Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
Выделяют два основных типа транзисторов, биполярные и униполярные, которые различаются по конструктивным особенностям. В рамках каждого типа существует очень много разновидностей, подробнее о них можно прочитать в любом издании по полупроводниковой электронике. В данной же книге достаточно упомянуть, что управление процессами, происходящими в ходе работы прибора, в биполярном транзисторе осуществляется входным током, а в униполярном - входным напряжением. Оба типа транзисторов получили широкое применение в микроэлектронике.
8.1. Биполярные транзисторы
Биполярный транзистор состоит из трех последовательно чередующихся слоев с разными типами проводимости и в зависимости от порядка их чередования называется либо n-p-п транзистором (рис. 8.16), либо р-п-р транзистором (рис. 8.1в).
Центральная область называется база, а внешние области соответственно коллектор и эмиттер. В очень упрощенном виде транзистор можно рассматривать как два встречно включенных диода. Например, исправность транзистора можно проверить так же, как работоспособность диодов, измеряя омметром сопротивление между его выводами. Переходы, аналогичные имеющимся в диоде, существуют в транзисторе
8.1. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ [Ї85~
Боза
Коллектор
Эмиттер
а)
llitr+jllll
boo
Коллектор
Боза
Эмиттер
между базой и коллектором, а также между базой и эмиттером. На практике такой способ для проверки транзистора используется очень часто. Если омметр подключить между коллекторным и эмит-терным выводами, прибор покажет разрыв цепи, что естественно, так как диоды включены встречно. А это означает, что при любой полярности приложенного напряжения один из диодов включен в прямом направлении, а второй в обратном, поэтому ток проходить не будет.
В принципе неважно, проверяют ли с помощью омметра переходы в транзисторе или в паре встречно включенных диодов. Но ситуация очень изменится, если учесть токи, которые протекают в переходе между базовой и эмиттерной областями, а также напряжение, приложенное к коллектору.
Рассмотрение этой сложной проблемы начнем с n-p-п транзистора. Транзистор этого типа получил широкое распространение благодаря своему быстродействию, которое объясняется тем, что скорость движения электронов под действием электрического поля больше, чем у дырок. На рис. 8.2а приведено схемное изображение n-p-п транзистора.
Ток, протекающий через эмиттерный переход, в основном образован потоком электронов, перемещающихся из эмиттера в базу (рис. 8.26). Как правило, при обычных условиях протекания тока в диоде электрон после перехода из п области эмиттера в р область базы встречается с дыркой и заполняет свободное место. Этот процесс получил название рекомбинация. Однако в транзисторе область базы очень тонкая, ее протяженность составляет иногда менее микрона, поэтому электрон чаще всего продолжает свое движение к коллектору под действием приложенного напряжения. В том случае, когда электрон проходит область базы, не встретившись с дыркой, он увеличивает коллекторный ток, а не базовый (как было бы при его рекомбинации).
Доля электронов, вышедших из эмиттера и дошедших до коллектора, называется коэффициентом переноса носителей, или коэффициентом передачи тока эмиттера (Ос). Можно записать:
б)
Рис. 8.2. Схемное обозначение транзистора и протекающие в нем токи (а); перемещение электронов в п-р«п транзисторе (б)
(8.1)
где 1с - ток коллектора, a I6 - ток эмиттера. Типичное значение ос, равное 0,99, показывает, что большинство электронов из эмиттера доходит до коллектора и лишь незначительная часть рекомбинирует в базе. Используем уравнение Кирхгофа для токов, чтобы определить ток базы как разницу между токами эмиттера и коллектора:
Ib = Ie - Ic = (1 - «)1е
(8.2)
Щб] 8. ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ
Если величина а близка к единице, то ток базы окажется значительно меньше тока коллектора. Отношение тока коллектора к току базы получило название коэффициента усиления по току (?):
? = Ic4
Если почленно разделить уравнения 8.1 и 8.2, получим: а
? =
1-а
(8.3)
(8.4)
Если а = 0,99, то ? будет равно 100. При подборе транзистора, однако, чаще смотрят на параметр hFE\ Буквой «h» (первая в английском слове «hybrid» (гибридный)) обозначаются параметры четырехполюсника в эквивалентной модели транзистора. До сих пор при изложении материала базовый ток трактовался как своеобразный ток утечки. Но если взглянуть на это явление с другой позиции, то станет ясно, что ток базы управляет величиной тока коллектора. То есть изменение тока коллектора повторяет изменение тока базы. А так как величина ? имеет достаточно большое значение, то коллекторный ток будет изменяться в более широких пределах. Это послужило основой для разработки усилителя сигнала с использованием базы транзистора в качестве входа, а коллектора в качестве выхода.
8.2. Модели транзистора
Существует множество моделей транзистора. Выбор конкретной схемы определяется решаемой задачей и удобством представления. Одна из эквивалентных схем транзистора показана на рис. 8.3а.
Коллектор
(0 /SIb
