2 курс 1 часть / электроника / лекции / Электроника УрТИСИ +
.pdf
Тема 3. Биполярные транзисторы
Литература
1. Миловзоров О.В., Электроника: Учебник для вузов. /О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. М.: Высшая школа, 2004.
2. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника:
Учеб.пособие. Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2000 г.
231
Транзисторы
3.1 Общие положения
Транзистор - полупроводниковый прибор, позволяющий усиливать мощность электрических сигналов.
Подразделяются на биполярные и полевые.
транзисторы
биполярные полевые
n-p-n |
|
p-n-p |
|
|
|
Биполярные транзисторы были разработаны в 1947 г.
Полевые – в 1952 г. |
232 |
|
Биполярные транзисторы (далее транзисторы)
3.2 Физические процессы в транзисторе
Биполярный транзистор представляет собой систему двух взаимодействующих р-n-переходов. В биполярном транзисторе физические процессы определяются носителями зарядов обоих знаков
–основными и неосновными.
Взависимости от чередования р- и n-областей различают транзисторы
n-p-n типа и p-n-p типа.
233
Транзисторы
Одна из крайних областей имеет более высокую степень легирования примесями и меньшую площадь. Еѐ называют эмиттером.
Другую крайнюю область называют коллектором. Среднюю область транзистора называют базой. Переход, образованный эмиттером и базой,
называют эмиттерным переходом, а переход,
образованный коллектором и базой, –
коллекторным переходом.
|
|
|
|
Э |
|
Б |
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эмиттер |
|
|
n+ |
p |
|
n |
|
Коллектор |
||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
- |
|
|
|
- |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
+ |
|
- |
(+) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
234 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Эмиттер имеет самую высокую концентрацию примесей.
Концентрация примесей в коллекторе на 5 – 6 порядков меньше.
Концентрация примесей в базе еще на 5 – 6 порядков меньше.
Толщина базы меньше длины свободного пробега электронов.
Модель транзистора типа n-p-n
Э Б К
Iэ |
+ |
||
|
|
n |
- |
|
|
||
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
- |
p
+
-
-
n |
|
|
Iк |
|
|||
|
|
|
Iкбо |
(+) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб 
Iкбо
─ Uбэ + |
─ Uбк + |
236
Транзисторы
Включим внешние источники напряжения Uэб и Uбэ так, что эмиттерный переход транзистора сместится в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.
При этом будет происходить инжекция электронов из эмиттера в базу.
Под воздействием градиента концентрации инжектированные электроны будут двигаться по направлению к коллектору.
Часть электронов рекомбинирует в базе.
236
Транзисторы
Поскольку база относительно тонкая, то основная часть электронов пролетает базу и оказывается на границе перехода Б-К.
Но электрическое поле перехода Б-К для электронов включено согласно и электроны втягиваются полем в структуру коллектора.
236
Таким образом, электроны выходят из эмиттера под действием диффузионных сил, а втягиваются в коллектор под действием сил электрического поля.
В результате рассмотренных процессов нарушается равновесное состояние зарядов всех структур.
Равновесное состояние зарядов должно восстановиться за счет носителей внешних источников.
237