7.5 Принцип роботи біполярного транзистора

Транзистор був винайдений у 1948 році американськими фізиками Дж.Бардіним і У.Браттейном і уявляє собою трьохелектродний напівпровідниковій прилад з двома p-n-переходами (рис.7.14): емітерним і колекторним.

На рис.7.14, а) приведене ввімкнення транзистора n-p-n типу, а на рис.7.14, б) – p-n-p  типу по схемі із загальною базою. Емітерний перехід батареєю Vе зміщується в прямому напрямку, щоб при позитивному півперіоді вхідного сигналу він не зміщувався в зворотному напрямку. Тому електричний опір емітерного кола невеликий, а отже, згідно з законом Ома, навіть при малій напрузі вхідного сигналу Vвх струм через емітерний перехід змінюється на значну величину. Основні носії заряду із емітера інжектуються (уприскуються) в базу, де вони являються неосновними носіями заряду.

Колектрний перехід батареєю Vк зміщується в зворотному напрямку. Опір колекторного контуру великий, що дає можливість вмикати в нього великий опір навантаження Rн, з якого і знімається вихідна напруга Vвих.

На рис.7.15 показана зонна діаграма n-p-n транзистора. Електрони із емітерної області, долаючи зменшений потенціальний бар’єр, інжектуються в базу, де частково рекомбінують, викликаючи протікання незначного базового струму. Конструктивно базову область формують тонкою (10÷200 мкм), а тому більшість електронів не встигають рекомбінувати і досягають колекторного переходу. Тут для них потенціальний бар’єр відсутній. Більш того, контактне і зовнішнє електричні поля прискорюють їх перехід в колекторну область. У колекторі електрони являються основними носіями, і тому ймовірність їх рекомбінації з неосновними (дірками) мала, оскільки концентрація дірок невелика. В колекторному контурі протікає струм   Iк = IеIб.  Але струм бази набагато менший, ніж струм емітера, тому можна вважати, що IкIе. Таким чином, транзистор дав можливість примусити протікати по високоомному колекторному колу приблизно такий же струм, як  і по низькоомному емітерному колу. У відповідності із законом Ома       Vвх = Iе×RвхVвих = Iк×Rн. А так як Rн >> Rвх  і    IкIе , Vвих >> Vвх. Одержали підсилення напруги, яке характеризується коефіцієнтом підсилення kV = Vвих / Vвх >>1. Схема із загальною базою дає також підсилення потужності, що характеризується коефіцієнтом

(7.12)

Підсилення струму ця схема не дає.
Схема ввімкнення транзистора з загальним емітером(рис.7.16, а) дає підсилення напруги, струму і потужності, а ввімкнення з загальним колектором (емітерний повторювач)  (рис.7.16, б) використовується для узгодження каскадів електричних схем по вхідному і вихідному опорам, так як для неї характерне співвідношення  Rвх >> Rвих.

You must be logged in to post a comment.

Фізика