Вывод рабочих формул и описание установки. Транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, предназначенные для использования в устройствах

Транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, предназначенные для использования в устройствах, осуществляющих генерацию и усиление электрических сигналов. Транзисторы различаются по числу основных носителей заряда (см.рис.10.2), используемых при работе прибора. Транзисторы, в которых используются оба вида носителей (электроны и дырки), называются биполярными. Транзисторы которых используется только один вид носителей тока_; называются униполярными или полевыми. В данной работе исследуются характеристики биполярного транзистора. Условное изображение поперечного сечения биполярного транзистора показано на рис.10.8. В пластинке монокристаллического германия

или кремния с двух противоположных сторон химическим путем выполнено фрезерование, так что толщина её в этом месте составляет один-два десятка микрон. Затем в каждую из этих двух лунок вплавляется по небольшой капле индия(). При этом в каждой стороне образуются два перехода (см. рис.10.2), разделенных тонким слоем полупроводника. Общая часть кристалла, заключенная между двумя каплями, называется базой. Малая капля носит название эмиттера, большая - коллектора. В свою очередь, переход, образованный каплей эмиттера, называется эмиттерным переходом. а переход, примыкающий к коллектору, - коллекторным переходом. Итак, биполярный транзистор представляет собой кристалл полупроводника с двумя взаимодействующими переходами. Взаимодействие переходов обеспечивается тем, что они расположены на небольшом расстоянии (меньше того, на которое носители тока успевают продиффундировать за время жизни).

В зависимости от типа внешних областей переходов биполярные транзисторы бывают двух видов: и .

. Условные обозначения транзисторов обоих типов в электрических схемах приведены на рис.10.9. Кружок у транзистора типа означает, что кристалл помешен в корпус.

Изображение транзистора типа бескорпусное. Оно чаще применяется в интегральных схемах.

Для нормальной работы биполярного транзистора напряжение на его электроды следует подать так, чтобы эмиттерный переход был включен в прямом направлении, а коллекторный переход - в обратном.

Принцип работы биполярного транзистора основан на изменении сопротивления обратносмещенного коллекторного перехода за счет инжекции в него неосновных носителей тока (от англ, - преобразование резистора).

Сопротивление обратносмещенного перехода очень велико - несколько мегаом и более. Но обратносмеценный переход оказывает большое сопротивление только потокам основных носителей тока, неосновные же носители проходят его, практически не встречая сопротивления. Поэтому при достаточно высоком уровне интенции можно значительно увеличить ток в обратносмещенном переходе и тем самым снизить его сопротивление.

На рис.10.10, приведена вольт-амперная характеристика коллекторного перехода, включенного в обратном направлении при отключенном эмиттере.

Обратный ток коллектора обычно не превышает десятка микроампер и весьма слабо зависит от приложенного напряжения, т.к. определяется главным образом исходным материалом кристалла.

Если включить оба перехода, как это показано на рис.10.10, то за счет инжекции дырок из эмиттврного перехода в коллекторный переход ток коллектора уже будет определяться током эмиттера. Конечно, не все неосновные носители, введенные в базу из эмиттера, доходят до коллектора. Часть их создает ток в цепи база - эмиттер.

Иными словами, ток эмиттера как бы разветвляется на две части - ток коллектора и тон базы : .

Обычно зависимость от выражается через коэффициент передачи тока, который обозначается буквой альфа: . В современных транзисторах величина находится в пределах 0,9 0,998. Если выразим ток через , получим:

.Отсюда следует . (*)

Таким образом, изменяя величину тока базы, мы управляем током коллектора.

Усиление транзистора по току зависит от схемы включения транзистора. В зависимости от того, какой из трех электродов транзистора является общим для цепей двух других электродов, различаются три основные схемы включения: с общей базой (), общим эмиттером () и общим коллектором ().

В настоящей работе исследуются статические характеристики транзистора, включенного по схеме о общим эмиттером. Для этого используется измерительная установка, схема которой приведена на рис. 10.II.