Биполярные транзисторы
1.3. Биполярные транзисторы.
Структура и обозначение n-p-n транзистора Структура и обозначение p-n-p транзистора
Значения напряжений в p-n-p и n-p-n противоположны. База достаточно тонкая, так что большая часть электронов (в n-p-n) или дырок (в p-n-p), вылетающих с эмиттера под действием напряжения Uкэ, попадает на коллектор, образуя ток Iк. Величина этого тока сильно зависит от напряжения между базой и эмиттером Uбэ и от тока Iб, причем Iк>>Iб, DIк>>DIб. Поэтому основное свойство биполярного транзистора – усиление тока.
IК≈βIбаза
β≈10÷100 - коэффициент усиления
Статические ВАХ транзисторов (для n-p-n).
Входная ВАХ Iб(Uбэ) похожа на ВАХ диода, однако несколько изменятся под влиянием коллекторного напряжения Uкэ.
Выходная ВАХ Iк(Uкэ) зависит от напряжения на базе Uбэ или тока базы Iб и имеет две области:
1. 0<Uк-э<Uб-э-U* - область насыщения
2. Uб-э>U* - активная область, Uк-э>Uб-э –U0* здесь Iк слабо зависит от Uкэ I к≈βI база
Передаточная (проходная) ВАХ получается из входной и выходной ВАХ в активной области, где Iк ≈ βIбаза
Параметры ВАХ.
Семейство ВАХ можно записать в виде двух функций двух переменных:
Uб-э=Uб-э(Iб , Uк-э)
I к=(I б ,Uк-э)
В окрестности рабочей точки Iбо,Iко ,Uбэо, Uкэо их можно представить прямыми, касательными к ВАХ (линеаризовать), вводя малые отклонения iб, iк, uб-э, uк-э от рабочей точки.
I б=I бо+i б
I к=I ко+i к
Uб-э=U(б-э)о+u б-э
Uк-э=U(к-э)о+u к-э
Рабочая точка устанавливается приложенными к транзистору постоянными напряжениями, малые отклонения определяются переменным током и напряжением.
Разложение в ряд Тейлора в линейном приближении:
Физические параметры ВАХ вводятся как производные вблизи рабочей точки.
- сопротивление база-эмиттер (до 2 кОм, обычно сотни Ом)
– коэффициент обратного влияния коллекторного напряжения на базовое напряжение (~ 0,01÷0,1)
- коэффициент усиления тока β (~ 10÷100)
- выходная проводимость к-э, rк-э – сопротивление коллектор эмиттер, ~ 10 кОм
Получаем линеаризованные ВАХ:
Таким образом, вблизи рабочей точки ВАХ биполярного транзистора можно описать четырьмя параметрами. Они характеризуют законы прохождения через транзистор переменного напряжения u и тока i при условии, что их величина достаточно мала, так что можно линеаризовать ВАХ.
"9 Однокристальные микро-ЭВМ" - тут тоже много полезного для Вас.
Вместо этих четырёх параметров можно использовать другие, зависящие от них параметры. Часто используется крутизна проходной характеристики, связанная с β и rбэ:
(~ 1 См=)
Коэффициент передачи эмиттерного тока α определяется как:
(~0,9÷0.99)
Здесь учтено, что
Кроме указанных основных параметров для более точного описания транзистора учитывают также объёмное сопротивление базы, ёмкости p-n переходов и другие физические характеристики, что даёт возможность построить достаточно точные модели транзисторов для компьютерного моделирования электронных цепей и микросхем.