Фізичні процеси у біполярному транзисторі

При збільшенні вхідної прямої напруги знижується потенційний бар’єр у емітерному переході і відповідно зростає струм через цей перехід.

??Електрони цього струму інжектують у базу, якщо товщина бази досить мала, і концентрація дірок у ній невелика, то більшість електронів, не встигаючи рекомбінувати з дірками при дифузії через базу доходять до колекторного переходу. Лише невелика частина електронів рекомбінує у базу з дірками. У результаті рекомбінації виникає струм бази .

На основі першого закону Кірхгофа, . Струм бази є безкорисним й навіть шкідливим, бажано щоб він був якомога меншим,тобтоЧим більший, тим більше електронів доходить до колекторного переходу, і тим меншим стає його опір, і тим більшим стає струм колектора.

Оскільки колекторний перехід працює при зворотній напрузі, то у ньому виникають об’ємні заряди. Між об’ємними зарядами виникає електричне поле Е, яке сприяє просуванню (екстракції) через колекторний перехід електронів, що пройшли з емітера, тобто у область колекторного переходу.

Важлива властивість біполярного транзистора – приблизно лінійна залежність між його струмами, тобто всі три його струми змінюються майже пропорційно один до одного.

Відповідно до фізичних процесів у біполярному транзисторі, емітером називають область транзистора, призначенням якої є інжекція носіїв заряду у базу; колектором називають область, призначенням якої є екстракція носіїв заряду з бази; базою називають область, у яку інжектують неосновні для цієї області носії заряду.

Основні схеми включення біполярного транзистора

Рис.50

Розрізняють три основні схеми включення біполярного транзистора: біполярний транзистор зі спільною базою (СБ), біполярний транзистор зі спільним емітером (СЕ), біполярний транзистор зі спільним колектором (СК).

Термінологія СБ, СЕ, СК вказує на те, який з виводів є спільним для вихідного кола.

Схема зі спільною базою наведена на рис.50, а. База є спільним виводом для вхідного і вихідного кіл. Вхідний електродом є емітер, а вихідним – колектор. Джерело живлення колектора – К-Б. Недоліки – низький вхідний опір, 1..10 Ом, який у багатокаскадних схемах шунтує опір навантаження попереднього каскаду і різко зменшує підсилення каскаду по напрузі й потужності.

Схема зі спільним емітером наведена на рис.50, б. Вхідний сигнал також прикладається до виводів емітера і бази, а джерело живлення колектора включене між виводами емітера і колектора.

Основною особливістю схеми зі спільним емітером є те, що вхідним струмом у ній є не струм емітера, а малий по величині струм бази. Перевагою цієї схеми є можливість її живлення від одного джерела напруги, так як на базу і на колектор подаються напруги живлення одного знака. Однак температурна стабільність схеми з загальним емітером виявляється трохи гірше, ніж схеми з загальною базою.

Схему зі спільним колектором називають емітерним перетворювачем. Вхідний сигнал прикладається до виводів колектора і бази, вхідним струмом є струм бази, вихідним – струм емітера. Дана схема практично не дозволяти отримати підсилення по напрузі, але підсилює сигнал за потужністю (струмом), і є базовою для підсилювачів потужності джерел живлення і схем стабільного живлення, а також часто застосовується у якості буферного каскаду у приймальних підсилювачах.