- •Тема 4. Биполярные транзсторы.
- •4.1 Устройство и принцип действия биполярного транзистора
- •Режимы работы биполярного транзистора.
- •Принцип действия биполярного транзистора.
- •4.2 Схемы включения биполярного транзистора
- •Статические характеристики биполярного транзистора
- •Дифференциальные параметры биполярного транзистора
Тема 4. Биполярные транзсторы.
Транзистор – это трехэлектродный полупроводниковый прибор, предназначенные для преобразования электрических сигналов. Термин «транзистор» происходит от комбинации английских слов «transfer of resister», что в переводе означает «преобразователь сопротивления».
Различают две основные группы транзисторов — биполярные и полевые (униполярные), принцип действия которых существенно различается. В биполярных транзисторах происходит перемещение как основных, так и неосновных носителей заряда. В полевых транзисторах перемещаются только основные носители заряда. В биполярных транзисторах управление потоком носителей заряда осуществляется путем изменения уровня их инжекции (или экстракции), в полевых транзисторах поток носителей заряда управляется электрическим полем.
4.1 Устройство и принцип действия биполярного транзистора
Биполярный транзистор — это трехэлектродный полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими электронно-дырочными переходами. Он представляет собой трехслойный полупроводниковый монокристалл с чередующимся типом электропроводности. Существуют п-р-п-структуры и р-п-р-структуры.
Центральную часть монокристалла называют базой (Б). С одной стороны к базе примыкает область с высокой концентрацией примеси, называемая эмиттером (Э), с другой — область с низкой концентрацией примеси, называемая коллектором (К). Между базой и эмиттером существует эмиттерный переход (ЭП), между базой и коллектором — коллекторный переход (КП). Взаимодействие между переходами будет существовать, если толщина базы много меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда.
На рис. 4.1, а показана структура кремниевого монокристалла, изготовленного по эпитаксиально-планарной технологии, которая характерна для большинства современных транзисторов.
На сильнолегированной подложке 1 п+-типа методом эпитаксии сформирован слаболегированный слой 2 п-типа толщиной около 10 мкм, в котором методом локальной диффузии созданы слой базы 3 с дырочной электропроводностью и слой эмиттера 4 п+-типа. Толщина базового слоя составляет около 1 мкм. На поверхности кристалла расположен защитный слой диоксида кремния SiO2 толщиной порядка 1 мкм, через отверстия в котором осуществлены металлические выводы от эмиттера и базы. Тонкая база имеет значительную протяженность в горизонтальном направлении, поэтому она обладает сравнительно большим сопротивлением . Чтобы снизить это сопротивление, от базы делают два вывода, которые соединяют вместе.
Режимы работы биполярного транзистора.
В зависимости от режима работы в транзисторе существуют определенные потоки носителей заряда.
Через открытые переходы протекают основные носители заряда (они обозначены стрелками и цифрами от 1 до 4), через закрытые переходы — потоки неосновных носителей заряда (они обозначены пунктирными стрелками и цифрами от 5 до 8).
Каждый из р-п-переходов транзистора может находиться либо в открытом, либо в закрытом состоянии. Поэтому возможны четыре режима работы: