Федосеева - Основы электроники и микроэлектроники (989598), страница 22
Текст из файла (страница 22)
1.55, б, в. Более широкое распространение получили ОПТ с базами и-тяпа нз-за того, что у ннх основными носнтелямн заряда являются электроны, имеющие большую подвижность, чем дырки. Рассмотрим принцип действкя однопереходного транзистора. Если между базами подать от источника Еа постоянное напряжение порядка 1Π— 30 В плюсом к базе Бт (рнс. 1.56, а), а на эмнттер не подавать напряжение, то межбазовое напряжение ( а!ах распределится вдоль пластины по линейному закону. Через пластину от Бх к Б, потечет небольшой ток второй базы 1ах, так как межбазовое сопротнвленне гаа высокоомной кремниевой пластины велнко (4 — 12 кОм). Прн этом межбазовое напряжение делится между областями первой н второй базы пропорцнонально нх сопротивлениям нлн длинам 1! н 1,; чаще всего 1! ~ (х.
На сопротивлении первой базы, т. е. на области пластины от края р-и перехода до вывода Б1, создается внутреннее падение напряжения (41 (рис. !.56,6). Оно составляет определенную часть межбазового напряжения (4нм и, следовательно, прямо пропорционально ему. Если от внешнего источника подать напряжение (4„на эмиттер относительно вывода первой базы Бь то на р-и переходе будет действовать напряжение, равное разности потенциалов р-слоя и и-слоя по обе стороны р-и перехода, т.
е. разности внешнего напряжения на эмиттере и внутреннего падения напряжения на области первой базы: (4ы — (4,. Отсюда следует, что при любом отрицательном напряжении на эмиттере, а также при положительном, но по величине меньшем, чем (4ы на р-а переходе действует обратное напряжение и через эмиттер протекает очень малый ток; ОПТ закрыт. По мере увеличения положительного напряжения на эмнттере наступает момент, когда оно становится равным внутреннему падению напряжения на первой базе: (4м = (4о а обратное напряжение на р-я переходе и обратный ток эмиттера — равными нулю. Это соответствует моменту открывания р-и перехода.
Напряжение на эмиттере, равное внутреннему падению напряжения на первой базе, называют пороговым напряжением (/.,0. (40 = (4м = (4,. Очевидно, что пороговое напряжение зависит от межбазового (4~м, пропорционально которому изменяется (4о Превышение порогового напряжения приводит к перемене полярности напряжения на р-а переходе с обратной на прямую. Действие прямого напряжения вызывает инжекцию дырок из' эмиттера в базу и прохождение через р-и переход прямого тока эмиттера 4.
Дырки, перешедшие через р-и переход, совершают диффузионное и дрейфовое движение в электрическом поле в основном в направлении к выводу первой базы Б,. Инжекция дырок в область первой базы, где они становятся неосновными носителями заряда, уменьшает ее сопротивление. С ростом тока эмиттера сопротивление базы уменьшается.
После открывания р-и перехода сначала ток эмиттера очень мал и растет медленно с увеличением напряжения эмиттера (4м, поэтому уменьшение сопротивления гм еще незначительно. Но постепенно с увеличением (4м рост тока эмиттера и инжекция дырок в базу становятся все интенсивнее, а уменьшение сопротивления базы — все существеннее. При некотором критическом значении тока эмиттера накопление дырок в первой базе приводит к резкому снижению ее сопротивления и заметному уменьшению падения напряжения (4~ на нем. В результате снижается потенциальный барьер на р-и переходе, что способствует дополнительной инжекции дырок 100 в базу и дальнейшему росту тока эмиттера.
Процесс нарастает лавинообразно, поэтому дальнейший рост тока эмиттера сопровождается уменьшением напряжения между эмиттером и базой. Такой режим соответствует отрицательному дифференциальному сопротивлению прибора и носит название активного режима. Момент перехода к активному режиму соответствует переходу ОПТ из закрытого состояния в открытое, т. е. включению одно- переходного транзистора. Напряжение и ток эмиттера в момент включения'называют напряжением включения (4„, и током включения 4,. Ток включения ОПТ составляет обычно единицы микроампер, а напряжение включения пропорционально межбазовому напряжению. Процессы, происходящие в однопереходном транзисторе в активном режиме, сложнее рассмотренных. Дело в том, что рост тока эмиттера и снижение напряжения (4~ влияют не только на процессы в эмиттерном переходе и в области первой базы, но и на ток в межбазовой цепи.
Поскольку инжекция дырок в первую базу уменьшает ее сопротивление, то уменьшается и общее сопротивление между невыпрямляющими контактами Б~ и Бь Это в свою очередь увеличивает ток 4э в пластине между Б0 и Б1 и падение напряжения в области второй базы. Следствие этого — дополнительное снижение напряжения (4ь еще большее повышение прямого напряжения на р-и переходе и еще больший рост тока эмиттера при одновременном уменьшении эмиттерного напряжения. Когда произойдет насыщение слоя первой базы дырками, его сопротивление перестанет уменьшаться; дальнейший рост тока эмиттера будет происходить при условии повышения приложенного к нему напряжения.
Этот режим называют режимом яасыи!ения. В режиме насыщения однопереходный транзистор находится в открытом состоянии. Он работает как диод в прямом направлении н имеет положительное сопротивление; рост тока эмиттера 4 происходит при увеличении напряжения эмиттера (4м.
Сопротивление эмиттер — база в открытом состоянии мало и составляет десятки ом, ток эмиттера сравнительно велик — десятки миллиампер, а напряжение между эмиттером и базой невелико — единицы вольт. !.1.2. Вольт-амперная характеристика ОПТ Процессы, происходящие прн включении однопереходного транзистора, отражаются его эмиттерной вольт-амперной характеристикой, называемой иначе входной характеристикой. Эмитгериая вольт-амперяая характеристика ОПТ (рис.
!.57) представляет собой зависимость тока эмиттера 4 от напряжения !0! между эмиттером и первой базой (1,е! при постоянном межбазовом напряжении: 1, = ДК„) при Гуе!ьт = сопз1. Если ко второй базе Бт не подключен источник питания (Гуе„т = О), то эмиттерная вольт-амперная характеристика ОПТ представляет собой вольт-амперную характеристику р-и перехода в прямом направлении (пунктирная кривая). При некотором постоянном межбазовом напряжении с плюсом на базе Бт ее 1 Рис.
!.Вт. Эмиттернаи вольт-ампериан характеристика однопереходного транзистора ОПТ вЂ” переход в открытое состояние. Этой точке соответствуют напряжение включения (уькх н ток включения 1нхь Участок 3 — активная область, соответствующая активному режиму: ток эмиттера возрастает, а напряжение на эмиттере при этом уменьшается. Эта область характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением, которое сначала велико, а затем постепенно уменьшается до нуля в точке В, чтобы на следующем участке перейти в положительное. Участок 4 отражает работу ОГ!Т в открытом состоянии. В соответствии с режимом насьпцения, характеризующим открытое состояние, его называют областью насыи(ения.
В этом режиме ОПТ работает так же, как прибор с положительным сопротивлением малой величины: ток эмиттера значительно увеличивается прн небольшом увеличении напряжения эмиттера. При уменьшении тока в открытом состоянии до некоторого значения, называемого током выключения 1„,„„, ОПТ переходит в закрытое состояние. Семейство эмиттерных характеристик однопереходного транзистора может быть снято при разных постоянных значениях межбазового напряжения. Чем больше это значение, тем болыпе напряжение включения; вся характеристика больше сдвигается вправо, а участок '3 отрицательного сопротивления, соответственно, располагается выше.
характер существенно изменяется, и она напоминает вольтамперную характеристику тиристора с двумя устойчивыми состояниями — закрытым и открытым, между которыми имеется неустойчивое состояние — с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Рассмотрим участки характеристики, соответствующие этим состояниям. При отрицательном напряжении эмиттера относительно первой базы К„и при положительном, не превышающем порогового значения Ко, р-и переход закрыт; через него протекает малый обратный ток 1,„а, (участок 1). Этот ток откладывают на графике вниз от горизонтальной оси, так как направление его противоположно рабочему прямому току (1, (О). Эту область работы ОПТ называют областью отсечки.
При Кы ~ Ко р-и переход открывается (точка А); через него начинает проходить прямой ток эмиттера (1, ) О). Однако этот ток еще очень мал; он растет постепенно с ростом 11,м. Дифференциальное сопротивление на этом участке положительное, но ОПТ остается закрытым (участок 2). Эту область ОПТ называют промежуточной. В соответствии с описанными процессами в точке Б при накоплении дырок в области первой базы происходит включение 102 1.7.3. Параметры и типы ОПТ Свойства одиопереходных транзисторов, отраженные на вольт-амперной характеристике, позволяют применять их в схемах генераторов импульсов и линейно изменяющихся напряжений, в качестве ключевых устройств в системах автоматики, в преобразователях сигналов. Наиболыпее распространение получили ОПТ в схемах управления тиристорами.
На рис. !.58 представлен двухтранзисторный аналог одно- переходного транзистора, который иллюстрирует работу ОПТ. Это два биполярных транзистора с разными типами электроБв Рнс. !.ЗВ. Лвухтрагь знсторнмй аналог ОПТ 1пэ В~Ох Контрольные вопросы а Норпус нтну пв вв э проводностн: Т, р-и-р-типа и Тх п-р-п-типа, включенных так, что коллектор первого соединен с базой второго, а коллектор второго — с базой первого. При этом эмиттером Э эквивалентного ОПТ является эмиттер транзистора Ты первой базой Б,— эмиттер транзистора Тэ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
