|
Структура, носители, принципы и режимы работы: нормальный режим (в активной области), режимы отсечки и насыщения. Как и за счёт чего усиливает биполярный транзистор? Сначала хотел приписать в названии темы: “для начинающих” или “для чайников”, но, поразмыслив, пришёл к выводу: “А ведь далеко не каждый электронщик, считающий себя продвинутыми, понимает: как технологически устроен биполярный транзистор, за счёт чего он обладает усилительными свойствами, что влияет на характеристики транзистора и откуда появился этот загадочный зверь – “дырка”“.Начнём с определения: Биполярный транзистор – это полупроводниковый электронный прибор, работающий по принципу взаимодействия двух,
вплотную расположенных на кристалле p-n переходов. Полупроводники по своим свойствам занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. При температурах, не сильно отличающихся от абсолютного нуля (-273,15°C), полупроводники обладают свойствами диэлектриков. Однако даже при незначительном повышении температуры, сопротивление полупроводника быстро уменьшается, и он начинает проводить электрический ток – т.е. становится проводящим. За счёт чего это происходит? С ростом температуры кристалл полупроводника получает некоторую долю энергии в виде тепла, достаточную для того, чтобы часть
отрицательно заряженных электронов покинуло свои атомы и перешло в межатомное пространство.
Такие электроны называются свободными, а атомы кристаллической решётки, от которых отпочковались электроны,
приобретают несбалансирован- ный положительный заряд и получают условное название – “дырка”. Таким образом, при температурах выше -273,15°C в кристалле чистого полупроводника содержится некоторое количество зарядов обоих знаков –
свободные электроны и дырки. Если кристалл не содержит примесей, то в любой момент времени количество свободных электронов равно числу
имеющихся в кристалле дырок. Итак, Ну вот, а теперь можно переходить к описанию структурной схемы транзистора.
Как следует из рисунка Рис.1, биполярные транзисторы – это приборы, изготовленные на основе трёхслойной полупроводниковой
структуры.
В зависимости от порядка чередования областей, различают изделия двух типов проводимости: Рассмотрим цепь, иллюстрирующую работу n-p-n транзистора типа в различных режимах. На Рис.2 приведено классическое включение транзистора n-p-n типа по схеме с общим эмиттером. Подадим нулевое смещение на базу транзистора (Рис.2 а)), посредством чего введём его в режим отсечки, соответствующий условию Uэб . В этом случае и эмиттерный, и коллекторный p-n-переходы оказываются запертыми, и в коллекторной цепи будет протекать лишь незначительный обратный ток Iко ≈ току обратно смещённого диода. Основные носители заряда (электроны в коллекторной/эмиттерной областях и дырки в базовой) сидят в отведённых областях и никуда выбираться не собираются, ввиду отсутствия воздействия на них какого-либо электрического поля. Другое дело если мы подадим между базой и эмиттером транзистора небольшое напряжение Uэб > 0,6—0,7 В (Рис.2 б)) и тем самым
переведём его в активный (нормальный) режим. Уменьшение числа дырок в базе, происходящее в результате рекомбинации, компенсируется источником питания Bat2 и обуславливает  Далее под действием электрического поля, создаваемого положительным потенциалом источника Bat1, электроны проникают из базы через p-n-переход в коллектор транзистора, выходят наружу и через источник питания замыкаются обратно в область эмиттера. Если дальше повышать напряжение на базе, то количество электронов, участвующих в процессе циркуляции по цепи также увеличится. Результатом будет являться незначительное (в абсолютном выражении) увеличение тока базы и значительное увеличение тока коллектора. Величина отношения токов коллектора и эмиттера характеризует такой параметр транзистора, как – коэффициент передачи тока α = Iк / I 
Из формул следует, что коэффициент передачи тока транзистора всегда меньше единицы и принимает значение ≈ 0,9-0,99.Усиливающее свойство транзистора заключается в том, что посредством относительно малого тока базы можно управлять большим током коллектора. Причём, в активном режиме – изменение тока коллектора прямо пропорционально изменению тока базы: ΔIк = ΔIб x h21э , где h31э (или β) – статический коэффициент передачи тока транзистора. Этот параметр является справочным и для разных полупроводников составляет величину от 10—12 до 200—300. И последний режим работы транзистора – режим насыщения (Рис 2 в)) или по-умному – режим двойной инжекции. Рис.3 Ну и под занавес приведу пример работы транзисторного каскада ОЭ в активном режиме (Рис.3). На следующей странице рассмотрим эквивалентную схему транзистора, а также свойства и характеристики различных типов усилительных каскадов.
|
В данном режиме переход база-эмиттер оказывается включённым в прямом
направлении (открыт), а переход база-коллектор – в обратном (закрыт):
нас показывает величину падения напряжения между коллектором и эмиттером
при заданном токе коллектора.
Что такое биполярный транзистор и как его проверить
Добрый день, друзья!
Сегодня мы продолжим знакомиться с электронными «кирпичиками» компьютерного «железа». Мы уже рассматривали с вами, как устроены полевые транзисторы, которые обязательно присутствуют на каждой материнской плате компьютера.
Усаживайтесь поудобнее – сейчас мы сделаем интеллектуально усилие и попытаемся разобраться, как устроен
Биполярный транзистор
Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, который широко применяется в электронных изделиях, в том числе и компьютерных блоках питания.
Слово «транзистор» (transistor) образовано от двух английских слов – «translate» и «resistor», что означает «преобразователь сопротивления».
Слово «биполярный» говорит о том, что ток в приборе вызывается заряженными частицами двух полярностей – отрицательной (электронами) и положительной (так называемыми «дырками»).
«Дырка» — это не жаргон, а вполне себе научный термин. «Дырка» — это не скомпенсированный положительный заряд или, иными словами, отсутствие электрона в кристаллической решетке полупроводника.
Биполярный транзистор представляет собой трехслойную структуру с чередующимися видами полупроводников.
Так как существуют полупроводники двух видов, положительные (positive, p-типа) и отрицательные (negative, n-типа), то может быть два типа такой структуры – p-n-p и n-p-n.
Средняя область такой структуры называется базой, а крайние области – эмиттером и коллектором.
На схемах биполярные транзисторы обозначаются определенным образом (см рисунок). Видим, что транзистор представляет собой, по существу, да p-n перехода, соединенных последовательно.
Вопрос на засыпку – почему нельзя заменить транзистор двумя диодами? Ведь в каждом из них есть p-n переход, не так ли? Включил два диода последовательно – и дело в шляпе!
Нет! Дело в том, что базу в транзисторе во время изготовления делают очень тонкой, чего никак нельзя достичь при соединении двух отдельных диодов.
Принцип работы биполярного транзистора
Основной принцип работы транзистора заключается в том, что небольшой ток базы может управлять гораздо бОльшим током коллектора — в диапазоне практически от нуля до некоей максимально возможной величины.
Отношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления по току и может составлять величину от нескольких единиц до нескольких сотен.
Интересно отметить, что у маломощных транзисторов он чаще всего больше, чем у мощных (а не наоборот, как можно было бы подумать).
Это напоминает работу полевого транзистора (ПТ).
Разница в том, что в отличие от затвора ПТ, при управлении ток базы всегда присутствует, т.е. на управление всегда тратится какая-то мощность.
Чем больше напряжение между эмиттером и базой, тем больше ток базы и, соответственно, больше ток коллектора. Однако любой транзистор имеет максимально допустимые значения напряжений между эмиттером и базой и между эмиттером и коллектором. За превышение этих параметров придется расплачиваться новым транзистором.
В рабочем режиме обычно переход база-эмиттер открыт, а переход база-коллектор закрыт.
Биполярный транзистор, подобно реле, может работать и в ключевом режиме. Если подать некоторый достаточный ток в базу (замкнуть кнопку S1), транзистор будет хорошо открыт. Лампа зажжется.
При этом сопротивление между эмиттером и коллектором будет небольшим.
Падение напряжения на участке эмиттер – коллектор будет составлять величину в несколько десятых долей вольта.
Если затем прекратить подавать ток в базу (разомкнуть S1), транзистор закроется, т.е. сопротивление между эмиттером и коллектором станет очень большим.
Лампа погаснет.
Как проверить биполярный транзистор?
Так как биполярный транзистор представляет собой два p-n перехода, то проверить его цифровым тестером достаточно просто.
Надо установить переключатель работы тестера в положение проверки диодов, присоединив один щуп к базе, а второй – поочередно к эмиттеру и коллектору.
По сути, мы просто последовательно проверяем исправность p-n переходов.
Такой переход может быть или открыт, или закрыт.
Затем надо изменить полярность щупов и повторить измерения.
В одном случае тестер покажет падение напряжение на переходах эмиттер – база и коллектор – база 0,6 – 0,7 В (оба перехода открыты).
Во втором случае оба перехода будут закрыты, и тестер зафиксирует это.
Следует отметить, что в рабочем режиме чаще всего один из переходов транзистора открыт, а второй закрыт.
Измерение коэффициента передачи биполярного транзистора по току
Если в тестере имеется возможность измерения коэффициента передачи по току, то проверить работоспособность транзистора можно, установив выводы транзистора в соответствующие гнезда.
Коэффициент передачи по току – это отношение тока коллектора к току базы.
Чем больше коэффициент передачи, тем большим током коллектора может управлять ток базы при прочих равных условиях.
Цоколевку (наименование выводов) и другие данные можно взять из data sheets (справочных данных) на соответствующий транзистор. Data sheets можно найти в Интернете через поисковые системы.
Тестер покажет на дисплее коэффициент передачи (усиления) тока, который нужно сравнить со справочными данными.
Коэффициент передачи тока маломощных транзисторов может достигать нескольких сотен.
У мощных транзисторов он существенно меньше – несколько единиц или десятков.
Однако существуют мощные транзисторы с коэффициентом передачи в несколько сотен или тысяч. Это так называемые пары Дарлингтона.
Пара Дарлингтона представляет собой два транзистора. Выходной ток первого транзистора является входным током для второго.
Общий коэффициент передачи тока – это произведение коэффициентов первого и второго транзисторов.
Пара Дарлингтона делается в общем корпусе, но ее можно сделать и из двух отдельных транзисторов.
Встроенная диодная защита
Некоторые транзисторы (мощные и высоковольтные) могут быть защищены от обратного напряжения встроенным диодом.
Таким образом, если подключить щупы тестера к эмиттеру и коллектору в режиме проверки диодов, то он покажет те же 0,6 – 0,7 В (если диод смещен в прямом направлении) или «запертый диод» (если диод смещен в обратном направлении).
Если же тестер покажет какое-то небольшое напряжение, да еще в обоих направлениях, то транзистор однозначно пробит и подлежит замене. Закоротку можно определить и в режиме измерения сопротивления – тестер покажет малое сопротивление.
Встречается (к счастью, достаточно редко) «подлая» неисправность транзисторов. Это когда он поначалу работает, а по истечению некоторого времени (или по прогреву) меняет свои параметры или отказывает вообще.
Если выпаять такой транзистор и проверить тестером, то он успеет остыть до присоединения щупов, и тестер покажет, что он нормальный. Убедиться в этом лучше всего заменой «подозрительного» транзистора в устройстве.
В заключение скажем, что биполярный транзистор – одна из основных «железок» в электронике. Хорошо бы научиться узнавать – «живы» эти «железки» или нет. Конечно, я дал вам, уважаемые читатели, очень упрощенную картину.
В действительности, работа биполярного транзистора описывается многими формулами, существуют многие их разновидности, но это сложная наука.
Желающим копнуть глубже могу порекомендовать чудесную книгу Хоровица и Хилла «Искусство схемотехники».
До встречи на блоге!
Биполярный транзистор Определение и значение
- Основные определения
- Викторина
- Примеры
Сохраните это слово!
Тип транзистора, состоящего из трех слоев полупроводников. Каждый слой обработан таким образом, что средний слой (называемый базой) имеет собственный электрический заряд, а слои вокруг него (эмиттер и коллектор) имеют противоположный заряд. Биполярный транзистор с отрицательной базой обозначается PNP, а транзистор с положительной базой обозначается NPN. Под действием тока база действует как затвор, увеличивая или подавляя ток от эмиттера к коллектору. Биполярные транзисторы используются в основном для усиления или переключения токовых сигналов и широко распространены в звуковом оборудовании.
Сравните полевой транзистор.
ВИКТОРИНА
ВЫ ПРОЙДЕТЕ ЭТИ ГРАММАТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЛИ НАТЯНУТСЯ?
Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!
Вопрос 1 из 7
Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.
Слова рядом биполярный транзистор
биплан, BIPOC, сошка, биполярный, биполярный беспорядок, биполярный транзистор, биппи, бипризма, бипропеллент, бипирамида, биквадрат
Научный словарь американского наследия® Авторские права © 2011. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.
Как использовать биполярный транзистор в предложении
Его семья описала его как страдающего биполярным расстройством и долгое время страдавшего психическими расстройствами.
Убийство в синагоге: когда копам приходится убивать|Майкл Дейли|10 декабря 2014|DAILY BEAST
В бессвязных сообщениях он называл себя неудачником и писал, что он должен быть либо биполярным, либо психопатом.
School Shooters Love This Веб-сайт исполнителя пикапа|Брэнди Задрозный|5 декабря 2014 г.|DAILY BEAST
Интересно, как отмечается в статье PLOS Medicine, Оцука делает те же заявления о шизофрении, что и о биполярном расстройстве.
Маленький антипсихотик матери стоит 6,9 миллиарда долларов в год|Джей Майклсон|9 ноября 2014 г.|DAILY BEAST
Например, мы понятия не имеем, почему это лекарство помогает людям с биполярным расстройством.
Маленький антипсихотик матери стоит 6,9 миллиарда долларов в год|Джей Майклсон|9 ноября 2014 г.|DAILY BEAST
В течение нескольких лет люди носили с собой музыку — транзисторные радиоприемники, плееры и т. д. этот странный образец необычен и интересен и может привести к новому типу транзистора.
Атомный отпечаток пальца|Бернард Кейш
На коротковолновом шкафу стоял миниатюрный карманный радиоприемник — транзисторный.
Operation Terror|William Fitzgerald Jenkins
Конструкция, показанная на рис.
10, имеет два полюса в поле и два в якоре и известна как биполярный тип.Ежемесячник Appletons’ Popular Science Monthly, январь 1900 г.|Разное
Схема PDP-3 представляет собой статический тип, использующий транзисторные триггеры с насыщением и, по большей части, транзисторные переключатели.
Предварительные спецификации: Программируемый процессор данных модели 3 (PDP-3)|Digital Equipment Corporation
Ты имеешь в виду крошечные транзисторные штучки, которые актёры-щупальцы засовывают себе в голову?
The Premiere|Richard Sabia
10, имеет два полюса в поле и два в якоре и известна как биполярный тип.Allied Electronics & Automation, часть RS Group
Вы видите эту страницу, если страница, которую вы искали, не существует или больше недоступна.
Пожалуйста, используйте окно поиска выше или ссылки ниже, чтобы завершить свой запрос. Если вам потребуется помощь, свяжитесь с нами или позвоните по бесплатному номеру 1-866-433-5722. Спасибо и приносим извинения за неудобства.