энциклопедия киповца

Биполярный транзистор — это усилительный полупроводниковый прибор, состоящий из трех слоев полупроводника с чередующимися типами проводимости (n-p-n или p-n-p), которые образуют два взаимосвязанных p-n перехода.

Средний слой биполярного транзистора называется базой, а крайние — эмиттером и коллектором. При изготовлении транзистора эмиттер легируют более сильно, чем коллектор (содержание примесей в эмиттере выше, чем в коллекторе), чтобы содержание свободных носителей заряда в эмиттере было выше.

Обозначение:

Направление стрелки эмиттера показывает направление тока в транзисторе (у p-n-p транзистора основным переносчиком заряда служат положительно заряженные дырки, поэтому направление тока совпадает с направлением движения зарядов, а у n-p-n транзистора основным переносчиком заряда служат электроны, поэтому направление тока противоположно движению зарядов).

Рассмотрим работу биполярного транзистора на примере транзистора n-p-n типа.

Если приложить к базе положительное, относительно эмиттера напряжение, то эмиттерный p-n переход будет включен в прямом направлении и электроны начнут дрейфовать из эмиттера в базу (потечет ток). Если к коллектору приложено положительное, относительно базы напряжение, то к коллекторному p-n переходу будет приложено обратное напряжение и электрическое поле коллектора будет выталкивать из этого p-n перехода все электроны в сторону коллектора. Но база транзистора очень тонкая, поэтому обе области p-n перехода пересекаются, из-за чего большинство электронов, прошедших в базу из эмиттера захватываются полем коллектора и уносятся к коллектору. В базе остаются и рекомбинируют с дырками лишь незначительное число электронов, т.

е. ток базы получается во много раз меньше тока коллектора.

Получается, что ток эмиттера разделяется на ток базы и ток коллектора, причем ток коллектора во много раз больше тока базы.

I_э=I_к+I_б

Если каким-либо образом незначительно изменять ток базы, то ток коллектора будет изменяться очень сильно. Благодаря этому свойству транзистор можно использовать как усилительный элемент.

Коэффициент, который показывает — во сколько раз изменится ток коллектора при изменении тока базы называется коэффициентом усиления тока базы и для каждого транзистора является постоянной величиной. 

коэффициент усиления тока базы: b=DI_к/DI_б»I_к/I_б

На практике пользуются также коэффициентом передачи эмиттерного тока, который равен отношению тока коллектора к току эмиттера.

коэффициент передачи эмиттерного тока: a=DI_к/DI_э»I_к/I_э

Коэффициент усиления тока базы и коэффициент передачи эмиттерного тока связаны между собой:

Учитывая, что I_э=I_к+I_б, можно записать a=I_к/(I_к+I_б)=bI_б/(bI_б+I_б)=b/(b+1)

Существуют 3 схемы включения транзисторов:

1) схема с общей базой

2) схема с общим эмиттером

3) схема с общим коллектором

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине “Общая электротехника и электроника”, страница 11

Электротехника \ Общая электротехника и электроника

Решение:

Ширина перехода при обратном смещении увеличивается

где U – приложенное напряжение, N_д – концентрация примесей в высокоомном слое (базе).

При напряжении U_кб = 30 В можно пренебречь контактной разностью потенциалов и тогда увеличение ширины перехода будет равняться ширине базы (до прокола базы). Тогда

59. У кремниевого сплавного p-n-p транзистора ширина базы w = 1 мкм, удельное сопротивление базы r_б = 5*10^-3 Ом*м,  удельное сопротивление коллектора значительно меньше. Вычислить напряжение прокола базы.

60. Сплавной транзистор типа p-n-p включен в схему, изображенную на рисунке:

Определить коллекторный ток, если известно, что коэффициент передачи тока эмиттера a = 0,98; обратный ток коллекторного перехода I

кб0 = 10 мкА (при разомкнутом выводе эмиттера).

Решение:

Воспользуемся известным соотношением для токов транзистора в активном режиме

Поскольку цепь базы разорвана, то I_к = I_э. Следовательно

Этот ток обозначается символом I_кэ0 и называется обратным током коллектор – эмиттер при разомкнутом выводе базы.

Подставляя числовые значения, получим:

Этот ток в (1+b) раз больше обратного тока коллектора I_кб0 (при разомкнутом выводе эмиттера). Большое значение тока I_кэ0 снижает устойчивость работы транзистора в схеме с ОЭ и может привести к тепловому пробою. Поэтому при эксплуатации транзисторов не допускается отключение и разрыв цепи базы при наличии напряжения на других электродах.

Кроме того, здесь дан простой и точный способ измерения коэффициента передачи тока эмиттера a. Сначала надо измерить ток коллекторного перехода I_кб0 (включая батарею между коллектором и базой так, чтобы коллекторный переход был смещен в обратном направлении), а затем измерить коллекторный ток I

кэ0, как показано на рисунке. Величина

61. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, ток коллектора I_к = 1 мА, ток базы I_б = 20 мкА, обратный ток коллектора                I_кб0 = 10^-8 А. Определить коэффициенты передачи по постоянному току a, b и обратный ток коллектора I_кэ0.

62. Пользуясь схемой замещения Эберса- Молла для транзистора, включенного по схеме ОБ установить зависимость между собственными параметрами и параметрами системы h.

Решение:

Преобразуем исходную модель для исходного сигнала

в схему для режима короткого замыкания на входе, так как параметры

 и  определяется при  

Через параллельное соединение

Приложение

Параметры полупроводниковых материалов

Параметр	Ge	Si	GaAs
Плотность, кг/м3 Атомная масса Плотность атомов, м-3 Диэлектрическая проницаемость Эффективная масса                электронов                       дырок Ширина запрещённой зоны, эВ Подвижность электронов м2/В*с                                 дырок Собственная концентрация носителей, м-3 Собственное удельное сопротивление, Ом*м Коэффициент диффузии, м2/с                  электронов                         дырок	5,32*103 72,6 4,4*1028 16 0,12 0,28 0,72 0,39 0,19 2,5*1019 0,68 9,9*10-3 4,7*10-3	2,33*103 28,1 51028 12 0,26 0,49 1,12 0,14 0,05 1016 2*103 1,3*10-3 1,3*10-3	11 0,07 0,5 1,4 1,1 0,045 1,5*1015 4*106 29*10-3 1,2*10-3

Физические постоянные

Заряд электрона q = 1,6*10^-19 К

Масса свободного электрона m = 9*10^-31 кг

Постоянная Планка h = 6,62*10^-34 Дж*с = 4,14*10^-15 эВ*с

Постоянная Больцмана k = 1,38*10^-23 Дж/град = 0,862*10^-4 эВ/град

Диэлектрическая проницаемость вакуума e₀ = 8,86*10^-12 Ф/м

Скачать файл

Что такое ток коллектора?

`;

Промышленность

Факт проверен

Алексис В.

Дата последнего изменения: 13 ноября 2022 г.

Ток коллектора упоминается при определении выходного тока от транзистора к клемме коллектора транзистора. Ток коллектора, наряду с током базы, представляет собой произведение энергии, вырабатываемой через эмиттерную цепь, которая делится при генерации тока базы через транзистор. Только часть выходящего тока является током базы, а оставшаяся часть считается током коллектора. Ток коллектора всегда напрямую зависит от величины тока базы с начала цепи.

Если транзистор в цепи создает ток коллектора величиной 0,03 ампера, это свидетельствует о том, что конкретный транзистор в цепи действует как проводник с прямым напряжением смещения. Это напряжение смещения прикладывается к току базы, поэтому протекает достаточное количество тока базы, чтобы заставить транзистор создавать достаточные токи коллектора. В цепи постоянного тока токи коллектора основаны, по большей части, на базовом постоянном токе, который приложен к цепи, и на амплитуде конкретного транзистора в этой цепи.

Ток в цепи постоянного тока напрямую не влияет на определенный ток коллектора. Подается постоянное напряжение, которое вызывает генерацию токов коллектора. Затем напряжение постоянного тока проходит через цепь и прикладывается к току базы от транзистора схемы. Однако важно отметить, что просто потому, что транзистор расположен в цепи, в которой напряжение коллектора наряду с током базы измеряется на уровне 0,03 ампера, это не означает, что сам ток коллектора будет ограничен до 0,03 ампера или ниже. .

Если на базу транзистора подается какой-либо сигнал питания переменного тока, ток базы будет изменяться в соответствии с амплитудой сигнала питания переменного тока. Это напрямую повлияет на ток коллектора, подняв его выше и опустив ниже 0,03 ампера. В этих условиях транзистор в схеме стал бы усилителем.

Если в цепь не подается сигнал питания переменного тока, а коллектор транзистора напрямую подключен к сигналу питания постоянного тока, устраняя любой сигнал переменного тока путем пропускания его на землю, то в цепи не может существовать сигнал переменного тока. Даже в этом случае ток коллектора по-прежнему определяется в соответствии с постоянным током базы, подаваемым на транзистор. Оно упадет до нуля, если базовое напряжение на транзисторе также не создает базовый ток.

Вам также может понравиться

Рекомендуется

КАК ПОКАЗАНО НА:

Детали работы транзистора

Детали работы транзистора

Транзистор в цепи будет находиться в одном из трех состояний Отсечка (отсутствие тока коллектора), полезно для работы переключателя. В активной области (некоторый ток коллектора, более десятых долей вольт выше эмиттера), полезно для приложений усилителя При насыщении (коллектор на несколько десятых вольта выше эмиттера), большой ток полезен для «включающих» приложений. Линия нагрузки транзистора Характеристические кривые

Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники

Гиперфизика***** Конденсированные вещества R Ступица

Вернуться

Напряжение база-эмиттер V BE можно рассматривать как управляющую переменную, определяющую работу транзистора. Ток коллектора связан с этим напряжением соотношением Эберса-Молля (иногда называемым уравнением Шокли): где T = абсолютная температура k = постоянная Больцмана e = заряд электрона Ток насыщения характерен для конкретного транзистора (параметр, который сам по себе зависит от температуры). Эта зависимость стабильна в широком диапазоне напряжений и токов. Еще одним полезным соотношением является I C =βI B где β можно назвать коэффициентом усиления по току. Значение β не очень надежен, так как зависит от I C , V CE , и температура.

Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники Ссылки Horowitz & Hill 901:28 сек. 2.10 Floyd Электронные устройства, Приложение B

Гиперфизика ***** Конденсированный веществ Вернуться Вот некоторые полезные «эмпирические правила», которые помогают понять работу транзистора (от Horowitz & Hill): Напряжение база-эмиттер V BE около 0,6 В «включит» диод база-эмиттер, и это напряжение изменится очень незначительно, Увеличение напряжения база-эмиттер V BE примерно на 60 мВ увеличит ток коллектора I C примерно в 10 раз. Эффективное последовательное сопротивление эмиттера по переменному току составляет около 25/I C Ом. Напряжение база-эмиттер В BE зависит от температуры и уменьшается примерно на 2,1 мВ/Кл Напряжение база-эмиттер В BE незначительно зависит от напряжения коллектор-эмиттер В CE при постоянном токе коллектора I C : ΔV BE ≈ -0,001ΔV CE . Кривая напряжения база-эмиттер Index Reference Horowitz & Hill Sec 2.10 Концепции полупроводников Полупроводники для электроники   Matter6 **4 HyperdenPhysics40070 R Ступица Вернуться Подробнее о транзисторных участках Индекс Полупроводниковые концепции Полупроводники для электроники Справочник Симпсон CH 5 Гиперфизика ***** СОДЕРЖАНИЕ. Гиперфизика *****.0071 Вернуться Транзисторное действие Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники  1111 HyperPhysics***** Конденсированные вещества R Ступица Вернуться Нормальная работа транзистора приводит к возникновению тока между коллектором и эмиттером, который составляет около 99% от общего тока. Показаны обычные символы, используемые для выражения отношений тока транзистора. Пропорциональность β может принимать значения в диапазоне от 20 до 200 и не является константой даже для данного транзистора. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника