Біполярний транзистор

1. Біполярний транзистор Виконавучень 10-Б класу Сквирського ліцею Закаблуцький Ярослав

2. Біполярний транзистор - напівпровідниковийприладз одним абодекількомаелектричними переходами, призначений для посилення, перетворенняігенераціїелектричнихсигналів. • Пристрійплощинногобіполярного транзистора показаний на малюнку.

3. Вся конструкціявиконується на пластинікремнію, абогерманію, абоіншогонапівпровідника, в якій створено три областізрізними типами електропровідності. На малюнку транзистор типу n-p-n, у якогосередня область здірчастою, а крайнізелектронноюелектропровідністю. • Середня область називається базою , одна зкрайніх областей - емітером , інша - колектором . Відповідно в транзисторі два p-n-переходи: емітерний - між базою іемітероміколекторний - міжбазоюіколектором. • Транзистори: біполярнітранзистори - Про транзистор біополярному.Областьбази повинна бути дужетонкої, набагатотоншеемітерноїіколекторної областей (на малюнкуце показано непропорційно). Відцьогозалежитьумовахорошоїроботи транзистора. • Транзистор працює в трьох режимах залежновіднапруги на його переходах. При роботі в активному режимі на емітерномупереходінапруга пряма, на колекторному - зворотне. У режимівідсічення на обидва переходи подана зворотнанапруга. Якщо на ці переходи подати прямунапругу, то транзистор працюватиме в режимінасичення.

4. Фізичніпроцеси • Візьмемо транзистор типу n-p-n в режимі без навантаження, коли підключенотільки два джерелапостійноїживлячоїнапруги E1 і E2. На емітерномупереходінапруга пряма, на колекторному - зворотне (мал. 2). Відповідно, опіремітерного переходу малийі для отримання нормального струму достатньонапруги E1 в десятідолі вольта. • Опірколекторного переходу великий інапруга E2 складаєзазвичай десятки вольт.

5. (Мал 2). Рух електронівідірок в транзисторі типу n-p-n. Відповідно, як іраніше, темнікухликиізстрілками - електрони, червоні, - дірки, великікухлі - позитивно і негативно зарядженіатомидонорівіакцепторів. Вольт-амперна характеристика емітерного переходу є характеристикою напівпровідниковогодіода при прямому струмі, а вольт-амперна характеристика колекторного переходу подібна ВАХ діода при зворотномуструмі.

6. При збільшенніпрямоївхідноїнапругиuб-эзнижуєтьсяпотенційнийбар’єр в емітерномупереходіі, відповідно, зростає струм через цейперехідiэ. Електроницього струму інжектруютсяземітера в базу ізавдякидифузіїпроникаютькрізьбазу в колекторнийперехід, збільшуючи струм колектора. • Оскількиколекторнийперехідпрацює при зворотнійнапрузі, то в цьомупереходівиникаютьоб’ємні заряди (на малюнкувеликікухлі). Між ними виникаєелектричне поле, яке сприяєпросуванню (екстракції) через колекторнийперехіделектронів, щоприйшлисюдиземітера, тобтовтягуютьелектрони в область колекторного переходу. • Якщотовщинабазидостатньо мала іконцентраціядірок в нійневіліка, то більшістьелектронів, пройшовши через базу, не встигаютьрекомбінуватиздіркамибазиідосягаєколекторного переходу. Лише невелика частинаелектроніврекомбінує в базіздірками. В результатіцьоговиникає струм бази. Струм базиєдаремнимінавітьшкідливим. Бажано, щобвінбувякомогаменше. Саме тому базову область роблятьдуже тонкою ізменшують в нійконцентраціюдірок. Тодіменше число електронів буде рекомбінуватиздіркамиі, струм бази буде незначним.

7. Коли до емітерного переходу не прикладенанапруга, можнавважати, що в цьомупереході струму немає. Тоді область колекторного переходу маєзначнийопірпостійному струму, оскількиосновніносіїзарядіввіддаляютьсявідцього переходу і по обидвімежістворюютьсяобласті, збідненіциминосіями. • Через колекторнийперехідпротікаєдуже невеликий зворотний струм, викликанийпереміщеннямназустріч один одному неосновнихносіїв. Якщо ж піддієювхідноїнапругивиникаєзначний струм емітера, то в базу з боку емітераінжектруютсяелектрони, для даноїобластіщоєнеосновниминосіями. Вони доходять до колекторного переходу не встигаючирекомбініроватиздірками при проходженні через базу. • Чим більше струм емітера, тимбільшеелектронів приходить до колектора, тимменшестаєйогоопір, отже, струм колекторазбільшується. • Аналогічніявищавідбуваються в транзисторі типу p-n-p, треба тількимісцямипомінятиелектрониідірки, а такожполярністьджерелE1 іE2.

8. Крімрозглянутихпроцесівіснуєще ряд явищ. При підвищеннінапруги на колекторномупереході в німвідбуваєтьсялавиннерозмноження заряду, обумовлене в основному ударною іонізацією. Цеявищеітунельнийефектможутьвикликатиелектричнийпробій, який при зростанні струму може перейти в тепловийпробій. • Все відбуваєтьсятакож, як у діодів, але в транзисторі при надмірномуколекторномуструмітепловийпробійможенаступити без попередньогоелектричного пробою, тобтотепловийпробійможенаступити без підвищенняколекторноїнапруги до пробивного.

9. При змінінапруги на колекторномуіемітерному переходах змінюєтьсяїхтовщина, внаслідокчогозмінюєтьсятовщинабази. Цеявищеназиваєтьсямодуляцієютовщинибази. Особливо важливовраховуватинапругуколектор-база, оскільки при цьомутовщинаколекторазростає, товщинабазизменшується. • При дужетонкійбазіможевиникнутиефектстулення (так званий “прокол” бази) - з’єднанняколекторного переходу земітерним. При цьому область базизникаєі транзистор перестає нормально працювати. • При збільшенніінжекціїносіївземітера в базу відбуваєтьсянакопиченнянеосновнихносіїв заряду в базі, тобтозбільшенняконцентраціїісумарного заряду цихносіїв. А ось при зменшенніінжекціївідбуваєтьсязменшенняконцентраціїісумарного заряду цих самих носіїв в базііцейпроцесобізвалирозсмоктуваннямнеосновнихносіївзарядіввбазі. • При експлуатаціїтранзисторівзабороняєтьсярозриватиланцюгбази, якщо не включено живленняланцюгаколектора. Треба такожвключатиживленняланцюгабази, а потімланцюгиколектора, але не навпаки.