Главная | Обратная связь

Короткі теоретичні відомості

Транзистором називається перетворювальний напівпровідниковий прилад, який має не менше трьох виводів та придатний для підсилення потужності.

Біполярними транзисторами називають напівпровідникові прилади з двома або декількома взаємодіючими електричними переходами та з трьома або більше виводами, підсилювальні властивості яких зумовлені явищами інжекції та екстракції неосновних носіїв заряду. Окрім біполярних розрізняють польові або канальні транзистори, а також фототранзистори.

Спрощена будова та умовне графічне позначення біполярного транзистора з двома показана на рис. 2.1. Основним елементом транзистора є напівпровідниковий кристал кремнію або германію, в якому створено три області різних провідностей. На рис. 2.1, а зображено транзистор, в якого крайні області мають електронну провідність, а середня – діркову. Такі транзистори називаються -типу.

У транзистора показаного на рис. 2.1, б крайні області мають діркову провідність, а середня – електронну. Такі прилади називаються транзисторами -типу.

а б Рис. 2.1. Будова та умовне графічне позначення біполярного транзистора: а – -типу; б – -типу

Середня область транзистора називається базою Б, одна крайня область називається емітером Е, інша – колектором К. До кожної з областей припаяні виводи, за допомогою яких прилад вмикається в схему. З рис. 2.1 видно, що в транзисторі є два переходи: емітерний (між емітером і базою) та колекторний (між колектором і базою). Залежно від полярності напруг, які подані до емітерного та колекторного переходів, розрізняють чотири режими роботи транзистора.

Активний режим. На емітерний перехід подана пряма напруга, а на колекторний – зворотна. Такий режим є основним режимом роботи транзистора. Так як, напруга в колі колектора значно перевищує напругу на емітерному переході, а струми в колах емітера та колектора практично рівні, то потужність корисного сигналу на виході схеми (у колекторному колі) може виявитися набагато більшою, чим у вхідному (емітерному) колі.

Режим відсічки. До обох переходів прикладені зворотні напруги. Тому через них проходить лише незначний струм, зумовлений рухом неосновних носіїв заряду. Практично в режимі відсічки транзистор виявляється закритим.

Режим насичення. У цьому випадку обидва переходи знаходяться під прямою напругою. Струм у вихідному колі максимальний і практично не регулюється струмом вхідного кола. У цьому режимі транзистор повністю відкритий.

Інверсний режим. До емітерного переходу прикладена зворотна напруга, а до колекторного – пряма. Емітер і колектор обмінюються своїми функціями – емітер виконує функції колектора, а колектор – емітера. Такий режим не відповідає нормальний умовам експлуатації транзистора.

Схеми ввімкнення транзисторів. Розрізняють три можливі схеми ввімкнення транзисторів (рис. 2.2): із загальною базою (ЗБ), із загальним емітером (ЗЕ) та загальним колектором (ЗК).

а б в Рис. 2.2. Схеми ввімкнення транзисторів: а – ЗБ; б – ЗЕ; в – ЗК

Незалежно від схеми ввімкнення транзистори характеризуються диференціальним коефіцієнтом прямої передачі струму, який є відношенням приростів вихідного струму до вхідного струму. Для схеми зі ЗБ (рис. 2.2, а) це коефіцієнт передачі струму емітера

, .

У схемі зі ЗЕ (рис. 2.2, б) коефіцієнт прямої передачі струму

.

Так як , то має великі значення. На практиці в схемі зі ЗЕ можна отримати коефіцієнт прямої передачі струму порядку декількох десятків. Перевагою схеми також є можливість живлення від одного джерела напруги, тому що на базу та колектор подаються напруги одного знаку.

У схемі зі ЗК (рис. 2.2, в) коефіцієнт прямої передачі струму

.

Схема зі ЗК використовується рідше ніж дві попередні, так як не дозволяє отримати підсилення за напругою.

Статичні характеристики транзистора відображають залежність між струмами та напругами на його вході та виході. Одним сімейством характеристик цю залежність показати неможливо. Тому необхідно користуватися двома сімействами статичних характеристик. Найбільше поширення отримали вхідні та вихідні статичні характеристики для схем зі ЗБ та ЗЕ.

Для схеми з ЗБ вхідна характеристика являє собою залежність струму емітера від напруги між емітером і базою за постійної величини напруги між колектором та базою :

за .

Типові вхідні статичні характеристики транзистора для схеми зі ЗБ наведено на рис. 2.3, а.

 

а б Рис. 2.4. Статичні характеристики транзистора для схеми зі ЗБ: а – вхідні; б – вихідні

Вихідні характеристики для цієї схеми відображають залежність струму колектора від напруги між колектором і базою за постійних значень емітерного струму

за .

Приблизний вигляд вихідних статичних характеристик транзистора показаний на рис. 2.3, б.

Для схеми зі ЗЕ статичною вхідною характеристикою є графік залежності струму бази від напруги між базою та емітером за постійного значення напруги між колектором та емітером (рис. 2.4, а):

за .

а б Рис. 2.4. Статичні характеристики транзистора для схеми зі ЗЕ: а – вхідні; б – вихідні

Вихідні характеристики транзистора для схеми зі ЗЕ являють собою залежності струму колектора від напруги між колектором та емітером за постійного струму бази (рис. 2.4, б):

за .