- •Физические основы микроэлектроники
- •1. Современное состояние электроники 2
- •1.Современное состояние электроники
- •1.1Модели структур полупроводников
- •1.1.1Модель ковалентной связи
- •1.1.2Модель энергетических зон
- •1.2Собственные и примесные полупроводники
- •1.2.1Собственные полупроводники
- •1.2.2Примесные полупроводники
- •1.3Равновесное состояние р-пперехода
- •1.4Прямо и обратно смещенный p-n – переход
- •1.4.1Явление пробоя
- •1.5Биполярные транзисторы
- •1.6Тиристоры
- •1.7Полевые (униполярные) транзисторы
- •1.7.1Полевой транзистор с управляющим р-п переходом
- •1.7.2Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •1.8Фотоэлементы. Оптроны
- •1.9Интегральные схемы
- •1.9.1Особенности интегральных схем как нового типа электронных приборов.
- •Используемая литература
1.5Биполярные транзисторы
Б
а
С
б
Различают следующие режимы транзистора:
режим отсечки токов (режим закрытого транзистора), когда оба перехода смещены в обратном направлении (закрыты), токи в транзисторе малы;
режим насыщения (режим открытого транзистора), когда оба перехода смещены в прямом направлении, токи в транзисторах максимальны и не зависят от его параметров;
активный режим, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный в обратном.
На ток Ik переданный из цепи эмиттера в цепь коллектора, накладывается обратный (тепловой) ток Iко коллекторного перехода. Таким образом, формулу для коллекторного тока можно записать в виде
Ik=Iэ+Iкo
П ри работе транзистора в активном режиме внешние напряжения прикладываются между эмиттером и базой и между коллектором и базой. При этом потенциал базы остается неизменным. Такой режим соответствует включению транзистора по схеме с общей базой (ОБ) (рис. 2.9, а). Управляющим током в этой схеме является ток эмиттера, управляемым ток коллектора.
Кроме схемы ОБ получили широкое применение схемы включения транзистора с общим эмиттером ОЭ (рис. 2.11, а) и общим коллектором ОК (рис. 2.11, 6). Вольт-амперными для любой из схем включения являются входные и выходные характеристики.
Рассмотрим вольт-амперные характеристики n-р-n транзисторов как наиболее широко применяемых (для р-n-р транзисторов необходимо изменить знаки напряжений и токов на противоположные). Входные характеристики для схемы с общей базой (см. рис. 2.9, 6) представляют собой зависимости Iэ = f (Uэб) при Uкб =const, а выходные (см. рис. 2.9, в) зависимости Iк= f(Uкб) при Iэ =const. Для нормального активного режима выходные характеристики представляют собой семейство параллельных прямых.
В схеме с oбщим эмиттером управляющим током является ток базы. Поэтому входной характеристикой будет зависимость Iб= f (Uбэ) при фиксированном напряжении между коллектором и эмиттером Uкэ (рис. 2.11, в), а выходной зависимость Iк=f(Uкэ) при фиксированном значении тока азы (рис. 2.11, г). В активном режиме идеализированные выходные характеристики представляют собой параллельные прямые, описываемые уравнением
Ik=IБ+(1+)Iko,
где =/(1 ) коэффициент передачи тока базы в коллектор.
Значение коэффициента много больше единицы. Обычно = 20 200, а для некоторых типов транзисторов достигает 1000 и более. Реальные характеристики имеют наклон. Ток Iк возрастает с увеличением Uкэ. Для оценки реальной зависимости Iк =f(Uкэ) в активном режиме вводится параметр — дифференциальное сопротивление коллектора в схеме с ОЭ . В схеме с общим коллектором управляющим током является ток базы, а управляемым ток эмиттера. Вольт-амперные характеристики транзистора в этой схеме практически такие же, как и в схеме с ОЭ, поскольку ток коллектора практически равен току эмиттера.
Выпускаемые промышленностью биполярные транзисторы классифицируют в основном по максимальной мощности, рассеиваемой на коллекторном переходе Ркmax, максимальному напряжению между коллектором и эмиттером Uкэmах и максимальному току коллектора Iкmaх.