сделать лучше стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные преломления сигнала. В неких случаях оборотные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) — для температурной стабилизации усилителя Режимы работы биполярного транзистора либо частотнозависимые элементы — для выравнивания частотной свойства

· Некие усилители (обычно УВЧ радиоприёмных и радиопередающих устройств) обустроены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) либо автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать примерно неизменный средний уровень выходного сигнала при конфигурациях уровня входного сигнала.

· Меж каскадами усилителя, также в его входных и выходных Режимы работы биполярного транзистора цепях, могут врубаться аттенюаторы либо потенциометры — для регулировки усиления, фильтры — для формирования данной частотной свойства и разные многофункциональные устройства — нелинейные и др.

· Как и в любом активном устройстве в усилителе также находится источник первичного либо вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) либо цепи, через которые питающие напряжения Режимы работы биполярного транзистора подаются с отдельного блока питания.

Каскады усиления

· Каскад усиления — ступень усилителя, содержащая один либо несколько усилительных частей, цепи нагрузки и связи с прошлыми либо следующими ступенями.

· В качестве усилительных частей обычно употребляются электрические лампы либо транзисторы (биполярные, полевые), время от времени, в неких особых случаях, могут применяться и двухполюсники, к примеру Режимы работы биполярного транзистора, туннельные диоды (употребляется свойство отрицательного сопротивления) и др. Полупроводниковые усилительные элементы (а время от времени и вакуумные) могут быть не только лишь дискретными (отдельными) да и интегральными (в составе микросхем), нередко в одной микросхеме реализуется стопроцентно законченный усилитель.

· Зависимо от метода включения усилительного элемента различаются каскады с общей Режимы работы биполярного транзистора базой, общим эмиттером, общим коллектором (эмиттерный повторитель) (у биполярного транзистора), с общим затвором, общим истоком, общим стоком (истоковый повторитель) (у полевого транзистора) и с общей сетью, общим катодом, общим анодом (у ламп)

o Каскад с общим эмиттером (истоком, катодом) — более распространённый метод включения, позволяет усиливать сигнал по току и Режимы работы биполярного транзистора напряжению сразу, сдвигает фазу на 180°, другими словами является инвертирующим.

o Каскад с общей базой (затвором, сетью) — увеличивает только по напряжению, применяется изредка, является более частотным, фазу не сдвигает.

o Каскад с общим коллектором (стоком, анодом) — именуется также повторителем (эмиттерным, истоковым, катодным), увеличивает ток, оставляя напряжение сигнала равным начальному. Применяется в качестве Режимы работы биполярного транзистора буферного усилителя. Необходимыми качествами повторителя являются его высочайшее входное и низкое выходное сопротивления, фазу не сдвигает.

o Каскад с распределенной нагрузкой — каскад, занимающий среднее положение меж схемой включения с общим эмиттером и общим коллектором. Как вариант каскада с распределенной нагрузкой, выходной каскад усилителя мощности «двухподвес». Необходимыми Режимы работы биполярного транзистора качествами являются задаваемый элементами схемы фиксированный коэффициент усиления по напряжению и низкие нелинейные преломления. Выходной сигнал дифференциальный.

· Каскодный усилитель — усилитель, содержащий два активных элемента, 1-ый из которых включен по схеме с общим эмиттером (истоком, катодом), а 2-ой — по схеме с общей базой (затвором, сетью). Каскодный усилитель обладает завышенной стабильностью Режимы работы биполярного транзистора работы и малой входной ёмкостью. Заглавие усилителя вышло от словосочетания «КАСКад через катОД» (англ.CASCadetocathODE)[1]

· Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными.

o Однотактный усилитель — усилитель, в каком входной сигнал поступает во входную цепь 1-го усилительного элемента либо одной группы частей, соединённых параллельно.

o Двухтактный усилитель — усилитель, в каком входной Режимы работы биполярного транзистора сигнал поступает сразу во входные цепи 2-ух усилительных частей либо 2-ух групп усилительных частей, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°.


rezhim-3-poterya-barometricheskoj-visoti-posle-vzleta.html
rezhim-boevogo-manevrirovaniya-zapushen.html
rezhim-chs-vveden-v-celinnom-rajone-kalmikii-v-svyazi-s-viyavlennoj-afrikanskoj-chumoj-svinej-informacionnoe-agentstvo-ria-novosti-edinaya-lenta-21032012.html