Споделяне в социалните. мрежи:


Строителство на авиационни двигатели Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията "психолог" Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини История на Украйна Културология Културология Логика Маркетинг Механика Медицинска психология Метал и техники за заваряване Хроматологични стратегии икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философия Хладилни инсталации и Екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Извънредни ситуации VKontakte Odnoklassniki Моят свят Facebook LiveJournal Instagram

Полупроводникови устройства. транзистори




Транзисторът е полупроводниково устройство, предназначено да усилва, инвертира , преобразува електрически сигнали и да превключва електрически импулси в електронни схеми на различни устройства. Има биполярни транзистори, които използват кристали тип п и п и полеви (еднополюсни) транзистори, направени на германий или силициев кристал с един вид проводимост.

Биполярни транзистори

Биполярни транзистори са полупроводникови устройства, изработени от кристали с ппп тип структура ( a ) или NPN тип ( b ), с три проводника, свързани към три слоя (области): колектор ( К ), основа ( B ) и излъчвател ) (Фигура 20).

Фигура 20 - Биполярни транзистори: a) ппп тип структура; б) npn- типова структура

База B е средно тънък слой, който служи за компенсиране на преходите на емитер и колектор. Дебелината на основата трябва да бъде по-малка от средната свободна пътека на носителите на заряд. Емитент Е - външен слой, източник на носители на заряд с висока концентрация на носители, много по-голям, отколкото в основата. Вторият външен слой К , който приема носители на заряд, се нарича колектор .

Токът в такъв транзистор се определя от движението на заряди от два вида: електрони и дупки. Оттук името му - биполярен транзистор .

Физическите процеси в транзисторите тип pnp и npn са еднакви. Тяхната разлика е, че токовете в основите на транзисторите тип pnp се пренасят от основните носители на заряди - дупки, а в транзистори тип npn - от електрони.

Всеки от преходите на транзистора-емитер ( B-E ) и колектор ( B-K ) може да бъде включен или в предната, или в обратната посока. В зависимост от това, има три режима на работа на транзистора:

  • режим на прекъсване - двата пресечни точки са затворени, докато относително малък ток 10 протича през транзистора, поради малки носители на заряд;
  • режим на насищане - двата пресечни точки са отворени;
  • активен режим - един от пленните връзки е отворен и другият е затворен.

В режимите на прекъсване и насищане контролът на транзистора практически липсва. В активен режим транзисторът изпълнява функцията на активния елемент на електрически вериги, усилващи сигнали, генерирайки колебания, превключване и т.н.

Ако напрежението на емитерното кръстовище е директно, а на колектора обратното, тогава включването на транзистора се счита за нормално, с противоположната полярност на напрежението - обратното.

Чрез подаване на отрицателен потенциал на изходното напрежение към колектора и положително към емитер (фиг.21) в комутационната верига на транзистора с общ излъчвател ние с това отворихме емитерния възел Е - В и затворихме колектора G - K , докато колекторният ток I K0 = I E0 = I 0 е малък, се определя от концентрацията на малцинствените носители (в този случай електрони). Ако между излъчвателя и основата (0.3-0.5 V) се постави малка напрежение в посока напред на пресечната точка Е - В , тогава в ембриона се впръскват дупки в основата, образувайки емитерния ток - I. В основата дупките частично се рекомбинират с свободни електрони, но в същото време нови електрони пристигат в основата от външен източник на напрежение E B ( E B < E R ) , образувайки базов ток I B.




Фигура 21 - Верига на биполарния транзистор

Тъй като базата в транзистора е под формата на тънък слой, само една незначителна част от дупките се рекомбинира с базовите електрони и основната им част достига колекторното кръстовище. Тези отвори са захванати от електрическото поле на колекторното кръстовище, което е ускоряващ отвор. Токът от дупки, които са паднали от емитер в колектора, е затворен през резистора RK и източника на напрежение с EMF EK , образувайки колекторния ток IK във външната верига.

Написваме съотношението на токовете в превключвателната схема на транзистора (фиг.21), наречено превключваща схема с общ излъчвател (OE),

Съотношението на тока на колектора към тока на емитер се нарича текущо съотношение на трансфер

където е базовият ток

Превключващата схема на транзистора с OE е най-често срещана поради малкия базов ток във входната верига и усилването на входния сигнал както при напрежение, така и при ток. Основните свойства на транзистора се определят от съотношенията на токовете и напреженията в различните им схеми и тяхното взаимно влияние един върху друг.

Транзисторът може да работи на постоянен ток, малък редуващ се сигнал, голям променлив сигнал и в режим на ключ (импулсен).



Входни семейства

и уикенда

Статичните характеристики на транзистора в схемата с ОЕ са представени на фиг. 22. Те могат да бъдат получени в резултат на експеримент или изчисление.

Фигура 22 - Семейства на входните и изходните статични характеристики

Фамилиите от характеристики, които свързват напреженията и токовете на изхода с токовете и напреженията на входа, се наричат характеристики на предаване или контролни характеристики (фиг.23).

Фигура 23 Характеристика на предаване

Биполярни транзистори се класифицират:

  • разсейване на мощността (до 0,3 W), средна мощност (от 0,3 W до 1,5 W) и мощни (над 1,5 W);
  • върху честотните характеристики (ниска честота (до 3 MHz), средна честота (3-30 MHz), висока (30-300 MHz) и ултра висока честота (над 300 MHz));
  • до местоназначението: универсално, усилващо, генериращо, превключващо и импулсно.

При маркиране на биполярни транзистори те първо написват буква или цифра, посочваща източника на полупроводников материал: Г или 1 - германий, К или 2 - силиций; след това число от 1 до 9 (1, 2 или 3 - нискочестотна, 4, 5 или 6 - висока честота, 7, 8 или 9 - ултра висока честота, съответно, във всяка група с ниска, средна или висока мощност). Следващите две цифри от 01 до 99 са номерът на поръчката на разработката, а накрая една буква (от А и по-горе) показва параметричната група на устройството, например захранващото напрежение на транзистора и т.н.

Например, транзисторът GT109G: нискочестотен германий, ниска мощност с токов трансферен коефициент h 21 O = 100_250, U K = 6 V, I K = 20 mA (постоянен ток).

Транзистор на полевия ефект

Транзисторът с полево въздействие е полупроводниково устройство, в което изтичащият ток ( С ) през полупроводниковия канал на п- или р- тип се управлява от електрическо поле, произтичащо от приложението на напрежение между портата ( W ) и източника ( I ).

Извършват се транзистори с полеви ефект:

- с контролна порта от типа ПН-възел за използване в устройства за преобразуване с висока честота (до 12-18 GHz). Тяхното условно обозначение в диаграмите е показано на фиг. 24, а , Ь ;

- с изолиран (диелектричен слой) порта за използване в устройства, работещи с честота до 1-2 GHz. Те са направени или с вграден канал под формата на MDP_structure (виж техния символ на фиг.24, c и d ), или с индуциран канал под формата на MOP_structure (виж техния символ на Фиг.24, e , f ).

Фигура 24 - Типове транзистори с полево действие

Превключващата схема на транзистор с полеви ефекти с порта на пн- съединителния тип и n- тип канал, неговата фамилия от изходни характеристики I C = f ( U C ), U C = const и характеристика на реакция на запас I C = f ( U C ), U C = const са показани на фиг. , 25.

Фигура 25 - Схема на свързване на транзистора с полево въздействие и неговата характеристика за реакция на запасите

При свързване на изходните канали C и източник I към източника на захранване Un , ток IC протича през n- типа канал, тъй като свързването PN не се припокрива с напречното сечение на канала (фиг. 25а ).

В този случай електродът, от който зареждат зареждащите устройства в канала, се нарича източник , а електродът, през който основните носители на заряд напуска канала, се нарича дренаж .

Електродът, използван за регулиране на напречното сечение на канала, се нарича врата . С увеличаването на обратното напрежение U C, напречното сечение на канала намалява, съпротивлението му се увеличава и токът на оттичане I C намалява.

По този начин, контролът на тока на изтичане IC се получава, когато обратното напрежение се прилага към пн съединението на портата 3 . Поради слабостта на обратните токове в веригата порта-източник, мощността, необходима за контролиране на изтичащия ток, е незначителна.

При напрежение на U-U , наречено прекъсващо напрежение , секцията на канала напълно се припокрива с бариерния слой, изчерпан от носителите на заряд, а изтичащият ток IO (прекъсващ ток) се определя от малките носители на заряда на рн съединението (виж фигура 25Ь ).

Схематичната структура на транзистор с полезен ефект с индуциран n- канал е показан на фигура 26. При напрежение на порта по отношение на източника, равно на нула и при наличие на напрежение в дренажа, течният ток е незначителен. Очевиден изтичащ ток се появява само когато напрежението с положителна полярност е приложено към портата по отношение на източника, повече от така нареченото прагово напрежение U SPD .

Фигура 26 - Схематична структура на транзистор с индуциран полеви ефект n-канал

В този случай, в резултат на проникването на електрическото поле през диелектричния слой в полупроводника при напрежение на портата, по-голямо от U ZPOR , се появява обратен слой на повърхността на полупроводника под портата, който е канал, свързващ източника с дренажа.

Дебелината и напречното сечение на канала се различават с напрежението в портата, а токът на изтичане ще се промени съответно. Това е начинът, по който изтичащият ток се контролира в транзистора за полеви ефекти с индуцирана врата. Най-важната характеристика на транзисторите с полеви ефекти е високата входна съпротива (от порядъка на няколко мега-ома) и малък входен ток. Един от основните параметри на транзисторите с полеви ефекти е стръмността S на характеристиката на токоприемането (виж Фигура 25, с ). Например, за транзистор полево-ефект тип KP103Zh S = (3 ... 5) mA / V.

Прочетете също за: