Е.А. Москатов - Электронная техника, страница 5

Стр. 29Микросплавные ВЧ диоды имеют бóльшую барьерную ёмкость, чем точечные, и для того,чтобы их можно было использовать на высоких частотах, вблизи p-n перехода понижают концентрацию акцепторной и донорной примеси.pp-n-nРис. 57Понижение концентрации примеси приводит к увеличению ширины p-n перехода, следовательно, к уменьшению барьерной ёмкости:  о  Sp  nСб Х3) СВЧ диоды. На СВЧ используются диоды Шоттки и диоды с p-n переходом, площадь которого значительно меньше, чем у точечных.FР ис.

58Заострённая вольфрамовая проволока в виде пружины прижимается к базе с определённымусилием, за счёт чего образуется очень малой площади p-n переход.Биполярные транзисторыУстройство, классификация и принципдействия биполярных транзисторов1)2)3)1)Классификация и маркировка транзисторовУстройство биполярных транзисторовПринцип действия биполярных транзисторовКлассификация и маркировка транзисторов. Транзистором называется полупроводниковый преобразовательный прибор, имеющий не менее трёх выводов и способный усиливать мощность. Классификация транзисторов производится по следующим признакам:По материалу полупроводника – обычно германиевые или кремниевые;По типу проводимости областей (только биполярные транзисторы): с прямой проводимостью (p-n-p - структура) или с обратной проводимостью (n-p-n - структура);По принципу действия транзисторы подразделяются на биполярные и полевые (униполярные);По частотным свойствам;НЧ (<3 МГц);СрЧ (3÷30 МГц);ВЧ и СВЧ (>30 МГц);Е.

А. Москатов. Стр. 30 По мощности. Маломощные транзисторы ММ (<0,3 Вт), средней мощности СрМ (0,3÷3Вт), мощные (>3 Вт).Маркировка.Г Т - 313 АК П - 103 ЛI II - III IVРис. 59I – материал полупроводника: Г – германий, К – кремний.II – тип транзистора по принципу действия: Т – биполярные, П – полевые.III – три или четыре цифры – группа транзисторов по электрическим параметрам. Первая цифра показывает частотные свойства и мощность транзистора в соответствии с ниже приведённой таблицей.Таблица 1P\fММ <0,3 ВтСрМ 0,3÷3 ВтМ >3 Вт<3 МГц НЧ1473 – 30 МГц СрЧ258>30 МГц ВЧ и СВЧ369IV – модификация транзистора в 3-й группе.2) Устройство биполярных транзисторов.

Основой биполярного транзистора является кристалл полупроводника p-типа или n-типа проводимости, который также как и вывод отнего называется базой.Диффузией примеси или сплавлением с двух сторон от базы образуются области с противоположным типом проводимости, нежели база.n-p-nКnp-n-pnЭКpppЭn-p-nКБp-n-pКБЭЭnББРис. 60Рис. 61Область, имеющая бóльшую 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. Основнойособенностью устройства биполярных транзисторов является неравномерность концентрацииосновных носителей зарядов в эмиттере, базе и коллекторе.

В эмиттере концентрация носителей заряда максимальная. В коллекторе – несколько меньше, чем в эмиттере. В базе – вомного раз меньше, чем в эмиттере и коллекторе (рисунок 62).ЭБКР ис. 62Е. А. Москатов. Стр. 313) Принцип действия биполярных транзисторов. При работе транзистора в усилительномрежиме эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт. Это достигается соответствующим включением источников питания.Iэ-Э-Uвхn+--p-IбЕэК+БnIкRнЕкРис. 63Так как эмиттерный переход открыт, то через него будет протекать ток эмиттера, вызванныйпереходом электронов из эмиттера в базу и переходом дырок из базы в эмиттер. Следовательно, ток эмиттера будет иметь две составляющие – электронную и дырочную.

Эффективностьэмиттера оценивается коэффициентом инжекции:Iэ.п(0,999)=IэIэ = Iэ.п. + Iэ.р.Инжекцией зарядов называется переход носителей зарядов из области, где они были основными в область, где они становятся неосновными. В базе электроны рекомбинируют, а их концентрация в базе пополняется от «+» источника Еэ, за счёт чего в цепи базы будет протекатьочень малый ток. Оставшиеся электроны, не успевшие рекомбинировать в базе, под ускоряющим действием поля закрытого коллекторного перехода как неосновные носители будут переходить в коллектор, образуя ток коллектора.

Переход носителей зарядов из области, где онибыли не основными, в область, где они становятся основными, называется экстракцией зарядов. Степень рекомбинации носителей зарядов в базе оценивается коэффициентом переходаносителей зарядов δ:Iк.п.Iэ.п.Основное соотношение токов в транзисторе:Iэ = Iк + IбIэ.п.

 Iк .п Iк.п.  Iэ  Iэ.п.Iэα – коэффициент передачи тока транзистора или коэффициент усиления по току:Iк = α ∙ IэДырки из коллектора как неосновные носители зарядов будут переходить в базу, образуяобратный ток коллектора Iкбо.Iк = α ∙ Iэ + IкбоИз трёх выводов транзистора на один подаётся входной сигнал, со второго – снимается выходной сигнал, а третий вывод является общим для входной и выходной цепи. Таким образом,рассмотренная выше схема получила название схемы с общей базой.IэVT1 IкUвхRнЕэIбЕкРис. 64Iвх = IэIвых = IкЕ. А.

Москатов. Стр. 32Uвх = UбэUвых = UбкНапряжение в транзисторных схемах обозначается двумя индексами в зависимости от того,между какими выводами транзистора эти напряжения измеряются.IэT  IэIэIэoРис. 65tТак как все токи и напряжения в транзисторе, помимо постоянной составляющей имеют ещёи переменную составляющую, то её можно представить как приращение постоянной составляющей и при определении любых параметров схемы пользоваться либо переменной составляющей токов и напряжений, либо приращением постоянной составляющей.IкIэ , Iк ,= Iэгде Iк, Iэ – переменные составляющие коллекторного и эмиттерного тока,ΔIк, ΔIэ – постоянные составляющие.=Схемы включениябиполярных транзисторовСхемы 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 ОБ2) Схема включения с общим эмиттером ОЭ3) Схема включения с общим коллектором ОК4) Усилительные свойства биполярного транзистора.1) Схема включения с общей базой (смотрите рисунок 64).

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:- коэффициент усиления по току Iвых/Iвх (для схемы с общей базой Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<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 α<1 Малое входное сопротивление Два разных источника напряжения для питания.Достоинства – хорошие температурные и частотные свойства.2) Схема включения с общим эмиттером. Эта схема, изображенная на рисунке 66, является наиболее распространённой, так как она даёт наибольшее усиление по мощности.Е. А. Москатов. Стр.

33VT1RнUвхIвыхIвхЕбЕкРис. 66Iвх = IбIвых = IкUвх = UбэUвых = Uкэβ = Iвых / Iвх = Iк / Iб (n: 10÷100)Rвх.э = Uвх / Iвх = Uбэ / Iб [Ом] (n: 100÷1000)Коэффициент усиления по току такого каскада представляет собой отношение амплитуд (илидействующих значений) выходного и входного переменного тока, то есть переменных составляющих токов коллектора и базы.

Поскольку ток коллектора в десятки раз больше токабазы, то коэффициент усиления по току составляет десятки единиц.Коэффициент усиления каскада по напряжению равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным является переменноенапряжение база - эмиттер Uбэ, а выходным - переменное напряжение на резисторе нагрузкиRн или, что то же самое, между коллектором и эмиттером - Uкэ:Напряжение база - эмиттер не превышает десятых долей вольта, а выходное напряжение придостаточном сопротивлении резистора нагрузки и напряжении источника Ек достигает единиц, а в некоторых случаях и десятков вольт. Поэтому коэффициент усиления каскада понапряжению имеет значение от десятков до сотен.

Отсюда следует, что коэффициент усиления каскада по мощности получается равным сотням, или тысячам, или даже десяткам тысяч. Этот коэффициент представляет собой отношение выходной мощности к входной. Каждая из этих мощностей определяется половиной произведения амплитуд соответствующих токов и напряжений. Входное сопротивление схемы с общим эмиттером мало (от 100 до 1000Ом). Каскад по схеме ОЭ при усилении переворачивает фазу напряжения, т. е.