2.2. Биполярные транзисторы § 1. Общие сведения. Устройство.

VTявляется одним из основных элементов современных электронных устройств.VTшироко применяется как в аппаратуре связи, так и в устройствах автоматики и вычислительной технике, а также в другой электронной аппаратуре.

Биполярный VTпредставляет собой п/п прибор с двумя взаимодействующими переходами и тремя или более выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Слово «биполярный» означает, что работаVTзависит от носителей обеих полярностей: отрицательно заряженных свободных электронов и положительно заряженных дырок.

Наиболее просто VTможно изготовить с помощью сплавной технологии, при которой на противоположных плоскостях исходной (базовой) пластинки из слабо легированного полупроводника, н – р,n– типа вплавлением создаютp– области с несколько различной концентрацией примеси. Одна область с большей концентрацией примеси служит эмиттером, а другая – коллектором (собирателем носителей заряда). Между ними находится тонкий слой база. На границе раздела областей эмиттера и базы образуется эмиттерный переход, а на границе между коллектором и базой – коллекторныйp–n– переход. Полученный таким образомVTпредставляет собой трехслойную структуруp–n–p. ЕслиVTсоздается на базовой пластинке изp– полупроводника, то на её поверхностях получаютn– области иVTимеет структуруn–p–n.

На рис. 1.1 показаны структурные схемы транзисторов p–n–pиn–p–n, их условные схемные обозначения и график распределения концентрации основных носителей заряда вдоль структурыVT, а на рис. 1.2 – разрез сплавногоVTструктурыp–n–p.

Рис. 1.1 Структурные схемы транзисторов p–n–pиn–p–n(а), их условные схемные обозначения (б) и график распределения концентраций основных носителей заряда вдоль структурыVT(в).

Рис. 1.2 Разрез сплавного плоскостного германиевого VTтипаp–n–p.

Для величин, относящихся к базе, эмиттеру и коллектору, применяют в качестве индексов буквы «б», «э» и «к». Токи в проводах Б, Э и К обозначают соответственно iб,iэ,iк. Напряжения между электродами обозначают двойными индексами, н – рU– е м/д Б и ЭUбэ, м/д К и Б –Uкб.

На условном графическом обозначении транзисторов p–n–pиn–p–nстрелка показывает условное (от «+» к «–») направление тока в проводе эмиттера при прямом напряжении на эмиттерном переходе.

VTможет работать в 4 режимах, в зависимости от напряжения на его переходах. При работе вактивномрежиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном – обратное. Режимотсечки, илизапирания, достигается подачей обратного напряжения на оба перехода. Если на обоих переходах напряжение прямое, то транзистор работает в режименасыщения(ключевой режим). Режим работыVTкогда его включение обратно активному, называетсяинверсным. Активный режим является основным в линейных схемах, при этом на эмиттер подается прямое напряжение порядка десятых долей вольта, а на коллекторный переход – обратное напряжение порядка единиц и десятков вольт (усилители, генераторы). Режимы отсечки и насыщения характерны для импульсной работыVT.

В схемах с транзисторами обычно образуются две цепи. Входная, илиуправляющаяцепь служит для управления работойVT. Ввыходной, илиуправляемойцепи получаются усиленные колебания. Источник усиливаемых колебаний включается во входную цепь, а в выходную включается нагрузка. Для величин, относящихся к входной и выходной цепи, применяют соответственно индексы «вх» и «вых» или 1 и 2.