§4.3. Дифференциальные параметры полевых транзисторов.

У полевых транзисторов ток стока является функцией напряжений между затвором и истоком и стоком и истоком:

.

Полный дифференциал тока стока

Параметр при называется крутизной передаточной характеристики. Крутизна показывает, на сколько изменится ток стока при изменении напряжения затвора на 1 В при постоянном напряжении стока.

при

Дифференциальное внутренне сопротивление канала переменной составляющей тока стока.

при .

Статический коэффициент усиления показывает, во сколько раз напряжение затвора влияет сильнее на ток стока, чем напряжение стока.

Параметры транзистора определяются по семейству вольт-амперных характеристик.

Если приращение и имеет такую величину, что , тогда

или

Связь между параметрами полевого транзистора такая же, как у вакуумного триода.

§ 5. Биполярные транзисторы.

I_э

Б иполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, имеющий два p-n-перехода, и предназначенный для усиления и генерирования электрических колебаний. В таком транзисторе чередуются по типу проводимости три области полупроводника. В зависимости от порядка расположения о

I_э

I_б

бластей различают транзисторы п

Е_кб

Е_эб

рямой (p-n-p) и обратной (n-p-n) проводимостей. Принцип действия этих транзисторов одинаков.

Упрощённая модель, иллюстрирующая устройство плоскостного биполярного транзистора с p-n-p структурой, представлена на рис. 24. область n-типа (база) находится в контакте с двумя областями p-типа (эмиттером и коллектором), образуя с ними несимметричные p-n-p-переходы (обеднённые слои переходов заштрихованы). В этой схеме общая клемма обоих источников внешнего напряжения соединяется с базой, потенциал которой условно принимается за нуль. Такая схема включения транзистора называется схемой с общей базой (ОБ). Используются и другие варианты схемы включения транзистора: схемы с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). При любой схеме включения на p-n-переход эмиттер-база подаётся прямое напряжение для обеспечения режима инжекции, т. е. эмиттерный переход открыт для основных носителей заряда. На p-n-переход коллектор-база подаётся напряжение отрицательной полярности для обеспечения режима экстракции, т. е. коллекторный переход закрыт для основных носителей заряда.

Для работы транзистора необходимо, чтобы концентрация дырок в эмиттере была много больше концентрации электронов n_б в базе. Так как , при прямом напряжении на эмиттерном p-n-переходе происходит инжекция дырок в базу. Толщина базы в транзисторе значительно меньше диффузионной длины неосновного носителя заряда (расстояние, которое заряд в среднем успевает пройти до рекомбинации). Благодаря этому основная часть неосновных носителей зарядов (90 - 99%) инжектируемых эмиттером, пролетает сквозь базу до коллекторного перехода. Поскольку дырки в базе являются неосновными носителями, коллекторный переход для них открыт. Под действием поля дырки втягиваются в коллектор.

Пусть в единицу времени в базу инжектировано m дырок. Если m₁ пар носителей рекомбинируют в базе, то в коллектор попадёт (m-m₁) дырок. Результирующее число электронов, прошедших за это же время через базовый вывод, равно .

Таким образом, ток эмиттера пропорционален m ( ~ m), ~ m₁, ~ (m-m₁). На основании закона Кирхгофа, эти токи связаны соотношением .

При наличии на входе транзистора переменного напряжения пользуются дифференциальным коэффициентом передачи тока эмиттера: при .

Таким образом, транзистор представляет собой управляемый прибор: его коллекторный ток зависит от тока эмиттера. Изменение при изменении происходит с очень малым запаздыванием, если база достаточно тонка. Это позволяет использовать транзистор и на высоких частотах.

Поскольку , а токи в цепях коллектора и эмиттера практически равны, следовательно, мощность, создаваемая переменной составляющей в сопротивлении нагрузки , значительно больше мощности, затрачиваемой на управление током в цепи эмиттера, т. е. с помощью транзистора можно усиливать управляющий сигнал.