Главное


Исследование биполярного транзистора в статическом режиме

Биполярным транзистором называют трёхслойную полупроводниковую структуру с чередующимися типом проводимости областей, созданную в едином кристалле и образующую два встречно включённых взаимодействующих p -n переходов (рис. 1.). Взаимодействие переходов обеспечивается тем, что они расположены достаточно близко друг от друга - на расстоянии, меньшем диффузионной длины носителей зарядов. Транзистор электропреобразовательный полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены явлениями переноса зарядов в твёрдом теле (явления инжекции и экстракции неосновных носителей) усиления, генерирования и преобразования сигналов.

Рис. 1. Структура биполярного транзистора и их условно - графическое изображение (УГО)

Термин «транзистор» происходит от комбинации английских слов transfer of resistor, что в переводе означает «преобразователь сопротивления». Термин «биполярный» означает, что в этом транзисторе используются подвижные носители обоих знаков - электроны и дырки (в отличие от полевых транзисторов, в которых используется только один тип носителей).

Таким образом, транзистор представляет собой полупроводниковый кристалл, в котором две крайние области с однотипной электропроводностью разделены областью противоположной электропроводности. В зависимости от электропроводности этих трёх областей различают транзисторы n-p-n и p-n-p типов, УГО которых проиллюстрированы на рис. 1. Принцип действия обоих типов транзисторов одинаков.

Структура транзистора. В реальных транзисторах площади p-n переходов существенно различаются. Переход n1+-p имеет гораздо меньшую площадь, чем n2-p. Кроме того, в транзисторах наблюдается и асимметрия в концентрации примесей. Один из крайних слоёв (на рисунке слой n1+) легирован (имеет концентрацию примесей) значительно сильнее, чем слой n2. Средний слой транзистора называют базой, крайний сильно легированный слой меньшей площади(n1+) называют эмиттером, а слой с большей площадью, но легированный меньше эмиттера(n2)- коллектором. Нужно сказать, что слой базы легирован ещё меньше, чем слой коллектора. Таким образом, транзистор является асимметричным прибором.

Рабочей (активной) областью транзистора является область, расположенная под донной частью эмиттерного перехода (на рис.1. эта область не заштрихована). Остальные (заштрихованные) участки структуры являются пассивными, т.е. в известной мере паразитными. Пассивные области можно в первом приближении моделировать резисторами, подключёнными к рабочим слоям базы и коллектора (рис.2.).

Рис. 2. Структура транзистора

На рис.3.2. активная область транзистора показана в горизонтальном положении. Здесь же показаны места подключения резисторов rб и rкк, характеризующих пассивные участки. Эмиттерному - высоколегированному слою присвоен верхний индекс «+». Структура, показанная на этом рисунке, служит основой при анализе работы транзисторов.

Взаимодействие между эмиттерным и коллекторным переходами обеспечивается малой шириной базы. У современных транзисторов она обычно не превышает 1мкм, тогда как диффузионная длина пробега L лежит в пределах 5-10мкм. Основные свойства транзистора определяются процессами в базе. Если база однородная, то движение носителей в ней чисто диффузионное. Если же база неоднородная, то в ней, как известно, есть внутреннее электрическое поле, и тогда движение носителей будет комбинированным: диффузия сочетается с дрейфом. Транзистор с однородной базой называют бездрейфовым (или диффузионным), а с неоднородной - дрейфовым. Последние имеют в настоящее время наибольшее распространение в интегральных схемах.

    Другие статьи по теме

    Характеристики сигналов в каналах связи
    Беспроводные сети. Беспроводная Ethernet. Существует несколько технологий беспроводных сетей, использующих как радио-, так и инфракрасные волны. Эти технологии существуют уже несколько лет ...

    Блокинг-генераторы
    Блокинг-генератором называется однокаскадный усилитель, охваченный глубокой обратной связью с помощью трансформатора. Он может работать в автоколебательном, ждущем режиме и в режимах син ...

    Усилитель мощности переменного сигнала
    Темой курсовой работы является разработка усилителя мощности переменного сигнала. Усилитель имеет дифференциальный вход, бестрансформаторный выход и плавную регулировку усиления от «0» д ...

    www.domen.ru © 2018