8.4 Транзистори

8.4.1 Загальні відомості.

Транзистори (Т) - напівпровідникові прилади, що служать для посилення потужності електричних сигналів. За принципом дії транзистори діляться на біполярні й польові (уніполярні).

Рис. 8.5. Структура біполярного транзистора типів p-n-p (а), n-p-n (б) і їхні умовні позначення

Біполярний транзистор (БТ) - являє собою тришарову структуру (рис. 8.5).

Залежно від способу чергування шарів БТ називаються транзисторами типу p-n-p або типу n-p-n (рис. 8.5,а, б).

Транзистор називається біполярним, якщо фізичні процеси в ньому пов'язані з рухом носіїв обох знаків (вільних електронів і дірок).

У біполярному транзисторі середній шар називається базою (Б), один крайній шар - колектором (К), а інший крайній шар - емітером (Е). Кожний шар має свій вивід, за допомогою яких біполярний транзистор підключається в коло.

Структура й умовна позначка одного з видів польових транзисторів показана на рис. 8.6. У польових транзисторів так само, як і в біполярних - три електроди, називані джерелом, стоком і затвором.

Джерелом (Д) називається електрод, з якого в центральну область ПТ (канал) входять основні носії заряду п або р -типів.

Стік (С) - електрод, через який основні носії йдуть із каналу.

Затвір (З) - електрод, керуючий потоком носіїв заряду.

Оскільки в польовому транзисторі струм зумовляється рухом носіїв тільки одного знака р або п -типів, ці транзистори називають також уніполярними.

Рис. 8.6. Структура (а) і умовна позначка польового транзистора з каналом р –типу

8.4.2 Підсилювачі на транзисторах.

Посилення електричних сигналів необхідно при прийманні радіосигналів, контролю й автоматизації технологічних процесів, при вимірі електричних і неелектричних величин і т.д.

Найпростішим підсилювачем є підсилювальний каскад (рис. 8.7), що містить нелінійний керований елемент КЕ, як правило біполярний або польовий транзистор, резистор 𝑅 і джерело електричної енергії Е.

Підсилювальний каскад має вхідний коло, до якої підводить вхідна напруга (посилюваний сигнал) і вихідний коло, з якого знімається вихідна напруга (посилений сигнал).

Посилений сигнал має значно більшу потужність у порівнянні із вхідним сигналом. Збільшення потужності сигналу відбувається за рахунок джерела електричної енергії. Процес посилення здійснюється за допомогою зміни опору керованого елемента, а, отже, і струму у вихідному коліі, під впливом вхідної напруги або струму.

КЕ

Рис. 8.7. Структурна схема підсилювального каскаду

Вихідна напруга знімається з керованого елемента або резистора 𝑅. Таким чином, посилення засноване на перетворенні електричної енергії джерела постійної ЕРС E в енергію вихідного сигналу за рахунок зміни опору керованого елемента за законом, що задається вхідним сигналом.

Основними параметрами підсилювального каскаду є:

Підсилювальний каскад має коефіцієнт підсилення по напрузі , рівним декільком десяткам.

Для одержання більших значень Кu , що досягають багатьох тисяч і більше, використовують багатокаскадні підсилювачі, у яких кожний наступний каскад приєднаний до виходу попередні (рис. 8.8).

Рис. 8.8 - Структурна схема многокаскадного підсилювача

Коефіцієнт підсилення многокаскадного підсилювача

де – коефіцієнти підсилення першого, другого й n-го каскаду.