13. Классификация, схемы включения, характеристики транзисторов.
Транзистором называется полупроводниковый преобразовательный прибор, имеющий не менее трёх выводов и способный усиливать мощность.
Классификация транзисторов производится по следующим признакам:
1. По материалу полупроводника – обычно германиевые или кремниевые;
2. По типу проводимости областей (только биполярные транзисторы): с прямой проводимостью (p-n-p - структура) или с обратной проводимостью (n-p-n - структура);
3. По принципу действия транзисторы подразделяются на биполярные и полевые (униполярные);
4. По частотным свойствам;
НЧ (<3 МГц); СрЧ (3/30 МГц); ВЧ и СВЧ (>30 МГц);
5. По мощности. Маломощные транзисторы ММ (<0,3 Вт), средней мощности СрМ (0,3/3Вт), мощные (>3 Вт).
Устройство биполярных транзисторов. Основой биполярного транзистора является кристалл полупроводника p-типа или n-типа проводимости, который также как и вывод от него называется базой.
Диффузией примеси или сплавлением с двух сторон от базы образуются области с противоположным типом проводимости, нежели база.
Область, имеющая бoльшую площадь p-n перехода, и вывод от неё называют коллектором.
Область, имеющая меньшую площадь p-n перехода, и вывод от неё называют эмиттером.
p-n переход между коллектором и базой называют коллекторным переходом, а между эмиттером и базой – эмиттерным переходом.
Направление стрелки в транзисторе показывает направление протекающего тока. Основной особенностью устройства биполярных транзисторов является неравномерность концентрации основных носителей зарядов в эмиттере, базе и коллекторе. В эмиттере концентрация носителей заряда максимальная. В коллекторе – несколько меньше, чем в эмиттере. В базе – во много раз меньше, чем в эмиттере и коллекторе.
Схемы включения биполярных транзисторов
Схемы включения транзисторов получили своё название в зависимости от того, какой из выводов транзисторов будет являться общим для входной и выходной цепи.
1) Схема включения с общей базой ОБ:
Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:
- коэффициент усиления по току Iвых/Iвх (для схемы с общей базой Iвых/Iвх=Iк/Iэ=?[?<1])
- входное сопротивление Rвхб=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.
Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и составляет десятки Ом, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора. Недостатки схемы с общей базой:
- Схема не усиливает ток ? <1
- Малое входное сопротивление
- Два разных источника напряжения для питания.
Достоинства – хорошие температурные и частотные свойства.
2) Схема включения с общим эмиттером ОЭ:
Эта схема является наиболее распространённой, так как она даёт наибольшее усиление по мощности.
Достоинства схемы с общим эмиттером:
- Большой коэффициент усиления по току
- Бoльшее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление
- Для питания схемы требуются два однополярных источника, что позволяет на практике обходиться одним источником питания.
Недостатки: худшие, чем у схемы с общей базой, температурные и частотные свойства. Однако за счёт преимуществ схема с ОЭ применяется наиболее часто.
3) Схема включения с общим коллектором ОК:
В схеме с ОК коллектор является общей точкой входа и выхода, поскольку источники питания Еб и Ек всегда шунтированы конденсаторами большой ёмкости и для переменного тока могут считаться короткозамкнутыми. Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. с. очень сильна отрицательная обратная связь.
Характеристики:
1. Приращение тока коллектора пропорционально приращению тока базы.
2. Ток коллектора почти не зависит от напряжения на коллекторе.
3. Напряжение на базе не зависит от напряжения на коллекторе и слабо зависит от тока базы.