![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Біполярні транзистори ⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6
Транзистор – напівпровідниковий прилад, що має складну внутрішню структуру, як правило з двома p – n переходами; призначений для посилення, генерації і комутації електричних сигналів. Класифікація транзисторів за різними ознаками наступі: 1. По початковому напівпровіднику: а) n-типу; б) p- типу. 2. По величині розсіюваної потужності: а)мала потужність (Рmах ≤ 0, 3 Вт); б)середня (0, 3< Рmах< 1, 5 Вт); в)велика (Рmах> 1, 5 Вт). 3. По частотних властивостях: а)низькочастотні (ƒ гран ≤ 3 МГц); б)середньочастотні(3 < ƒ гран ≤ 30 МГц); в)високочастотні (30 < ƒ гран≤ 300 МГц); г)ЗВЧ(ƒ гран> 300 МГц). 4. По значенню робочої напруги: а)низьковольтні (Uдопустимое< 100 В); б)високовольтні (Uдопустимое> 100 В). 5. По функціональному призначенню: а)універсальні; б)підсилювальні; в)генератори; г)перемикачі. 6. За способом формування і управління вихідними струмами: а)біполярні; б)польові. Є чотири основні режими роботитранзистора: 1. Активний, коли емітерний перехід зміщують в прямому напрямі, а колекторний — в зворотному, тобто коли транзистор є підсилювачем потужності. 2. Відсічення, коли обидва переходи зміщені у зворотному напрямі. 3. Насичення, коли обидва переходи зміщені в прямому напрямі. 4. Інверсний, коли еміторний – зворотньозміщений, а колекторний – прямозміщений. Біполярний транзистор – прилад, керований струмом. Процеси, що відбуваються в транзисторі, викликають рух електроніву виводах, які підводять зовнішню напругу. По них протікають емітерний Іэ, базовий ІБ і колекторний Ік струми. Слід розібратися, які процеси приводять до появи цих струмів. Необхідно добре засвоїти основний висновок з розгляду фізичного принципу дії біполярного транзистора, тобто вимагається знати і уміти використовувати основне співвідношення, що зв'язує три струми транзистора: Іэ = Ік +ІБ Оскільки концентрація основних носіїв в базі і її товщина якнайменша, то процес рекомбінації в базі мінімальний і тому Ік» ІБ. Транзистори поділяються на дві великі групи в залежності від структури p-nпереходів – це p-n-p – типу і n-p-n типу. На рисунку 3.1 зображені структури транзисторів та їх графічне позначення
Рисунок 3.1– Структури транзисторів та їх графічне позначення Найбільше практичне застосування знайшли h – параметри, при яких Івх, Uвих – незалежні змінні; Uвх, Івих, – залежні змінні.
Uвх= h11Iвх + h12 Uвих Iвих = h21Iвх + h22 Uвих
Порядок величин h параметрів
Максимально допустимими параметрами називаються значення режимів транзисторів, які не можна перевищувати ні за яких умов експлуатації і при яких ще забезпечується задана надійність. Iк.max, Iэ.max, Iб.max – максимально допустимий постійний струм. Iк.нас.max, Iб.нас.max– максимально допустимий струм в режимі насичення. Струми обмежуються допустимою температурою нагріву р-n переходу. Uкб.max, Uэб.max,, Uкэ.max– максимально допустима постійна напруга, Uкэ. и. max, Uкб. и. max– максимально допустима імпульсна напруга. Граничні параметри по напрузі обмежуються міцністю до пробою р-n переходу. Рк.max – максимально допустима постійна розсіювана потужність. Рк.ср.max допустима розсіювана середня імпульсна потужність. Рк.и.max – допустима імпульсна розсіювана потужність. Рк.max.Т –– максимально допустима розсіювана потужність з теплоотводом. Обмежуючим чинником потужності є температура р-n переходу. Слід розрізняти роботу транзистора в статичному режимі при постійному струмі, який задається постійними напругами, що подаються на емітерний і колекторний переходи. Ці напруги визначають положення робочої точки. Постійна напруга, що подається на емітерний перехід, називається напругою зсуву. Проте такий режим роботи для транзистора не є робочим. Робочим режимом, що має практичне застосування, є режим роботи з навантаженням. Далі слід розібратися у тому, що основна властивість транзистора — підсилювальна, яка полягає в наступному: опір емітерного переходу малий, невеликі зміни сигналу на вході викликають великі зміни струму на вході, отже, і на виході. Опір колекторного переходу, включеного у зворотному напрямі, великий, і опір навантаження теж повинен бути великим, тому на навантаженні виділиться набагато більша змінна напруга, ніж подана на вхід напруга сигналу, а також і велика потужність, тобто транзистор володіє підсилювальними властивостями. Посилення сигналу, таким чином, зводиться до перетворення постійного струму джерела в змінний струм, який змінюється за законом поданого сигналу. Необхідно з'ясувати, що в режимі роботи транзистора з навантаженням, наприклад, в схемі з ОБ, напруга на колекторі при зміні напруги на емітері не залишається постійною і рівною Ек, якв статичному режимі, а змінюється за рахунок падіння напруги на опорі навантаження. Слід пам'ятати, що рівняння характеристики навантаження UКБ=ЕК – IKRНпишеться на підставі другого закону Кірхгофа для колекторного ланцюга; аналітично це рівняння є рівнянням прямої, яка будується по точках перетину з осями координат IK, UКБ, і виражає залежність струму колектора від напруги колектора в робочому режимі. Потрібно знати, що робоча точка лежить в точці перетину характеристики навантаження із статичною, відповідною значенню вхідного струму за відсутності сигналу (струму зсуву), а проекція робочої точка на вісь абсцис дає значення колекторної напруги UКБ в робочій точці, а проекція на вісь ординат дає значення колекторного струму IK в робочій точці. Крім того, необхідно розібратися і запам'ятати, що положення характеристики навантаження щодо осей координат залежить від вибраних значень Екджерела і RНопору навантаження. Динамічний режим транзистора – це режим роботи з навантаженням у вихідному ланцюзі і джерелом сигналу у вхідному.
Рисунок 3.2 – Динамічний режим транзистора
Рівняння прямої навантаження:
Її можна будувати по двох точках перетину з осями координат:
т.М (Iк =0, Uкэ=Ек), т.N (Uкэ=0, Iк = При вивченні транзисторів необхідно знати області режимів роботи транзистора: 1. область відсічення; 2. область насичення; 3. область активного підсилювального режиму; 4. графік допустимої величини Ркв безперервному режимі; 5. обмеження по струму; 6. обмеження по напрузі.
Рисунок 3.3 – ВАХ і області роботи транзистора
Слід ознайомитися з основними електричними параметрами транзистора h21Э, f ГР , I КБО, СК, , IКЭО , КШ , а також з параметрами граничного режиму Р К макс, U КЭ макс, U КБ макс, IК макс, ti макс, U БЭ макс, RТ п.с., необхідно з'ясувати фізичне значення цих параметрів, розібратися в чинниках, якими обмежуються гранично допустимі експлуатаційні параметри. Класифікуються транзистори в основному по максимально допустимій розсіюваній потужності і діапазону робочих частот. Ці відмінності визначають позначення транзисторів. Необхідно як слід розібратися в системі позначення транзисторів і навчитися користуватися довідковим матеріалом для вибору транзистора. Для кращого розуміння процесів, що відбуваються в транзисторах, їх відмінностей, достоїнств і недоліків слід враховуватитехнологічні методи виготовлення і конструкції різних типів транзисторів.
2.3 ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ Польовий транзистор — напівпровідниковий прилад, підсилювальна властивість якого обумовлена потоком основних носіїв, протікаючих через провідний канал і керований електричним полем. Дія польового транзистора обумовлена рухом носіїв заряду однієї полярності. Польовий транзистор складається з напівпровідникового струмопровідного каналу з двома виводами і управляючого електроду, електричне поле якого управляє величиною струму в каналі. Протікаючий струм залежить від величини провідності каналу. Провідність напівпровідникового каналу залежить від концентрації носіїв заряду в ньому, їх рухливості, а також його геометричних розмірів: довжини і поперечного перетину. Змінюючи будь-яку з цих величин, можна змінити величину струму, що протікає через канал. Польові транзистори розрізняються: 1) регульованим параметром провідності каналу; 2) типом каналу — поверхневим або об'ємним; 3) способом ізоляції управляючого електроду від каналу. Існує два основні типи польових транзисторів: польові транзистори з управляючим р-п переходом і польові транзистори з ізольованим затвором. Будь-який польовий транзистор має три електроди: витік — електрод, від якого починають свій рух носії заряду в каналі; стік — електрод, до якого стікають носії заряду каналу,
Стічний струм польового транзистора залежить від двох напруг: напруги затвор — витік U ЗІ і напруги стік UСі Статистичні ВАХ IC= f (Uсі; Uзі) Стічні характеристики показують залежність IC= f (Uсі) при Uзі = const Uсіð ICð URкан=(Іс× Rк)ð Uр-nобр=(Ез+URкан)ð dð S¯ ð Для режиму посилення використовується область насичення при Uсі³ Uсінасищення.
Рисунок 4.2 – Область насищення і стоко-затворні характеристики
Характеристики стоко-затворів (керуючих) IC= f (Uзі) при Uсі = const Напруга відсічення - U ЗІ відс., при якому IC наближається до нуля. Польовий транзистор з управляючим р-п переходом— це польовий транзистор, затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу р-п переходом, зміщеним у зворотному напрямі. Канал такого транзистора об'ємний, є напівпровідниковим кристалом з певним типом провідності (п- або- р) з виводами від стоку і витоку. Затвор – теж напівпровідник з протилежним каналу типом провідності, технологічно сполучений з каналом. Р-n перехід між каналом і затвором створює зворотний напрямок за рахунок підключення до нього джерела постійної напруги. При зміні величини зворотної напруги, що подається від джерела на р-п перехід, змінюється ширина замикаючого шару, а отже, і перетин каналу, тобто при зміні напруги на управляючому електроді змінюється струм стоку. Польовий транзистор МДП - це транзистор технології металл–диэлектрик-напівпровідник, в якому як ізоляційний шар між затвором і каналом використовується діелектрик. У польовому транзисторі МОП використовується технологія металл- оксид – напівпровідник (діелектрик - оксид) Слід розібратися в характеристиках польових транзисторів. Польові транзистори характеризуються наступними основними параметрами: S — крутизною характеристики польового транзистора; Ri— внутрішнім опором стік-витік;
Слід розібратися у фізичному значенні цих параметрів і методику визначення їх по характеристиках. Треба також ознайомитися і зрозуміти фізичне значення інших параметрів, які не визначаються по характеристиках. Параметри польових транзисторів: а) Статичні параметри залежать від положення робочої точки: 1) крутизна - показує управляючу дію затвора S= 2) внутрішній опір характеризує ступінь впливу на стічний струм вихідної стічної напруги
3) статичний коефіцієнт посилення m - порівнює обидві напруги UСІі UЗІпо їх дії на стічний струм IС m= б) Експлуатаційні параметри IС.НАЧ- початковий струм стоку; UЗІ.ВІДС.- напруга відсічення; UЗІ.ПОР- порогова напруга; СВХ=СЗІ - вхідна ємкість, СПР=СЗС - прохідна, в)Параметри граничних режимів UСІ.MAX- максимально допустима напруга стік-витік; UЗІ.MAX - максимально допустима напругазатвор-витік; РMAX - максимально допустима постійна розсіювана потужність польового транзистора.
Рисунок 4.3 – Робочий режим польового транзистора
Рівняння прямої навантаження Ес = UСІ+ IcRН т.М(Iс = 0; UCІ = ЕСІ), т. N (UСІ= 0; IС = ЕС/RН).
Достоїнства польових транзисторів: - високий вхідний опір RВХ = (109 ÷ 105)Ом. - високе значення коефіцієнтів посилення Кi, Кp. - висока температурна стабільність. - низький рівень шумів. - висока економічність. - не чутливість до радіаційних випромінювань. Недоліки: - низька крутизна; - велика СВХ.
Приклади позначень транзисторів
3 РОЗРАХУНКИ СХЕМ ПО ТЕМАМ КУРСОВИХ ПРОЕКТІВ
Розрахунки схем по темам курсових проектів виконуються згідно методики довідника Б.С. Гершунського «Довідник по розрахунку електронних схем» на сторінках:
1. Розрахунок спрощеної схеми компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу – сторінки 64-70. 2. Розрахунок схеми підсилювача низьких частот на біполярних транзисторах– сторінки 104-109. 3. Розрахунок схеми підсилювача низьких частот на польовихтранзисторах– сторінки 121-124. 4. Розрахунок схеми мультивібратора на біполярних транзисторах– сторінки 207-210. 5. Розрахунок схеми мультивібратора на польовихтранзисторах– сторінки 210-213. 6. Розрахунок випрямляючої однофазної двохполуперіодної схеми з середньою точкою– сторінки 31-54. 7. Розрахунок випрямляючої однофазної двохполуперіодної мостової схеми – сторінки 31-54.
Список рекомендованої літератури
Базова: 1. Гершунский Б.С.Основи электроники и микросхемотехники - К.: Вища школа, 1987. 2. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника – Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. 3. ГершунскийБ.С. Справочник по расчетуэлектронных схем- К.: Вища школа, 1983. Допоміжна: 1. Изъюрова Г.И. и др. Расчет электронных схем – М.: Высшая школа, 1987 2. Терещук - Справочник радиолюбителя
|