Биполярные транзисторы. Часть 1.

0

Своё название транзистор берет от двух слов «трансфер» (англ. – преобразователь) и «резистор». Транзистор представляет собой, как бы два полупроводниковых диода, с одной общей проводящей зоной. В зависимости от типа общей проводящей зоны возможны два типа транзистора, с разными последовательными проводящими зонами: p-n-p и n-p-n. Транзисторы с разной структурой, или, как их ещё называют с разными типами проводимости, одинаковы по своим основным характеристикам и возможностям. В своё время транзисторы структуры p-n-p было немного проще производить, и они были более распространены, и назывались транзисторы прямой проводимости, а n-p-n-транзисторы – транзисторы обратной проводимости.

Вообще же биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими переходами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей зарядов.

Как говорилось ранее, транзистор имеет три слоя полупроводника разной структуры (ещё эти слои называются зонами транзистора). Средняя зона транзистора называется базой, а с двух сторон к базе примыкают две зоны с иной проводимостью – эммитер (испускающий заряды) и коллектор (собирающий заряды). Электрические характеристики коллектора и эммитера примерно одинаковы, однако они различаются конструктивно – коллектор делают более массивным (он должен выдерживать значительные тепловые нагрузки).

Принцип работы транзистора

В самом простом случае работу транзистора можно описать следующим образом. Транзистор можно представить в виде управляемого сопротивления, то есть выводы сопротивления это коллектор и эммитер, а управлять этим сопротивлением можно с помощью базы, подавая на неё ток. И в зависимости от величины тока сопротивление участка коллектор – эммитер будет менять своё значение. В действительности всё немного сложнее здесь мы не учитываем частотные свойства, но в общем случае всё выше описанное верно.

Давайте разберёмся подробнее в работе транзистора. Вначале необходимо сказать о полярности включения, то есть куда подключить «плюс», а куда – «минус». На принципиальных схемах обозначение транзистора имеет следующий вид.


transistor_type_2
Обозначение на схеме биполярного транзистора и их диодное представление.

На обозначении направление стрелки указывает на направление протекания тока. В качестве примера возьмём транзистор структуры p-n-p. В данном случае ток протекает от эммитера к коллектору, через базовую зону транзистора. Используя схему транзистора как объединение двух диодов можно видеть, что диод с выходом на коллектор включён в обратном направлении и его сопротивление очень велико. А диод с выходом на эммитер включен в прямом направлении и его сопротивление небольшое, и через него идет ток. В случае если бы это были два диода соединенные выводами, то на этом можно было бы и закончить разговор, но так как это транзистор и у него имеется общая зона двух p-n-переходов, то происходит такой процесс как диффузия. Диффузия, в общих чертах, это процесс распространения одного вещества в другом.

Так вот за счёт диффузии свободные положительные заряды – «дырки» быстро распространяются по всей базовой зоне, а следовательно попадают в зону коллекторного p-n-перехода, а далее «минус» на коллекторе притягивает «дырки» и в результате чего начинает течь электрический ток. В случае же если мы начнём подавать ток на базу, то следовательно будет изменяться величина p-n-переходов: эммитерного и коллекторного.

Режимы работы транзистора

При работе транзистора, как электронного компонента различают три режима его работы: режим отсечки, режим насыщения и режим усиления.

В режиме отсечки ток на базовом выводе отсутствует и промежуток коллектор – эммитер представляет собой очень высокое сопротивление, а ток через коллектор пренебрежимо мал (находится в пределах тока утечки диода).

В режиме насыщения на базу поступает значительный ток, а напряжение между базой и эммитером UБЭ = 0,6…0,7 В (напряжение падения на p-n-переходе). Соответственно между коллектором и эммитером небольшое сопротивление.

Режим усиления представляет собой промежуточное состояние, при котором значения токов и напряжений на транзисторе могут варьироваться от режима отсечки к режиму насыщения.

Основные параметры транзистора

Транзистор как один из ключевых элементов электронных схем имеет несколько десятков параметров, но в практической деятельности необходимо знать лишь некоторые из них:

  • максимально допустимое постоянное напряжение коллектор – эммитер UКЭ max (UCE max);
  • максимально допустимый постоянный ток коллектора IK max (IC max);
  • максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора PK max (PC max);
  • статический коэффициент передачи тока транзистора по схеме с общим эммитером и общей базой соответственно h21э, h21б (h21e, h21b);
  • обратный ток коллектора IKБО (ICBO);
  • граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эммитером fh21э (fh21e).

Система обозначений транзисторов

Для распознавания транзисторов и их основных свойств была создана система обозначений транзисторов (данную систему обозначений применяют ко всем полупроводниковым приборам, а не только транзисторов). В основу данной системы положен буквенно-цифровой код и состоит она из нескольких элементов:

  • Первый элемент обозначает материал, который служит основой для данного типа транзистора:
    • Г(1) — германий и его соединения;
    • К(2) — кремний и его соединения;
    • А(3) — арсенид галия;
    • И(4) — индий и его соединения.
  • Второй элемент обозначает тип транзистора: Т — биполярный транзистор и П — полевой транзистор;
  • В третьем элементе стоит цифра, которая указывает на основные электрические возможности:
    • транзисторы малой мощности PK max = 0,3 Вт
    • 1 — максимальная граничная частота до 3 МГц;
    • 2 — максимальная граничная частота от 3 до 30 МГц;
    • 3 — максимальная граничная частота более 30 МГц;
    • транзисторы малой мощности PK max = 1,5 Вт
    • 4 — максимальная граничная частота до 3 МГц;
    • 5 — максимальная граничная частота от 3 до 30 МГц;
    • 6 — максимальная граничная частота более 30 МГц;
    • транзисторы малой мощности PK max более 1,5 Вт
    • 7 — максимальная граничная частота до 3 МГц;
    • 8 — максимальная граничная частота от 3 до 30 МГц;
    • 9 — максимальная граничная частота более 30 МГц;
  • Четвёртый элемент содержит несколько цифр обозначающих номер разработки;
  • Пятый элемент содержит букву, которая определяет разброс параметров транзистора.

Согласно данной системы обозначений, например, обозначение транзистора КТ361Б обозначает, что это кремниевый биполярный транзистор, максимальная мощность не превышает 0,3 Вт, а граничная частота свыше 30 МГц, номер разработки 61, разброс параметров Б.

Кроме того для некоторых типов транзисторов существует кодовая и цветовая маркировка, но в данной статье она не рассматривается.

Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code