8.Полупроводниковые транзисторы. Классификация. Биполярные транзисторы. Основные параметры

Все полупроводниковые транзисторы делятся на две группы: биполярные и униполярные (полевые) транзисторы. Основное отличие заключается в том, что биполярные транзисторы управляются током, а полевые – напряжением (электрическим полем).

Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами. Биполярные транзисторы различаются по структуре. Существуют биполярные транзисторы типа “p-n-p” и “n-p-n”. Транзисторы имеют три вывода: эмиттер (Э), базу (Б) и кол­лектор (К). В биполярных транзисторах типа “n-p-n” подключается к коллектору, а в транзисторах “p-n-p” – к эмиттеру.

Транзисторы также подразделяются по мощности, частоте и дру­гим признакам.

Принцип действия биполярного транзистора основан на исполь­зовании физических процессов, происходящих при переносе основных носителей электрических зарядов из эмиттерной области в коллектор­ную через базу.

Важнейшими параметрами, характеризующими качество транзистора, являются дифференциальный коэффициент передачи тока из эмиттера в коллектор — a и дифференциальный коэффициент передачи тока из базы в коллектор — b.

Основными параметрами, характеризующими транзистор как активный нелинейный четырехполюсник являются:

• коэффициент усиления по току ,

• коэффициент усиления по напряжению ,

• коэффициент усиления по мощности ,

• входное сопротивление ,

• выходное сопротивление .

Обычно транзисторы включаются в электрическую схему таким образом, чтобы один из его электродов был входным, второй выходным, а третий общий для входа и выхода

Биполярные транзисторы классифицируются по двум парамет­рам: по мощности и по частотным свойствам. По мощности они подраз­деляются на маломощные, средней мощности и мощные; по частотным свойствам — на низкочастотные, средней частоты, вы­сокой частоты и сверхвысокой частоты.

Маркировка биполярных транзисторов предусматривает шесть символов.

Классификация транзисторов

Мощность	Частота
	НЧ	СЧ	ВЧ
Малой мощности	КТ1…	КТ2…	КТ3…
Средней мощности	КТ4…	КТ5…	КТ6…
Мощные	КТ7…	КТ8…	КТ9…

Например: КТ315А – транзистор, биполярный, высокочастотный, малой мощности, широкого применения, группа А.

2Т935А – транзистор, биполярный, высокочастотный, специального применения, большой мощности, группа А.

Существует три основные схемы включения транзисторов. При этом один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Надо помнить, что под входом (выходом) понимают точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение. Основные схемы включения называются схемами с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Схема с общим эмиттером (ОЭ). Такая схема изображена на рисунке 1. Во всех книжках написано, что эта схема является наиболее распространненой, т. к. дает наибольшее усиление по мощности.

Рис. 1 — Схема включения транзистора с общим эмиттером

Услительные свойства транзистора характеризует один из главных его параметров — статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току ?.

Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, его определяют в режиме без нагрузки (R_к = 0). Численно он равен:

при U_к-э = const

Этот коэффициент бывает равен десяткам или сотням, но реальный коэффициент k_i всегда меньше, чем ?, т. к. при включении нагрузки ток коллектора уменьшается.

Коэффициент усиления каскада по напряжению k_u равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным является перемнное напряжение u

б-э, а выходным — перемнное напряжение на резисторе, или что то же самое, напряжение коллектор-эмиттер. Напряжение база-эмиттер не превышает десятых долей вольта, а выходное достигает едениц и десятков вольт (при достаточном сопротивлении нагрузки и напряжении источника E₂). Отсюда вытекает, что коэффициент усиления каскада по мощности равен сотням, тысячам, а иногда десяткам тысяч.

Важной характеристикой является входное сопротивление R

вх, которое определяется по закону Ома:

и составляет обычно от сотен Ом до едениц килоом. Входное сопротивление транзистора при включении по схеме ОЭ, как видно, получается сравнительно небольшим, что является существенным недостатком. Важно также отметить, что каскад по схеме ОЭ переворачивает фазу напряжения на 180°

К достоинствам схемы ОЭ можно отнести удобство питания ее от одного источника, поскольку на базу и коллектор подаются питающие напряжения одного знака. К недостаткам относят худшие частотные и температурные свойства (например,в сравнении со схемой ОБ). С повышением частоты усиление в схеме ОЭ снижается. К тому же, каскад по схеме ОЭ при усилении вносит значительные искажения.

Схема с общей базой (ОБ). Схема ОБ изображена на рисунке 2.

Рис. 2 — Схема включения транзистора с общей базой

Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Применяется она не так часто, как схема ОЭ.

Коэффициент усиления по току схемы ОБ всегда немного меньше еденицы:

т. к. ток коллектора всегда лишь немного меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ обозначается ? и определяется:

при u_к-б = const

Этот коэффициент всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем лучше транзистор. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ. Входное сопротивление схемы ОБ в десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. Кроме того, при усилении схема ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ.

Схема с общим коллектором (ОК). Схема включения с общим коллектором показана на рисунке 3. Такая схема чаще называется эмиттерным повторителем.

Рис. 3 — Схема включения транзистора с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме ОЭ. Коэффициент усиления по напряжению приближается к единице, но всегда меньше ее. В итоге коэффициент усиления по мощности примерно равен k_i, т. е. нескольким десяткам.

В схеме ОК фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Входное сопротивление схемы ОК довольно высокое (десятки килоом), а выходное — сравнительно небольшое. Это является немаловажным достоинством схемы.

4. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ | Электротехника

Импульсные устройства

7 лет назад

admin

Свойства p-n-перехода можно использовать для создания усилителя электрических колебаний. Электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, пригодный для усиления мощности электрических сигналов и имеющий три или более выводов, называют транзистором.

Термин «транзистор» происходит от комбинации английских слов transfer of resistor, что в переводе означает «преобразователь сопротивления».

Действие транзистора основано на управлении движением носителей зарядов в полупроводниковом кристалле.

По принципу действия транзисторы делят на два основных класса: биполярные и полевые (униполярные). В биполярных транзисторах физические процессы определяются движением носителей заряда обоих знаков – основных и неосновных. В полевых (униполярных) транзисторах, используется движение носителей одного знака (основных носителей).

Транзисторы различают:

по мощности:

1) малой мощности	Pдоп < 0,3 В т;
2) средней мощности	0,3 < Pдоп < 1,5 Вт;
3) транзисторы большой мощности	Pдоп > 1,5 Вт;

по граничной частоте пропускания

1) низкочастотные	fгр < 3 МГц
2) средней частоты	3 < fгр < 30 МГц
3) высокой частоты	30 < fгр < 300 МГц
4) СВЧ транзисторы	fгр > 300 МГц

Маркировка транзисторов состоит из шести символов:

· первый символ (буква) обозначает материал;

· второй символ (буква П или Т) обозначает: П – полевой, Т – биполярный;

· третий символ (цифра) характеризует транзисторы по частоте и по мощности:

1 – малой мощности, низкой частоты;

2 – малой мощности, средней частоты;

3 – малой мощности, высокой частоты;

4 – средней мощности, низкой частоты;

5 – средней мощности, средней частоты;

6 – средней мощности, высокой частоты;

7 – большой мощности, низкой частоты;

8 – большой мощности, средней частоты;

9 – большой мощности, высокой частоты;

· четвертый и пятый символы (цифры) обозначают номер разработки;

· шестой символ (буква) обозначает параметры, не являющиеся классификационными.

Вам также может понравиться

Transistors — Semiconductor Engineering

Центр знаний

Базовый строительный блок для аналоговых и цифровых схем.

Транзистор является основным строительным блоком как для аналоговых, так и для цифровых схем. Изготовленный из полупроводникового материала транзистор представляет собой небольшое устройство, которое усиливает, контролирует или переключает электрические сигналы. Каждый транзистор имеет три вывода, называемые эмиттером (исток), коллектором (сток) и базой (затвор).

Первые транзисторы были изобретены в 1948 от Bell Labs как способ улучшить ламповые усилители, используемые в телефонных и ранних компьютерных системах. В 1958 году были изобретены первые интегральные схемы. (Дополнительную информацию об изобретении транзистора и интегральных схем см. в Музее компьютерной истории.) Транзистор превратился из дискретного устройства, которое используется до сих пор, в нечто, выгравированное на интегральной схеме. Сегодня на передовых чипах выгравированы миллиарды транзисторов.

Биполярный переходной транзистор (BJT) имеет конфигурацию NPN или PNP. В NPN P — это база, а N — эмиттер и коллектор. В конфигурации PNP N является базой, а Ps — эмиттером и коллектором.

В полевом транзисторе (FET) на затвор подается напряжение, которое создает электрическое поле, изменяющее ток между истоком и стоком. Полевые транзисторы сначала были спроектированы как планарные, где управление затвором осуществляется с одной стороны. В траншейных полевых транзисторах ворота контролируют канал с трех сторон. Два основных типа полевых транзисторов — это JFET (полевые транзисторы с переходом) и MOSFET (полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник).

Рис. 1: Плоские и траншейные слои матрицы MOSFET. Источник: Инфинеон

Когда МОП-транзистор включается, конденсатор затвора прикладывает к каналу электрическое поле, создавая инверсионный слой. Это позволяет неосновным носителям (дырки в pFET, электроны в nFET) течь между истоком и стоком. Когда транзистор закрыт, емкости нет: энергетические барьеры между истоком, стоком и каналом препятствуют протеканию тока. По мере того, как транзисторы сжимаются, плотность электрического поля, необходимая для создания инверсионного слоя, увеличивается, поэтому емкость затвора должна увеличиваться. В определенной степени это достигается за счет уменьшения толщины диэлектрика затвора. Однако, поскольку толщина диэлектрика затвора уменьшается до нескольких нанометров, квантово-механические эффекты позволяют носителям туннелировать через него, увеличивая утечку затвора и в конечном итоге замыкая транзистор.

Кремниевые транзисторы уже столкнулись с этой проблемой, что привело к появлению диэлектрических материалов с высоким значением k. По мере увеличения диэлектрической проницаемости (k) такая же емкость достигается при более толстом физическом слое. Конструкторы могут свести к минимуму утечку, получая при этом необходимый электростатический контроль.

В ближайшей перспективе дорожная карта передовых чипов выглядит достаточно ясной. Ожидается, что чипы, основанные на современных технологиях finFET и плоского полностью обедненного кремния на изоляторе (FDSOI), будут уменьшены до 10-нм узла. Но тогда дорожная карта CMOS становится туманной на 7 нм и выше.

Промышленность изучает ряд транзисторов-кандидатов следующего поколения. Например, на 7 нм ведущим претендентом является высокомобильный finFET, в каналах которого используются материалы III-V для повышения мобильности. Подвижность электронов современных finFET на основе кремния ухудшается на длине волны 7 нм. Материалы германия (Ge) и III-V обладают более высокой способностью к переносу электронов, что обеспечивает более высокие скорости переключения. По мнению экспертов, первые finFET III-V, вероятно, будут состоять из Ge в PFET. Затем finFET III-V следующего поколения могут состоять из Ge для PFET и арсенида индия-галлия (InGaAs) для NFET.

На 5-нанометровом техпроцессе две технологии — полевой транзистор с универсальным затвором и туннельный полевой транзистор (TFET) — занимают незначительное место. Считающийся совершенным КМОП-устройством с точки зрения электростатики, гейт-все вокруг представляет собой устройство, в котором затвор размещается на всех четырех сторонах канала. Ворота контролируют канал со всех четырех сторон. Напротив, TFET представляют собой транзисторы с крутым подпороговым наклоном, предназначенные для приложений с низким энергопотреблением.

 

Рис. 2: Архитектура CFET. Источник: Coventor, исследовательская компания Lam 9.0018

 

Рис. 3. Сравнение планарных транзисторов с finFET и универсальных затворов Источник: Lam Research

Рис. Источник: Lam Research

 

 

Источник: FMC

 

Источник: imec

Нанолисты, или, в более общем смысле, полевые транзисторы со сквозным затвором, знаменуют собой следующий большой сдвиг в транзисторных структурах на самых передовых узлах.

Транзисторы NPN — Транзисторы PNP

Широкий ассортимент биполярных транзисторов NPN, PNP и комплементарных транзисторов, включая транзисторы с низким напряжением V _CE(sat).

Войдите в свою учетную запись onsemi, чтобы увидеть ваши любимые сохраненных фильтров .

Зарегистрируйтесь сейчас

—

Аудиочастотный усилитель с низким содержанием NOISE

ESBC Power Transistor

Силиконовый транзистор ESBC

Эпитаксиальный кремниевый транзистор

General Proce

General Pulty

Высокая текущая цепь

Высокая скорость высокая скорость

Высокая скорость

Высокая скорость

High Speeding High Speeding Speeding High Speatming High Speatming High Speatming High Speatming 9000.

Быстродействующий высоковольтный силовой транзистор

Высоковольтный быстродействующий силовой транзистор

Высоковольтный быстродействующий транзистор

Высоковольтный высокоскоростной силовой импульсный транзистор

Высоковольтный кремниевый транзистор

Высоковольтный режим переключения

Высоковольтный импульсный маломощный импульсный регулятор

Высоковольтный силовой транзистор

Высоковольтный транзистор

Линейный режим

Переключение средней мощности

9000 Транзистор с низким уровнем насыщения

Низкий уровень напряжения _CE(sat)

Транзистор с низким уровнем насыщения

Кремниевый транзистор

Кремниевый транзистор

Один

Тройной диффузированный планарный кремниевый транзистор

Значение диапазона инвертирования

Значение диапазона инвертирования

Значение диапазона инвертирования

Значение диапазона

.

Инвертировать значение диапазона

Инвертировать значение диапазона

Инвертировать значение диапазона

Инвертировать значение диапазона

Загрузка…

Последние поставки

Низкий v _{CE (SAT)}

Подробнее

Последние поставки

Низкий v _{CE (SAT)}

SC-59-3 / CP-3

Подробнее

Active

Low v V v V-3

. _{CE (SAT)}

SC-70 / MCP3

Подробнее

Active

Low v _{CE (SAT)}

SOT-623 / SSFP

Подробнее

Active

Общие

2

. ТО-204-2

Подробнее

Active

Общая цель

TO-204-2

Подробнее

устаревшая

Общая цель

TO-204-2

Подробнее

Последние поставки

Цель

TO -204-1000 3 2

Подробнее

Устаревший

ТО-18-3

Подробнее

Последние поставки

Общего назначения

ТО-204-2

Подробнее 2

Подробнее0003

Общая цель

TO-204-2

Подробнее

Active

Общая цель

TO-204-2

Подробнее

Установленные

Общая цель

Подробнее

Active

Общее целое. Назначение

ТО-92-3,

ТО-92-3 LF

Подробнее

Устарело

Общего назначения

Подробнее

Активный 0

Общего назначения

0002 0,625,

1,5

TO-92-3 LF,

TO-92-3

Подробнее

устаревшие

Общая цель

Подробнее

На устарете

Общая цель

. Active

Общая цель

TO-92-3 LF,

TO-92-3

Подробнее

Загрузка …

ПРИНТЕРСКИЙ ВЕРСИЯ

PDF Формат

Format

CSV Format

Close Search

Группы продуктов:

1292

┗

Детали для заказа:

2699

Приветствую вас!

Я ваш дружелюбный помощник по веб-сайтам, и я был создан, чтобы помочь вам ориентироваться на нашем веб-сайте и показать вам наши полезные функции. Я постараюсь найти то, что вам нужно!

Приятного посещения.

Фильтры

Если вы хотите удалить какой-либо фильтр, нажмите X рядом с ним.