Б3 (Шпоры к экзамену по элтеху (теория))

3 Биполярный транзистор , структура. Принцип работы в усилительном режиме, основные характеристики

Биполярным транзистором называют полупроводниковый электропреобразовательный прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности, пригодный для усиления электрической мощности.

В биполярных транзисторах ток определяется движением носителей заряда двух типов: электронов и дырок (отсюда их название — биполяр­ные транзисторы). В биполярных транзисторах с помощью трехслойной полупроводниковой структуры из полупроводников различной электро­проводности создаются два p-n-перехода с чередующимися типами элек­тропроводности. Таким образом, биполярные транзисторы по своей структуре могут быть подразделены на два типа: р-п-р и п-р-п

Один из крайних слоев с высокой концентрацией примесей, а следовательно, и основных носителей заряда называют эмиттером, он главным образом и создает ток транзистора. Другой крайний слой с не4 сколько меньшей концентрацией основных носителей заряда называется коллектором и служит для приема носителей заряда, поступающих из 1 эмиттера. Между эмиттером и коллектором находится база — тонкий! слой полупроводника, обедненного носителями заряда, с помощью которого осуществляются необходимые смещения обоих p-n-переходов и через который существует сквозной ток от эмиттера к коллектору. Между коллектором и базой приложено относительно высокое обратное напряжение 1 (рис.2.11). При отсутствии эмиттерного тока /_э небольшой обратным ток /_ко через закрытый коллекторный переход обусловлен движением только неосновных носителей заряда (для транзистора типа n-p-n) это движение дырок из коллектора в базу и электронов из базы в коллектор). Ток /_ко не зависит от тока эмиттера, но существенно! зависит от температуры и с ее повышением возрастает.. При подаче на переход база-эмиттер прямого напряжения U_ЭБ от источника питания возникает эмитгерный ток /_э, основные носители заряда — электроны преодолевают переход и попадают в базу. База выполнена из обедненного носителями заряда р- полупроводника и для нее электроны являются неосновными носителями заряда. По­павшие в область базы электроны частично рекомбинируют с дыр­ками базы. Но поскольку толщина базы небольшая и концентрация дырок в базе низкая, рекомбинируют лишь немногие электроны, об­разуя базовый ток /_Б. Большинство же электронов, попав в ускоряю­щее электрическое поле вблизи коллекторного р-и-перехода, втягива­ются в коллектор, свободно проходя через закрытый p-n-переход. Эта составляющая коллекторного тока мало зависит от напряжения на коллекторном p-n-переходе, т.е. при наличии электрического поля все электроны, за исключением рекомбинировавших, попадают в коллек­тор. Очевидно, что ток коллектора всегда меньше тока эмиттера на значение тока базы и практически равен току эмиттера.

Связь между приращениями эмиттерного и коллекторного токов характеризуется коэффициентом передачи тока

Для современных биполярных транзисторов а =0,9 ч- 0,995. При /э * 0 коллекторный ток транзистора

1 Однополупериодный выпрямитель с емкостным фильтром. Схема, принцип действия, анализ временных зависимостей.

Однополупериодный выпрямитель состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого последовательно подсоединены диод VD и нагрузочный резистор Я_н.

Для упрощения анализа работы выпрямителей трансформатор и диод считают идеальными, т.е. принимают следующие допущения: у трансформатора активное сопротивление обмоток, а у диода прямое сопротивление равны нулю; обратное сопротивление диода равно бесконечности; в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния. При таких допущениях с подключением первичной обмотки тран­сформатора к сети переменного синусоидального напряжения во вторичной обмотке будет наводиться синусоидальная ЭДС.

Работу выпрямителя удобно рассматривать с помощью временных диаграмм (рис 5.2,6) В первый полупериод, т.е. в интервале вhмени 0 –T/2, когда потенциал точки а выше потенциала точки b, диод открыт и в нем появляется ток i_a, а в нагрузочном резисторе ток iн причем i_a= iн Падение напряжения на диоде и_а = 0. В интерва времени Т/2 -Т диод закрыт, ток i_a и ток в нагрузочном резисторе отсутствует, а к запертому диоду прикладывается обратное напряжение U2,т.е. Ua=U2 и его максимальное значение U обр мах _с= V2U₂

Этот тип фильтров относится к однозвенным фильтрам. Емкостной фильтр Сф включают параллельно нагрузочному резистору R_H (рис.5.8,а). Работу емкостного фильтра удобно рассматривать с помощью временных диаграмм, изображенных на рис 5.8,в. В интервал времени t1-t2 конденсатор через открытый диод VD заряжается до амплитудного значения напряжения U2, так как в этот период напряжение U2 >и_с. В это время ток ia=ic+iн . В интервал времени t2-t3, когда напряжение U2 становится меньше напряжения на конденсаторе иc диод будет закрыт, а конденсатор станет разряжаться на нагрузочный резистор R_H, заполняя разрядным током паузу в нагрузочном токе ;_н, которая имеется в однополупериодном| выпрямителе в отсутствие фильтра. В этот интервал времени напряжение на резисторе R_H снижается до некоторого значения, соответствующего моменту времени t₃, при котором напряжение U₂ в положительный полупериод становится равным напряжению на конденсаторе U_с. После этого диод вновь открывается, конденсатор Сф начинает заряжаться и процессы зарядки и разрядки конденсатора повторяются.