TRANZYSTORY

TRANsfer reSISTOR - element transformujący rezystancję.

Tranzystory bipolarne (TB) - wykorzystują dwa rodzaje nośników (ze względu na ich polarność czyli znak przenoszonego ładunku elektrycznego).

Stawiamy hipotezę: TB jest sterowanym źródłem prądowym (tzn. źródłem o stałej wydajności prądowej czyli o nieskończenie dużej rezystancji wewnętrznej).

Żródłem prądowym ale o ustalonej wydajności (niesterowanym) jest złącze p-n spolaryzowane zaporowo:

Jak można wpływać na prąd wsteczny złącza? Jedną z możliwości przedstawiono na rysunku:

2. Nośniki można doprowadzać (wstrzykiwać) z zewnątrz, np. z sąsiedniego złącza n-p spolaryzowanego w kierunku przewodzenia:

Źródło prądu I_R w postaci złącza (p-n) spolaryzowanego zaporowo sterowane prądem nośników większościowych I_F z sąsiedniego złącza (n-p) spolaryzowanego w kierunku przewodzenia ma strukturę jak na rysunku:

TRANZYSTOR BIPOLARNY WARSTWOWY

Przestrzenny rozkład koncentracji domieszek w bazie może być równomierny (tranzystor z jednorodną bazą - dyfuzyjny) lub nierównomierny (tranzystor z niejednorodną bazą - dryftowy).

Symbole graficzne TB:

Tranzystor jest elementem trójkońcówkowym, gdy traktujemy go jako czwórnik (element czterokońcówkowy) jedną końcówkę ma wspólną dla wejścia i wyjścia ⇒ istnieje sześć kombinacji połączeń ale tylko trzy zapewniają wzmocnienie mocy sygnału (te, dla których baza jest jedną z końcówek wejściowych), są to:

Podane trzy układy różnią się właściwościami: wartością wzmocnienia, szerokością pasma przenoszenia, rezystancją wejściową i wyjściową.

Jeżeli TB wykorzystywany jest do liniowego wzmacniania sygnału (bez zniekształceń), to złącze E-B powinno być spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze B-C w kierunku zaporowym - jest to tzw. polaryzacja normalna.

Przy polaryzacji normalnej pomiędzy potencjałami elektrod zachodzą relacje:

dla tranzystora p-n-p ⇒ U_E > U_B > U_C

dla tranzystora n-p-n ⇒ U_C > U_B > U_E

Opis działania TB n-p-n w zakresie normalnym:

1. Elektrony są wstrzykiwane z emitera do bazy (prąd emitera) pod wpływem napięcia U_BE doprowadzonego w kierunku przewodzenia.

2. Następnie nośniki wstrzykiwane do bazy przesuwają się w stronę kolektora przy czym znikoma ich część rekombinuje z dziurami tworząc prąd bazy.

3. Większość elektronów jest odbierana przez silne pole elektryczne w warstwie zaporowej złącza baza-kolektor tworząc prąd kolektora.

W ogólnym przypadku istnieją cztery sposoby polaryzacji złączy TB:

ROZPŁYW PRĄDÓW W TB

Z ostatniego rysunku ⇒

całkowity prąd kolektora:

natomiast prąd bazy:

po zsumowaniu I_C i I_B:

a stąd suma prądów: I_E=I_C+I_B ⇒ prawo rozpływu prądów w TB

PODSTAWY ELEKTRONIKI Jacek Zientkiewicz

__________________________________________

POLITECHNIKA LUBELSKA 69

Tak połączone dwa złącza mogą być wykorzystane jako sterowane źródło prądowe, którego typowe charakterystyki przedstawia rysunek:

Przytoczone rozumowanie potwierdza hipotezę ⇒ TB można traktować jak sterowane źródło prądowe:

Elektrony n_n po przejściu z obszaru „n” do obszaru „p” stają się nośnikami mniejszościowymi n_p.

W ten sposób otrzymujemy żródło prądowe sterowane za pomocą temperatury.

Taka metoda sterowania prądem ma niewielkie znaczenie praktyczne.

Jak można zrealizować to w praktyce?

3. Zmieniając temperaturę złącza:

Z rysunku ⇒ na prąd wsteczny I_R można wpływać zmieniając liczbę nośników mniejszościowych po obu stronach złącza.

Warstwowy TB jest utworzony przez trzy różne (na przemian) domieszkowane warstwy p.p.

Warstwa wewnętrzna (baza) B powinna być dostatecznie cienka, tak aby

W<<L_P

gdzie: L_P - długość drogi dyfuzyjnej dziur w bazie (p.p. typu „p”)

Ćw.: Poszczególnym zakresom polaryzacji przyporządkować poniższe układy

---