Полупроводниковые приборы

взаимодействующих p-n переходов.
БТ являются основными приборами современной твердотельной электроники.
Основные параметры:
Диапазон

токов от мкА до сотен Ампер.
Диапазон напряжений от единиц Вольт до 2 кВ.
Частота от пост. тока до 5 ГГц.
Область применения:
усилители,
переключатели,
генераторы.
Транзистор может быть включен по схемам с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). При этом один из выводов транзистора является общим для входной и выходной цепи.
Входная цепь – цепь источника сигнала, выходная – цепь нагрузки, в которой выделяется усиленная мощность.

открыт, а коллекторный - закрыт;
режим отсечки – когда оба

перехода закрыты;
режим насыщения – когда оба перехода открыты;
инверсный режим – когда эмиттерный переход закрыт, а коллекторный – открыт.
В активном режиме транзистор работает как линейный (в первом приближении) усилитель малого переменного сигнала.
Если же транзистор используется как электронный ключ, запертому состоянию ключа соответствует режим отсечки, а открытому состоянию – режим насыщения.

как происходит усиление сигнала постоянного тока. Для этого будем полагать

величину переменного сигнала V вх~ = 0. А меняться будет только величина смещения ЕЭ во входной цепи (это и будет входное напряжение).
Выходным током при этом является ток эмиттера JЭ. Выходным напряжением является напряжение на нагрузке Vн , а выходным током – ток коллектора JК . В таком случае мощность входного сигнала Pвх = JЭ ⋅ ЕЭ , а мощность выходного сигнала Pвых = Jк ⋅ Vк .

называть коэффициентом передачи токa, который

для схемы с ОБ обозначается α (или h 21Б ) и является одним из основных параметров транзистора. Коэффициент передачи тока α очень мало отличается от 1 в меньшую сторону и составляет для современных приборов (0.95÷0.999).

на эмиттерном pn-переходе, снижает потенциальный барьер для основных носителей, обеспечивая

инжекцию дырок в базу транзистора. Встречная инжекция электронов из базы в эмиттер из-за резкой асимметрии эмиттерного перехода (область эмиттера легирована намного сильнее области базы) очень мала.
База легирована однородно, дырки в базе перемещаются только вследствие диффузии. Дырки в базе – неосновные носители и в течение времени жизни они могут диффундировать в любом направлении в среднем на диффузионную длину Lp .
Поскольку толщина активной базы WБ много меньше Lp , то дырки в своем движении обязательно подтекают либо к эмиттерному, либо к коллекторному переходам. Полем переходов эти дырки выбрасываются из базы либо в коллектор, либо в эмиттер.
Та часть дырок, которая возвращается в эмиттер, не дает вклада ни в ток эмиттера, ни, тем более, в ток коллектора. Те же дырки, что собрались коллекторным переходом, обеспечивают вклад и в ток эмиттера, и в ток коллектора.
В процессе перемещения носителей от вывода эмиттера до вывода коллектора часть дырок рекомбинирует с электронами, поступающими в основном из базового вывода транзисторов

по схеме с ОЭ от работы по схеме с ОБ

заключается в том, что происходит также значительное усиление по току:

Процессы возникающие при работе транзистора в режиме ОЭ
Электроны в базе оказываются в потенциальной яме, т.е. они отделены энергетическим барьером от эмиттера и от коллектора.
Свободный вход-выход электронов осуществляется только через омический контакт к базе.
Осуществим на входе режим генератора тока (JБ – const). Это означает, что в каждую единицу времени в базу поступает фиксированная порция электронов.
За единицу времени примем время пролета дырок через активную базу (τпрол ). Поступающую за это время в базу порцию электронов обозначим Δn1 .

поступает Δn1 электронов, которые заряжают базу отрицательно.
Компенсация этого заряда

может происходить либо за счет ухода этих электронов в эмиттере через понизившийся потенциальный барьер, либо за счет прихода в базу из эмиттера дырок (или и то и другое).
Однако, благодаря тому, что эмиттер легирован много сильнее базы, реализуется второй вариант. Таким образом, в базу из эмиттера поступает порция дырок Δp1 = Δn1 . Избыточные электронно-дырочные пары диффундируют от эмиттера к коллектору и через время пролета все дырки оказываются в коллекторе.
Таким образом, коллекторный ток появляется с определенной задержкой (≈τ прол ) после подачи базового тока и в первый момент равен базовому току. Однако дырки ушли в коллектор, а электроны остались в базе.
К этому времени в базу поступает следующая порция электронов Δn1 , и количество электронов в базе (в первом приближении) удваивается.
Следовательно, из эмиттера в базу должно поступать вдвое больше дырок, которые опять через время пролета соберутся коллектором и так далее.
Идет накопление в базе избыточных электронов и ток дырок растет со временем. Если бы отсутствовали процессы рекомбинации в базе, то процесс накопления электронов (и, следовательно, рост коллекторного тока) продолжался бы непрерывно.
Однако, при прохождении базы часть дырок рекомбинирует. Когда количество рекомбинирующих дырок за время пролета будет равно количеству поступающих в базу электронов Δn1 процесс стабилизируется.

положительный потенциал, чем эмиттер.
Цепи база-эмиттер и база коллектор работают как

диоды.
Каждый транзистор характеризуется максимальными значениями Iк, Iэ и Uкэ.
Если правила 1-4 соблюдены, то Iк пропорционален Iб.
Значение коэффициента усиления транзистора по току может быть от 50 до 250.
В работающем транзисторе напряжение на базе больше напряжения на эмиттере на 0,6 В.
Ток коллектора мало зависит от напряжения на коллекторе

случае).
Когда напряжение коллектор-эмиттер становится равным около 0,2 В, ток в

коллекторной цепи перестает зависеть от базового.
Иногда в цепь база-эмиттер подключают дополнительное сопротивление около 10 к, для точной установки нуля на базе при отключенном выключателе.
Подача большего тока на базу позволяет избежать следующих проблем:
Коэффициент усиления транзистора может изменяться в определенных пределах.
При небольшых напряжениях между коллектором и базой уменьшается коэффициент усиления.