PDF-лекции (1128548), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Основныминосителями в Э являются электроны, а подвижность электронов больше, чем подвижностьдырок в несколько раз. Именно за счет быстродействия они более предпочтительны.Обозначение:Транзисторы npn типа обозначаютсяТранзисторы pnp типа обозначаютсяСтрелочка всегда направлена от дырок к электронам и указывает направлениепротекающего тока.К биполярному транзистору некоторым образом можно подключать внешнеенапряжение. Здесь могут реализоваться несколько режимов работы.Режимы работы б/п транзисторовКаждый из p-n переходов может быть включен как в прямом, так и в обратномнаправлении.Если оба перехода подключены в обратном направленииЭто так называемый режим отсечки. В этом случае течет очень маленький ток.Режим насыщения реализуется, если оба перехода включены в прямомнаправлении.В данном случае запирающий слой отсутствует, течет большой ток.Активный режим (режим усиления).IК-Б-0 совсем маленький ток.Этот режим включения представляет особый интерес.IЭ – ток Э.UБЭ–напряжение между Б и Э.Мизерными изменениями входного сигнала мы добиваемся того, что изменениетока происходит в достаточно большом диапазоне.
Это ключевой момент в работетранзистора.Следующий ключевой момент: Подавляющее число электронов, которыеинжектируются в результате подачи этого сигнала на переход Э-Б, не успеврекомбинировать, напрямик попадают в К и образуют коллекторный ток. В Э электроныявляются основными носителями. Поскольку слой Б очень тонкий они оказываются вблизиколлекторного перехода. Для Б они являются не основными носителями.
Поле запертогоперехода оказывается ускоряющим для электронов. Электроны, попав в поле ускоряющегонапряжения, начинают образовывать ток.Схема с общей Б.RН – сопротивление нагрузки (большое). Ток, который протечет через К пройдет через этосопротивление. На этом сопротивлении возникнет падение напряжения. Мы можемпомерить этот сигнал. С помощью слабого входного сигнала мы добились того, что насопротивлении выделился большой сигнал, который должен примерно повторять формувходного сигнала. На этом основан принцип усиления сигнала по напряжению.Электроны текут в одну сторону, ток течет в другую сторону. Электронный ток Эпрактически полностью попадают в К.
Ток К очень близок к току Э, и только небольшаячасть тока Э образует ток Б.– коэффициент передачи эмиттерного тока (есть транзисторы, у которых эти показателихуже).Практически весь эмиттерный ток обусловлен инжекцией электронов из Э в Б, и потом в К.Обратный ток дырок из Б практически отсутствует потому, что концентрация примесиразная. Э – сильно легированная часть транзистора, Б – слабо легированная частьтранзистора.3 стандартных схемы включения биполярного транзистораСхема включения с общей Б.Электрод Б соединяется через источник питания и с Э, и с К.-активный режим включения npn транзистора.Т.е отсутствует усиление по току.Каждая электронная схема характеризуется входным сопротивлением. Это оченьсущественный момент потому, что, когда мы соединяем какие-то электронные каскадымежду собой, обязательно входное сопротивление следующего каскада должно бытьсогласовано с выходным сопротивлением предыдущего каскада.Напряжение предыдущего каскада перераспределяется между выходным и входнымсопротивлением.По определению– дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода (составляет взависимости от режима включения от десятков Ом до десятков кОм, при номальномрежиме работы это будут десятки Ом, т.е.
это очень маленькое сопротивление).Сопротивление Э близко к 0 потому, что концентрация носителей высокая.Схема с общей Б не дает усиление по току и имеет маленькое входноесопротивление.Схема с общим Э.В данном случаеОбратим внимание на соотношение тока Э к току Б– коэффициент передачи тока Б.Входное сопротивление схемы с общим Э в β раз больше входного сопротивлениясхемы с общей Б.Коэффициент усиления по токуСхема с общим К.В данном случае Э, через сопротивление нагрузки и Б через входную цепь соединенынепосредственно с К.Напряжение на открытом p-n переходе Б – Э очень маленькое.Усиления по напряжению в схеме с общим К нет.Такое включение называется эмиттерным повторителем.По определениюRH может быть довольно большим сопротивлением.Схема с общим К характеризуется отсутствием усиления по напряжению и оченьбольшим входным сопротивлением. По этой причине ее очень часто используют длясогласования каскадов между собой. Если у какого-то каскада маленькое входноесопротивление перед ним ставится эмиттерный повторитель.
Он не вредит напряжению, асопротивление увеличивает значительно.Простейший усилитель напряжения.Схема с общим Э. pnp транзистор.Е – напряжение источника питания.Нужно выбрать условия так, чтобы рабочая точка приходилась примерно насередину рабочей нагрузочной прямой.Когда на вход ничего не подаетсяПереход Э – Б должен быть открыт, т.е ток через преход Э – Б должен бытьдостаточно большим, т.к. дифференциальное сопротивление тем меньше, чем больше ток.Чтобы правильно выбрать рабочуу точку, нужно подобрать правильноесоотношение напряжения питания и сопротивления нагрузки.IK0– средний коллекторный ток (можно найти в справочнике).
Для обычных маломощныхтранзисторов это порядка 0,1 мА. Если течет такой ток, то сопротивление перехода Э – Бдовольно маленькое.Если мы добились того, что рабочая точка попадает в середину нагрузочной прямой,мы подаем маленькое напряжение сигнала, и этому маленькому напряжению сигналасоответствует на характеристике конкретный диапазон токов. Входной сигнал небольшойамплитуды соответствует большой амплитуде изменения тока. Большая амплитудаизменения тока соответствует довольно большому диапазону изменения напряжения навыходе. Т.е. с помощью маленького сигнала мы управляем большим сигналом.Коэффициент усиления по напряжению:Нарпимер: Е = 5 В., формула 28 порядка 1 мА. Получается RK примерно 2,5 кОм,RЭК – 25 Ом. Такая схема будет усиливать по напряжению в тысячу раз.Реальная схема сложней этой схемы.RKIБUвыхIKIЭRЭДопустим в К стоит 2,5кОм, а в Э 250 Ом.
Коэффициент усиления будет равен 10. Он будетменьше, но зато он будет определяться только номиналами этих сопротивлений, которыеможно задавать достаточно точно.Ключевой режим и быстродействие б/п транзисторовТранзисторный ключ – устройство, которое при подаче на него резкого перепадасигнала в выходной цепи также дает достаточно резкий перепад сигнала. В данном случаеидет речь о другом режиме работы транзистора. Нас не интересует коэффициент усиления.Это является важной задачей как в слаботочной электронике, для формированияпоследовательности сигналов, так и для аналоговой электроники.Простейший транзисторный ключПодаем прямоугольный сигнал, на выходе тоже получаем прямоугольный сигнал.Полевые транзисторыУниполярные транзистроры.Полевой транзистор с управляющим переходом и каналом p типаПолевые транзисторы были предложены где-то в 30-е г.г..
Были реализованы позжеб/п.Между затвором, истоком и стоком может подаваться определенное напряжение.Подаем переменное напряжение так, что n-p переход включен в обратном направлении.Ширина запирающего слоя начинает меняться. Соответственно меняется ширина канала.Ширина объединенного слоя увеличивается, а ширина канала, который может проводитьток, уменьшается. Соответственно изменяется проводимость.
Таким образом, с помощьюмаленького сигнала меняем проводимость транзистора. Если подать слишком большоенапряжение, ширина запирающего слоя может перекрыть весь канал, и транзисторперейдет в режим отсечки.Все основные закономерности похоже на те, что имеют место в случае б/птранзистора, но принцип работы другой.Есть объединенный слой. Поэтому такой транзистор будет характеризоватьсябарьерной емкостью, так же как б/п транзистор. Диффузионной емкости тут не будет,поскольку нет инжекции.Для полевого транзистора также могут быть выделены схемы включения с общимистоком (эквивалентно схеме с общим Э), с общим затвором (эквивалентно схеме с общейБ), с общим стоком (эквивалентно схеме с общим К).Полевые транзисторы с изолированным затворомПринцип его работы примерно такой же.
Отличие: благодаря изолятору входноесопротивление очень большое. Это очень ценное свойство.МДП транзистор со встроенным каналомЕсли UЗИ > 0, то канал обедняется. При некотором напряжении отсечки практически вседырки из канала уходят в подложку.Обозначение на схеме транзистора со встроенным каналомНа подложку тоже может подаваться определенное напряжение.
Обычно подложкасоединяется с истоком.МДП транзистор с индуцированным каналомПри достаточно хорошо выбранном напряжении появляется довольно большойпроводящий слой дырок.Применение для Флэш-памятиНужно устройство, в котором информация может храниться достаточно долго.При подаче на управляющий затвор положительного напряжения происходиттуннелирование электронов из сильно легированной области через слой оксида кремния наплавающий затвор, происходит запись. Для считывания подаем на затвор положительноенапряжение (оно меньше, чем требуется для записи) и одновременно проверяемнапряжение между истоком и затвором.
Если есть напряжение, значит нет ничего, если нет- значит есть запись. Для стирания информации подаем отрицательный импульс на затвор.Приборы с зарядовой связьюВ данном случае прибор с зарядовой связью – двухмерная (может быть одномерная)матрица. Например, в цифровых фотокамерах для получения изображения.Затворы через два на третий между собой объединены в линии. В результате приложения кзатвору напряжения создается потенциальная яма. В ней скапливаются электроны. за счетконфигурации поля они никуда не могут от туда деться.Как считать электроны?Пусть начальное распределение напряжения на затворахВ момент времени t2 меняем конфигурацию поля.
На второй затвор подаем напряжениееще более сильное, чем на первом затворе. За счет того, что эти потенциальные ямынаходятся очень близко, заряд переходят на одну позицию. В момент времени t3 мысчитали заряд. И т.д. Таким образом, мы двигаем заряд и считываем его последовательно.За определенное число циклов мы считаем всю информацию. Заряд в потенциальной ямеобразуется при освещении светом или каким-то электрическим путем. На этом строятсякамеры.Аналоговая и цифровая обработкасигналовВсе физические величины по сути дела являются аналоговыми. Когда мы говоримоб аналоговой величине, мы говорим, во-первых, о том, что сигнал непрерывно меняется вовремени и, во-вторых, о том, что сигнал может принимать любое значение (целое,рациональное, иррациональное). Еще до того как был создан компьютер, люди моглипроводить вполне определенные математические операции с аналоговым сигналом.Из всех физических аналоговых величин (это может быть температура,освещенность, напряжение, напряженность электрического поля) можно выделить одну,например, напряжение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
