Транзисторы

Транзистор – это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления и генерации электрических сигналов. Как правило, представляет трехполюсной прибор, являющийся частным случаем четырехполюсника. В транзисторе три выхода – входной для подачи управляющего сигнала, выходной и общий. Выходным сигналом транзистора является выходной ток. В зависимости от способа управления им, транзисторы делятся на 2 группы.

1. Токовые. В них выходной ток пропорционален входному току:

I_вых = k * I_вх. В создании выходного тока принимают участие электроны и дырки, поэтому такие транзисторы часто называют биполярными.

2. Полевые. В них выходной ток пропорционален входному напряжению:

I_вых = S * U_вх. Входное напряжение создает в объеме напряжения электрическое поле, управляющее выходным током. В этих транзисторах в создании электрического тока принимают участие либо электроны, либо дырки, поэтому называются униполярными.

Биполярный транзистор – это объем полупроводника с тремя чередующимися p и n областями и с двумя близко расположенными взаимодействующими p-n-переходами. Различают два типа биполярных транзисторов: PNP и NPN.

Эмиттер – область, выполненная из сильно легированного полупроводника. Является инжектором носителей зарядов в базу. База имеет малую концентрацию примесей и величину, много меньшую диффузионной длины (толщина базы 1-10 микрон). Коллектор – область с высокой концентрацией примесей, предназначенная для поглощения зарядов, инжектированных эмиттером.

Биполярный транзистор в активном режиме включают так, что его эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

Основные свойства транзистора определяются процессами, происходящими в базе.

Ток эммитера – это сумма токов коллектора и базы.

I_б = αI_э + I_к0, α = I_к/I_э (0,9-0,999), k₀ – неуправляемая составляющая тока коллектора.

В зависимости от сочетания знаков и значений напряжений на p-n-переходов различают следующие режимы работы транзистора:

1. Активный (усилительный). I_вых = k * I_вх

В нем выходной ток пропорционален входному току, где k – коэффициент передачи тока (от единиц до нескольких сотен), напряжение на ЭП – прямое, на КП – обратное. В таком режиме транзистор работает в усилителях и генераторах.

2. Отсечка. На обоих переходах обратное напряжение (транзистор закрыт). Через транзистор протекает только малый тепловой ток коллекторного перехода. В таком режиме транзистор используется в качестве электронного ключа в закрытом положении.

3. Насыщение. На обоих переходах прямые напряжения. Транзистор открыт. Через него протекает максимальный ток, ограниченный сопротивлением коллекторной цепи. Это электронный ключ в замкнутом состоянии.

4. Инверсный режим. Напряжение на ЭП – обратное, на КП – прямое.