Транзисторы

Введение

Полупроводниковыеприборы ( диодыи транзисторы)благодаря малымгабаритам имассе, незначительномупотреблениюэлектроэнергии,высокой надёжностии долговечностишироко применяютсяв различнойрадиоэлектроннойаппаратуре.В настоящеевремя почтився бытоваярадиоэлектроннаятехника, включаятелевизоры,приёмники,магнитофоныи др., работаетна полупроводниковыхприборах имикросхемах.Применениеполупроводниковыхприборов вэлектронныхвычислительныхмашинах позволилорешить проблемудостижениявысоких эксплуатационныхпараметровЭВМ при обеспечениитребуемойнадёжности.Для конструированиянадёжных схемна транзисторах,то есть дляправильноговыбора типатранзистора,грамотногорасчёта схем,выбора оптимальноготеплового иэлектрическогорежимов, необходиморасполагатьподробнымисведениями,характеризующимиэксплуатационныесвойстватранзисторов.

Действиетранзистораможно сравнитьс действиемплотины. С помощьюпостоянногоисточника(течения реки)и плотины созданперепад уровнейводы. Затрачиваяочень небольшуюэнергию навертикальноеперемещениезатвора, мыможем управлятьпотоком водыбольшой мощности,т.е. управлятьэнергией мощногопостоянногоисточника

Срок службыполупроводниковыхтриодов и ихэкономичностьво много разбольше, чем уэлектронныхламп. За счётчего транзисторынашли широкоеприменениев микроэлектронике— теле-, видео-,аудио-, радиоаппаратуреи, конечно же,в компьютерах.Они заменяютэлектронныелампы во многихэлектрическихцепях научной,промышленнойи бытовой аппаратуры.

Преимуществатранзисторовпо сравнениюс электроннымилампами - теже, как и уполупроводниковыхдиодов - отсутствиенакалённогокатода, потребляющегозначительнуюмощность итребующеговремени дляего разогрева.Кроме того,транзисторысами по себево много разменьше по массеи размерам, чемэлектрическиелампы, и транзисторыспособны работатьпри более низкихнапряженияхи более высокихчастотах.

Но нарядус положительнымикачествами,триоды имеюти свои недостатки.Как и полупроводниковыедиоды, транзисторыочень чувствительнык повышениютемпературы,электрическимперегрузками сильно проникающимизлучениям(чтобы сделатьтранзисторболее долговечным,его помещаютв специальные корпуса ).

Основныематериалы изкоторых изготовляюттранзисторы— кремний игерманий,перспективные– арсенид галлия, сульфид цинкаи широко зонныепроводники.

Существует2 типа транзисторов:биполярныеи полевые.

Биполярныйтранзисторпредставляетсобой транзистор,в которомиспользуютсязаряды носителейобеих полярностей.

Электронно– дырочный p– nпереход

В основепринципа действияподавляющегобольшинстваполупроводниковыхприборов лежатпроцессы,происходящиев переходномслое, образованномв полупроводникена границе двухзон с проводимостямиразличноготипа, pи nтипа. Для простотыэту границупринято называтьp –nпереходом, илиэлектронно- дырочнымпереходом, чтохарактеризуетвид основныхносителейзарядов в двухпримыкающихдруг к другузонах полупроводника.

Различаютдва вида p– nпереходов:плоскостнойи точечный.Плоскостнойпереход получаетсяпутём помещениякусочка примеси,например, индияна поверхностьгермания nтипа и последующегонагреваниядо расплавапримеси. Приподдержанииопределённойтемпературыв течениеопределённоговремени происходитдиффузия частиатомов примесив пластинкуполупроводникана небольшуюглубину. Создаётсязона с проводимостью,противоположнойпроводимостиисходногополупроводника,в данном случаеpтипа для nгермания.

Точечныйпереход получаетсяв результатеустановленияплотногоэлектрическогоконтакта тонкогопроводника,имеющего электроннуюпроводимость,с поверхностьюполупроводникаpтипа. Именнона этом принципедействовалипервые кристаллическиедетекторы,которые применялисьв 20 – 30-х годах.

Но такиедетекторы быликрайне чувствительнык положениюзаострённогоконца проволочкина поверхностиполупроводника,к чистоте егоповерхности,вследствиечего приходилосьочень частоподстраиватьего. Своё названиедетектор получилот английскогослова, означающегоустройство,предназначенноедля обнаруженияв данном случаесигнала ичувствительнойточки. В настоящеевремя точечныепереходы получаютсяпутём вплавливанияконца тонкойметаллическойпроволоки вповерхностьполупроводникаnтипа. Вплавлениеосуществляетсяв момент подачикратковременногомощного импульсаэлектрическоготока. Под действиемтепла, котороеобразуетсяза этот короткийпромежутоквремени, частьэлектроноввырываетсяиз атомовполупроводника,находящихсявблизи точечногоконтакта, оставляяпосле себядырки. В результатеэтого небольшойобъём полупроводникаnтипа в непосредственнойблизости отконтакта превращаетсяв полупроводникpтипа.

Характернойособенностьюp –nперехода являетсярезко выраженнаязависимостьего электрическойпроводимостиот полярностиприложенногок нему внешнегонапряжения,чего никогдане наблюдаетсяв полупроводникеодной проводимости.Для того чтобыуяснить, почемуэто происходит,надо обратитьсяк действиювнешнего напряженияразличнойполярности,прикладываемогок двум зонамполупроводника,имеющим проводимостиразного типа.

В том случае,когда положительныйполюс напряженияприложен к зонеp,где основныминосителямизаряда являютсядырки, а отрицательныйполюс – к зонеn,где основныеносители заряда– электроны,под действиемвнешнего полядырки будутотталкиватьсяположительнымпотенциалом,а электроны– отрицательным.Под действиемэтих сил дыркии электроныбудут двигатьсянавстречу другдругу, к p– nпереходу, гдепроисходитих рекомбинация.Пока приложенонапряжение,через переходвсё время течётток. Чем большенапряжение,тем большебудет ток черезпереход. В этомслучае принятоговорить, чтопереход включёнв прямом направлении,характеризующемсямалым сопротивлениеми большим током.

Если изменитьполярностьвключениявнешнего источника, то дырки будутпритягиватьсяк отрицательномуполюсу, а электроны– к положительному.Под действиемэтих сил электроныи дырки будутдвигаться внаправленииот перехода,вследствиечего переходбудет обеднённосителямизаряда, числорекомбинацийзначительносократится,и, как следствиеэтого, ток черезпереход станеточень малым.В этом случаеговорят, чток переходуприложенонапряжениев обратном,запорном направлении,когда сопротивлениеперехода велико,проводимостьи ток малы. Благодарясвоей способностихорошо пропускатьток в одномнаправлениии плохо - в другомp –nпереход обладаетвыпрямляющимисвойствами,широко используемымив полупроводниковыхдиодах, являющихсясамыми простымии историческисамымипервымиполупроводниковымиприборами. Всоответствиис видом переходаразличаютсяплоскостныеи точечныедиоды, которыемогут бытькремниевымиили германиевыми.

Величинатоков в прямоми обратномнаправленияхразличаютсяв десятки, сотнираз. Обращаетна себя тотфакт, что зависимостьтока от величинынапряженияне являетсялинейной. Резкоеувеличениетока в обратномнаправлениипри большомзапирающемнапряженииуказывает наухудшениеэлектрическойпрочностиперехода привысоком напряжении.

Другойхарактернойособенностьюp –nперехода являетсясильная зависимостьего свойствот температуры.По мере повышениятемпературызначительновозрастаетобратный токперехода, снижаетсядопустимоеобратное напряжение.При повышениитемпературыи неизменномнапряжениипрямой токувеличивается.При этом длясохраненияпрежнего значениятока необходимоуменьшатьнапряжениесмещения всреднем на 5оМВ на каждые10 градусов.

Использованиесвойств p– nперехода лежитв основе принципадействия различныхвидов полупроводниковыхприборов, самымираспространённымииз которыхявляютсяполупроводниковыедиоды и транзисторы.

Биполярныетранзисторы

В отличиеот полупроводниковыхдиодов биполярныетранзисторыимеют два электронно– дырочныхперехода. Основаниемприбора служитпластинаполупроводника,называемаябазой. С двухсторон в неёвплавленапримесь, создающаяобласти спроводимостью,отличной отпроводимостибазы. Такимобразом получаюттранзистортипа n– p– n,когда крайниеобласти являютсяполупроводникамис электроннойпроводимостью,а средняя –полупроводникомс дырочнойпроводимостью,и транзистортипа p– n– p,когда крайниеобласти являютсяполупроводникамис дырочнойпроводимостью,а средняя –полупроводникомс электроннойпроводимостью.Нижнюю областьназывают эмиттером,а верхнююколлектором.На границахобластей сразличнойпроводимостьюобразуютсядва перехода.Переход, образованныйвблизи эмиттера,называетсяэмиттерным,вблизи коллектора– коллекторным.При использованиитранзисторав схемах на егопереходы подаютвнешние напряжения.В зависимостиот полярностиэтих напряженийкаждый из переходовможет бытьвключён либов прямом, либов обратномнаправлении.Соответственноразличают трирежима работытранзисторов:режим отсечки,когда оба переходазаперты; режимнасыщения,когда оба переходаотперты; активныйрежим, когдаэмиттерныйпереход частичноотперт, а коллекторныйзаперт. Еслиже эмиттерныйпереход смещёнв обратномнаправлении,а коллекторный- в прямом, тотранзисторработает вобращённом(инверсном)включении.

В основномтранзисториспользуетсяв активномрежиме, где длясмещения эмиттерногоперехода впрямом направлениина базу транзисторатипа p– n– pподают отрицательноенапряжениеотносительноэмиттера, аколлекторсмещают в обратномнаправленииподачей отрицательногонапряженияотносительноэмиттера. Напряжениена коллектореобычно в несколькораз большенапряженияна эмиттере.

Классификация.Транзисторыквалифицируютсяпо исходномуматериалу,рассеиваемоймощности, диапазонурабочих частот,принципу действияи т. д. В зависимостиот исходногоматериала ихделят на двегруппы: германиевыеи кремниевые.Германиевыетранзисторыработают винтервалетемпературот – 60 до + 78…85 градусов,кремниевые– от -60 до + 120…150 градусов.По диапазонурабочих частотих делят натранзисторынизких, среднихи высоких частот,по мощности– на классытранзисторовмалой, среднейи большой мощности.Транзисторымалой мощностиделят на шестьгрупп: усилителинизких и высокихчастот, малошумящиеусилители,переключателинасыщенные,ненасыщенныеи малотоковые( прерыватели); транзисторыбольшой мощности– на три группы:усилители,генераторы,переключатели.По технологическомупризнаку разделяюттранзисторысплавные, сплавно– диффузионные,диффузионно– сплавные,планарные,эпитаксиальные,конверсионные,эпитаксиально– планарные.

Обозначениетипа биполярныхтранзисторовсостоит изнесколькихэлементов.Первый элементобозначаетисходный материал,из которогоизготовленприбор: германийили его соединения– Г; кремнийили его соединения– К; соединениягаллия – А. Длятранзисторов,используемыхв устройствахспециальногоназначения,установленыследующиеобозначенияисходногоматериала:германий илиего соединения– 1; кремний иего соединения– 2; соединениягаллия – 3. Второйэлемент – подклассполупроводниковогоприбора. Длябиполярныхтранзистороввторым элементомявляется буква.Третий элемент– назначениеприбора. Четвёртыйи пятый элементы– порядковыйномер разработкии технологическоготипа прибора( от 01 до 99). Шестойэлемент – делениетехнологическоготипа на параметрическиегруппы ( буквырусского алфавитаот А до Я). Например,транзистор,предназначенныйдля устройствширокого применения,германиевый,низкочастотный,малой мощности,номер разработки15, группа А –ГТ115А.

Наборы дискретныхполупроводниковыхприборов обозначаютсяв соответствиис их разновидностьюи перед последнемдобавляетсябукв С.

Обозначениетипа транзисторов,разработанныхдо 1964 года, состоитиз трёх элементов:первый – букваП (полупроводниковыйтриод, транзистор);второй – цифра(порядковыйномер разработки);третий – буква,соответствующаяразновидноститранзистораданного типа.В обозначениемодернизированныхтранзистороввходит букваМ (например,МП101А, МП21В).

Усилительныесвойства биполярныхтранзисторов

Усилениетока

Обычнозависимостьтока коллектораот тока эмиттеравыражаетсячерез коэффициентусиления потоку, которыйобозначаетсябуквой а («альфа»).Этот коэффициентопределяетсякак отношениеприращениятока коллектораIк квоззвавшемуего приращениютока эмиттераIэ,а именно

За счёт близкогорасположенияпереходов ивследствиесовершеннойтехнологиипроизводствавеличина асовременныхплоскостныхтранзисторовобычно находитсяв пределах от0,9 до 0,997.

Одному и томуже приращениютока эмиттерабудут соответствоватьразличныезначения вызванногоим приращениятока коллекторав зависимостиот выбора исходнойрабочей точкина характеристике.Это говорито том, что величинакоэффициентаа зависит отнапряженияна коллектореи тока эмиттера.

При малыхнапряженияхколлекторакоэффициента растёт сувеличениемнапряжения.Это объясняетсяв основном тем,что при малыхнапряженияхносители зарядовбазы вяло втягиваютсяв коллектор,но чем большенапряжениена коллекторе,тем энергичнеепроисходитвтягивание.Нак5онец, принапряженииоколо 2 – 3 в практическивсе носителизарядов, оказывающиесявблизи коллекторногоперехода, попадаютна коллектор.Поэтому дальнейшийрост тока коллекторапо мере увеличениянапряженияна нём практическипрекращается,а ток базы несколькоуменьшается.При напряжении,близком к максимальнодопустимомудля данноготипа транзистора( обычно 15 – 60 в,иногда более),вновь наблюдаетсязаметный роствеличины коэффициентаа, которая можетдостичь единицыи более. Но такойрежим работыпрактическине используетсяи обычно нерекомендуется,так как резковозрастаетопасностьвыхода из строятранзистора.

Зависимостьвеличины коэффициентаа от режимаработы транзисторавызываетнеобходимостьпроведенияизмерений приотносительнонебольшихприращенияхтока эмиттера.Обычно в такихслучаях величинаприращенияIэне превышает5 – 10 % исходногозначения токаэмиттера Iэ:

Iэ

Зная приращениетока эмиттераIэи величинукоэффициентаа, можно определитьсвязанное сэтим приращениетока базы Iб.

Действительноток базы Iб= Iэ– Iк.Если выразитьток Iкчерез Iэ,как

Iк= аIк,то получим: Iб= Iэ– аIэ= Iэ(1-а). Отсюда следует:

Учитывая,что величинавеличина

весьмаблизка к единице,из последнеговыражения можносделать вывод:изменение токаэмиттера в раз большесвязанногос ним изменениятока базы.

Например,если

,то

;

если

,то

.

Таким образом,изменяя величинутока базы, можноуправлять токомэмиттера и,следовательно,током коллектора.

Усилениетранзисторапо току зависитот схемы включениятранзистора.

В зависимостиот того, какойиз трёх электродовтранзистораявляется общимдля цепей двухдругих, различаютсятри основныесхемы (способа)включения: собщей базой(ОБ), общим эмиттером(ОЭ) и общимколлектором(ОК). Кроме трёхосновных, естьещё четвёртая,комбинированная,схема включения,называемаясхемой с разделённойнагрузкой. Всхеме с разделённойчастью нагрузкивключена в цепьколлектора(как в схемеОЭ), а другаячасть – в цепьэмиттера (какв схеме ОК).

В схемес общей базойвходным электродомявляется эмиттер,выходным коллектор.В соответствиис этим входнымпараметромявляется токэмиттера Iэ,выходным – токколлектораIк,а коэффициентусиления потоку Кiдля схемы собщей базой,как это былопоказано выше,равен:

В схемес общим эмиттеромвходнымэлектродомявляется база,выходным –коллектор. Этозначит, чтовходным параметромявляется токбазы Iб,выходным – токколлектораIк,а коэффициентусиления потоку для схемыс общим эмиттеромравен:

Обычнокоэффициентусиления потоку для схемыс общим эмиттеромобозначаетсябуквой

:

Так какток базы вбольшинствеслучаев в десятки– сотни разменьше токаколлектора,то величинакоэффициентаусиления должнабыть многобольше единицы.Действительно,после подстановкизначений

в формулу для получается: В этом большиепреимуществасхемы с общимэмиттером посравнению сосхемами с общейбазой, усилениепо току которыйне превышаетединицы.

В схемахс общим коллекторомвходнымэлектродомслужит база,выходным –эмиттер. Всоответствиис этим входнымпараметромявляется токбазы Iб,выходным – токэмиттера Iэ.Коэффициентусиления потоку Кiдля этой схемывключенияравен:

тоесть усилениепо току дляэтой схемывключенияпримерно равноусилению потоку схемы собщим эмиттером.

В схемес разделённойнагрузкойвходнымэлектродомявляется база,выходными –эмиттер и коллектор.Следовательно,входным параметромявляется токбазы Iб,выходнымипараметрами– токи эмиттераи коллектора,Iэи Iк.Коэффициентусиления токадля эмиттернойцени равен

,а для коллекторной- ,то есть в среднемможно считать,что для обеихвыходных цепей

Усилениемощности

Когда говоритсяоб усилительныхсвойствах тогоили иного прибора,то обычно имеетсяв виду в первуюочередь усилениепо мощности.Количественнойоценкой усилительныхсвойств являетсякоэффициентусиления помощности Кр,показывающий,во сколько развыходная мощностьРвых большемощности, введённойво входную цепьприбора Рвх

Мощностьможет выражатьсячерез квадраттока или напряжения.В первом случае

вых; вх

Следовательно,

гдеКi– коэффициентусиления потоку.

Во второмслучае

следовательно,

Где

- коэффициентусиления понапряжению.

В том случае,когда известнавеличина Кр,а требуетсянайти усилениепо напряжению,можно воспользоватьсяпроизводнойформулой:

Последняяформула частоиспользуетсядля оценкиусиления различныхкаскадов натранзисторах.

Посколькувеличина Крне зависит оттого, черезкакие именновеличины Uи Iеё находили,то можно приравниватьмежду собой

отсюдаследует:

.

Такимобразом, знаякоэффициентусиления потоку Кi,а также величинывходного ивыходногосопротивлений,можно определитьусиление понапряжениюили мощности.

В рядеслучаев расчётусиления понапряжениюцелесообразнопроизводитьпо формуле:

где

- крутизна входнойхарактеристикитранзистора,определяющаяусилительныесвойства прибора.Крутизна входнойхарактеристики,называемаяпросто крутизнойS,имеет размерностьток/напряжение,то есть а/в илима/в и характеризует,насколькоизменяетсявыходной токусилительногоприбора в амперахили миллиамперахпри изменениивходного напряженияна один вольт.В этом определениекрутизныхарактеристикитранзисторапрактическине отличаетсяот известногоопределениякрутизныхарактеристикиэлектронныхламп.

Основноедостоинствопоследнейформулы записиусиления напряженияв простоте еёнаписания иприменения,посколькуотпадаетнеобходимостьв предварительныхгромоздкихрасчётах коэффициентаусиления токаи входногосопротивления.Используянекоторыеприближённыевыражения дляопределениявеличины S,можно быстрои с достаточнойточностьюрассчитатьусилительныевозможностисамых разнообразныхтранзисторныхустройств.

Для анализатех или иныхтранзисторныхустройств,кроме знаниявеличин

и S,необходимоучитыватьэквивалентнуюсхему замещениятранзистора.В эквивалентнойсхеме замещениянаиболее существенныхфизическихпроцессовопределённогорежима работытранзисторав данном устройственаходят отражениев виде некоторыхактивных ипассивныхэлементов как,например, генераторатока, ёмкостейи активныхсопротивлений.

Эквивалентнаясхема, как правило,не учитываетвсю совокупностьфизическихсвойств транзистора,а лишь толькоте из них, которыеявляютсяопределяющимидля данногорежима работыи диапазоначастот. Поэтомуразличаютсяэквивалентныесхемы дляусилительногорежима, длярежима переключения,низкочастотные,высокочастотныеэквивалентныесхемы и т. д.

Частотныесвойства транзисторов

Приведённыевыше усилительныехарактеристикитранзисторовбыли полученыбез учёта возможноговлияния ёмкостейэмиттерногоперехода Сэи коллекторногоперехода Ск,что вполнедопустимо приусилении частот,исчисляемыхкилогерцами.На более высокихчастотах сэтими ёмкостямиприходитсясчитаться, таккак их реактивноесопротивлениестановитсясоизмеримымс активнымисопротивлениямисоответствующихпереходов.Влияние ёмкостейпереходовпроявляетсяв уменьшениивходного ивыходногосопротивления,что сказываетсяна усилительныхсвойствахтранзисторов.Чем выше становитсячастота сигнала,тем меньшимусилениемобладает транзистор.Наконец, нанекоторыхчастотах вышеопределённогопредела, свойственногокаждому типутранзисторов,усилительныесвойства полностьюисчерпываются.Это значит,что, начинаяс некоторойчастоты, усилениетранзисторапо мощностистановитсяменьше единицы.

Наблюдаемоеухудшениеусилительныхсвойств транзисторовпо мере увеличениячастоты сигналафизическисвязано сосредним временемперемещенияносителейэлектрическихзарядов в базев направленииот эмиттерак коллектору.В свою очередь,это времяопределяетсясредней скоростьюи направлениемдвижения носителей,а также толщинойбазы.

Чем тоньшебазы, те меньшерасстояниепредстоитпройти носителям,тем лучше частотныесвойства транзистора.Например, предельнаячастота усиленияпо току fаизменяетсяобратно пропорциональноквадрату толщиныбазы. Это значит,что уменьшениетолщины базы,например, в 2раза приводитк увеличениюпредельнойчастоты в 4 раза.

Средняяскорость движенияносителейзависит отзнака зарядаи температурыкристаллаприбора, анаправлённостьдвижения определяетсяэлектрическимполем, действующимв базе. Средняяскорость движенияэлектроновв 2 раза выше,чем дырок. Всвязи с этимсчитается, чтопри прочихравных условияхтранзисторытипа n– p– nдолжны иметьпредельныечастоты вдвоевыше, чем p– n– p,посколькунеосновныминосителямизаряда в первомслучае являютсяэлектроны, аво втором –дырки, имея приэтом в видуобласть базы.

В плоскостныхтранзисторах,полученныхсплавным методом,поле внутрибазы практическиотсутствует,а поэтому носителизаряда распространяютсяв базе толькоза счёт диффузии,то есть самопроизвольнои ненаправленно.

Если внутрибазы создатьэлектрическоеполе, ускоряющиедвижение носителейот эмиттерак коллектору,то тогда этиносители будутиметь дополнительнуюсоставляющуюскорости в этомнаправлении,которая называетсядрейфовойсоставляющей.Последниеобстоятельствоприведёт куменьшениювремени переносазарядов, чтоулучшит частотныесвойства транзистора.Такое полеможно создать,например, засчёт неравномерногораспределенияпримесей в базе(максимальнаяу эмиттера,минимальнаяу коллектора),что обычно иделается напрактике.

Направленноедвижениеэлектрическихзарядов вэлектрическомполе называетсядрейфом, поэтомутранзисторы,в базе которыхсоздаётсяускоряющееполе, называютсядрейфовыми.В свою очередь,транзисторы,в базе которыхотсутствуеттакое поле,называютсябездрейфовыми.

Такимобразом, дляулучшениячастотныхсвойств транзисторанеобходимоуменьшитьтолщину базыи создаватьускоряющееэлектрическоеполе в базе.Сплавные транзисторы,как правило,имеют граничныечастоты не выше20-30 МГц, так каксам метод ихизготовленияне позволяетполучить оченьтонкую базуи необходимоераспределениепримесей вбазе.

Диффузионныйметод позволяетполучать базовыйслой толщинойв несколькомикрон и требуемоеизменениеконцентрацийпримесей вбазе, что даётвозможностьсоздаватьтранзисторы,работающиена высокихчастотах, измеряемыхсотнями мегагерц.Обычно такиетранзисторыназываютсядрейфовымиили диффузионнымив зависимостиот того, чтонеобходимоподчеркнуть:характер переносаносителейзаряда илиметод изготовлениятранзистора.

Максимальнойчастотнойгенерации fмаксназываетсячастота, накоторой коэффициентусиления помощности транзисторав схеме с общейбазой равенединице, тоесть

.

Относительнаячастота f/fмакс

4

0 10000

3

0 1000

20 100

10 10

0 1

1,0

На графикев логарифмическаямасштабе приведенаотносительнаячастотнаяхарактеристикамаксимальногокоэффициентаусиления помощности Крмакс, которымобладает транзисторв схеме с общейбазой. Наклонныйучасток характеристикисоответствуетобласти частот,где выходноесопротивлениетранзистораопределяетсяглавным образомреактивнымсопротивлениемёмкости коллекторногоперехода Ск.На этих частотах

Крмакс = ,

гдеf –частота усиливаемогосигнала.

Плоскаячасть характеристикисоответствуетчастотам, накоторых влияниемёмкостей Сэи Ск можно пренебречьи где Кр макс

Вследствиебольшого разбросапараметровrки rбможет иметьзначение от30 до 40дб.

Таким образом,для того чтобытранзистормог обеспечитьусиление помощности примерно10000 раз (40 дб), необходимовыполнениеусловия

Если необходимополучить усилениепо мощностине менее 1000 (30 дб),то частотаfмаксдолжна бытьпо крайней мерев 30 раз большечастоты сигнала.В тех случаях,когда от транзисторатребуетсяусиление помощности около100 раз (20 дб), возможноприменениетранзисторов,у которых fмакс

10f.

Обычнов справочникахуказываетсявеличина fмаксвысокочастотныхтранзисторов,у которых онаисчисляетсядесяткамимегагерц. Утранзисторов,максимальнаячастота генерациикоторых составляетсотни килогерцили несколькомегагерц, обычноуказываетсяпредельнаячастота усиленияпо току в схемес общей базойfа.Величина fауказываетчастоту, накоторую усилениепо току в схемес общей базойуменьшаетсядо

=0,7

МГц,

гдеfа– предельнаячастота усиленияпо току в МГц;

rб– сопротивлениебазы на высокихчастотах в Ом;

Ск – ёмкостьколлекторногоперехода впикофарадах.

Приближенноезначение fмаксможно определитьи по другойформуле

fмакс= kfа,

гдек – коэффициентпропорциональности.

Для транзисторовс невысокойчастотой fа(до 2 – 3 МГц) k= 2 – 3, для транзисторов,у которых fа= 20 – 30 МГц, k

1, а для болеевысоких значенийfаk =0,7 – 0,9.

В большинствеслучаев длявысокочастотныхтранзисторовможно допускатьk =0,7.

Такимобразом, еслиизвестна величинаfа,то можно найтисоставляющее

значениеfмакс.

Необходимоуказать, чтокоэффициентусиления потоку в схемес общей базойна высокихчастотах измеряетсямодулем коэффициента

,то есть егоабсолютнымзначением .

Значениемодуля коэффициентаусиления потоку

на некоторойчастоте fможно определитьпо формуле

где

-значение коэффициента насамых низкихчастотах (несколькосотен Гц).

Из формулывидно, что начастотах

величина ,а на частотах начинает резкоснижаться. Поэтой причинедля усилителейэлектрическихсигналов подбираютсятранзисторы,у которых fав несколькораз превышаетмаксимальнуючастоту сигнала.

В схеме собщем эмиттеромзависимостьот частотымаксимальногоусиления помощности точнотакая же, каки для схемы собщей базой.Но снижениеусиления потоку происходитзначительнобыстрее, чемэто наблюдаетсяв схеме с общейбазой.

Усилениепо току на высокихчастотах всхеме с общимэмиттеромхарактеризуетсямодулем, т. е.абсолютнойвеличинойкоэффициента

,определяемымпо формуле

где

- усиление потоку на самыхнизких частотах;

fm-граничнаячастота усиленияпо току длясхемы с общимэмиттером, накоторой

.

Частота,на которой

называетсяпредельнойчастотой усиленияпо току в схемес общим эмиттероми обозначаетсякак :

Эта частотанепосредственноне определяеткаких – либочастотныхпределов применениятранзисторов.Однако онауказывает туобласть частот,в пределахкоторой можнопренебречьчастотнойзависимостьюпараметровтранзисторапри включенииего по схемес общим эмиттером.

Шумовыехарактеристикитранзисторов

Транзистортак же, как илюбой другойусилительныйприбор, обладаетнекоторымисобственнымишумами, наличиекоторых затрудняетусиление слабыхсигналов. Еслибы транзисторбыл идеальнымусилительнымустройством,то выходныешумы определялисьбы только величинойтепловых шумов,действующихна входе усилителя.Шумовые характеристикивыражаютсякоэффициентомшума Fш.

Коэффициентомшума усилителяназываетсяотношениеполной мощностишумов на выходеусиления к тойчасти шумовна выходе, котораявызвана тепловымишумами источникасигнала. Другимисловами, коэффициентшума Fшуказывает восколько разсобственныешумы усилителябольше тепловыхшумов выходногосопротивленияисточникасигнала.

Обычновеличина Fшоцениваетсяв децибелах.Особенностьютранзисторовявляется то,что для нихвеличина Fшво многом зависитот режима попостоянномутоку, обратноготока коллектора,выходногосопротивленияисточникасигнала и частоты.Минимальныйуровень шумовбольшинстватипов плоскостныхтранзисторовнаблюдаетсяпри Uк= 1,5 – 2 в, Iк= 0,2 – 0,5 ма, минимальномтоке Iкои внутреннемсопротивленииисточникасигнала

= 300 – 1000 ам.

От самыхнизких частотдо частоты

1000 Гц величинаFшуменьшаетсяобратно пропорциональночастоте. Начастотах выше вплоть до некоторойчастоты уровень Fшостаётся минимальными независимымот частоты. Начастоте выше величина Fшрастёт примернопропорциональноквадрату частоты.

Расчётыи экспериментыпоказывают,что на частоте

модуль крутизнывходной характеристикисоставляет70 % от своегозначения нанизких частотах,поэтому в техническойлитературеможно встретитьи другое обозначениепредельнойчастоты ,называемойтакже предельнойчастотой крутизны

Такимобразом, областьчастот, гденаблюдаетсязаметный росткоэффициенташума, характеризуетсязначительнымухудшениемусилительныхсвойств транзистора,вследствиечего использованиетранзисторовна частотахвыше

нецелесообразно.

ОбычнокоэффициентFшизмеряетсяга частоте 1000Гц. При указанныхвыше режимахсовременныенизкочастотныетранзисторына этой частотемогут иметькоэффициентшума от 3 – 5дбдо 30 – 35дб. Высокочастотныетранзисторыимеют намногоменьше коэффициентшума, которыйв среднем составляет6 – 10дб.

Полевыетранзисторы.

Общиесведения

Униполярный(полевой) транзисторпредставляетсобой полупроводниковыйтрёхэлектродныйприбор, в которомуправлениетоком, создаваемымнаправленнымдвижениемносителейзаряда одногознака междудвумя электродами,достигаетсяс помощью напряжения(электрическогополя), приложенногок третьемуэлектроду.Электроды,между которымипротекаетрабочиё ток,носят названияистока и стока,причём истокомсчитается тотэлектрод, черезкоторые носителивтекают в прибор.Третий электродназываетсязатвором. Изменениевеличины рабочеготока в униполярномтранзистореосуществляетсяпутём измененияэффективногосопротивлениятокопроводящегоучастка, полупроводниковогоматериала междуистоком и стокаминазываемогоканалом. Взависимостиот типа проводимостиполупроводниковогоматериалаканала различаютуниполярныетранзисторыс pи nканалом. В качествеисходногоматериалаобычно используютсякремний и германий,вследствиечего одни полярныетранзисторыназываютсякремниевыми,другие – германиевыми.

То обстоятельство,что управлениевеличинойрабочего токауниполярныхтранзисторовосуществляетсяс помощью канала,дало им второенаименование– канальныетранзисторы.Третье названиетого же самогополупроводниковогоприбора – полевойтранзисторхарактеризуетто, что управлениерабочим токомосуществляетсяэлектрическимполем (напряжением),а не электрическимтоком, как этоимеет местов биполярномтранзисторе.Эта последняяособенностьуниполярныхтранзисторов,дающая возможностьполучать оченьвысокое входноесопротивлениеприборов, исчисляемоедесятками исотнями мегом,и определилаих основноераспространённоеназвание –полевые транзисторы.Это названиешироко используетсяв научно –техническойи радиолюбительскойлитературе.

Следуетотметить, чтосреди полевыхтранзисторовразличаютсядва основныхвида приборов– полевые транзисторыс p– nпереходом междузатвором иканалом и полевыетранзисторыс изолированнымзатвором. Эторазличие обусловлено,с одной стороны,особенностямиих изготовления,а с другой –своеобразиемэлектрическиххарактеристики схем включения.

Принципдействия иустройство

полевоготранзисторас p– nпереходом

Примесьnтипа заряд(З) Рис1. Продольный

Исток(И) Сток(С) разрезполевого

транзисторас p

каналоми p– n

переходом.

Кристаллpтипа

Канал

p–n переход

На рис.1приведеноусловноесхематическоеизображениепродольногоразреза полевоготранзисторас pканалом и p– nпереходом. Каквидно из этогорисунка, основойявляется малозаметнаяпластинаполупроводникаопределённойпроводимости( в данном случаеpтипа), имеющаяна противоположныхконцах дваконтакта, истоки сток, обозначённыесокращённобуквами И и С.Толщина пластинкив месте установкитретьего электрода– затвора делаетсяочень и оченьмалой, равнойвсего несколькимединицам илидесяткам микрон.Электронно– дырочныйпереход получаетсяпутём вплавливанияили диффузиисоответствующейпримеси, а управлениесопротивлениемканала производитсяза счёт измененияобъёма каналаполупроводникаобеднённогоосновныминосителямиили подачезапирающегонапряженияна переход.Изменениесопротивленияприводит кизменению токачерез транзистор.На рис. 1 область,обеднённаяносителями,ограниченапунктирнойлинией.

Своеобразнаяформа и изменениеобъёма обеднённойобласти каналаобусловленытем, что каналтранзистораделается изматериала смалой концентрациейпримеси, высокоомного,тогда как затвор– из материалас большойконцентрациейпримеси, низкоомного.Поэтому слойобеднённыйподвижныминосителямизаряда, распространяетсяв область канала,расширяясьпо направлениюк стоку. Последнееобъесняетсятем, что величиназапирающегонапряжениядля p– nперехода полевоготранзисторавозрастаетс увеличениемрасстоянияот истока иимеет максимальнуювеличину устоковогоконца. Связаноэто с влияниемдополнительногопадения напряженияв канале припрохождениичерез него токастока. Отсюдахарактернаяформа обеднённогослоя на участкевблизи стока,вследствиечего ток стокаможет протекатьтолько черезту часть канала,где ещё присутствуютосновные носителизаряда.

На рис. 2изображеназависимостьпроходногосечения каналаполевого транзисторас p– nпереходом отнапряжениясмещения междузатвором иистоком (а) иистоком и стоком(б). Как видноиз рис.26, а, увеличение

Затвор Сток

Область,обеднённая

носителями

Канал зарядов Канал

а б

Рис.2. Зависимостьпрофиля проходногосечения полевоготранзисторас p– nпереходом отнапряжениясмещения междузатвором иистоком (а) иистоком и стоком(б)

Н

апряжениясмещения переходаприводит красширениюобласти обеднённогослоя. Увеличениеже напряженияпитания, подаваемогомежду стокоми истоком, согласнорис.2, б, наоборот,сжимает её,делая клиновидной.И если первыйфактор способствуетуменьшениютока, то второй– его увеличению.

3,0 3,5

I II III

2,5 3

2,0 2,5 Rc=0 Rc=5к

Rc=0 2

1.5 Rc=5ком 1,5 Rc=15к

1.0 Rc=15ком 1 Ic

0,5 0,5

0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6

Рис.3 .Выходнаявольт-амперная Рис. 4. Зависимостьтока стока от

характеристикаполевого транзистора напряжениязатвора полевого

транзистора

Сказанноевыше позволяетобъяснитьсвоеобразныйход вольтамперныххарактеристикстока при различныхвеличинахнапряжениясмещения назатворе относительноистока, примерныйвид которыхпоказан на рис.3. Так, когданапряжениесмещения равнонулю, областьобеднённогослоя минимальна,площадь поперечногосечения каналамаксимальна,а поэтому токстока растётпочти линейнопо мере увеличениянапряженияпитания от нулядо некоторойвеличины, прикоторой начинаетсказыватьсявлияние токастока на областьобеднённогослоя. При дальнейшемповышениинапряженияпитания наступаетнасыщениеканала и токчерез негопрактическине меняетсявплоть до наступлениялавинногопробоя, которыйнаблюдаетсяпри напряжениипитания, равномобычно несколькимдесяткам вольт.

При подаченебольшогозапирающегонапряженияобласть обеднённогослоя увеличиваетсяв объёме, проходноесечение каналауменьшается,и, как следствиеэтого, снижаетсяток стока. Вэтом случаенасыщениеканала наступаетпри меньшемнапряжениипитания, чемэто было принулевом смещении.И, наконец, приподаче оченьбольшого напряжениясмещения, когдаобласть обеднённогослоя почтиполностьюперекрываетканал, ток стокастановитсянастолькомалым, что егоможно считатьравным нулю.Напряжениесмещения, прикотором токстока близокк нулю, называетсянапряжениемотсечки иобозначаетсяUотс.

Принятосчитать, чтона участкевольт – ампернойхарактеристики,ограниченнойпунктирнойкривой и осьюIc(рис. 3), полевойтранзисторведёт себя какламповый триодили омическоесопротивление.На участке, гдехарактеристикиидут практическипараллельнооси напряженияпитания, полевойтранзистораналогиченламповомупентоду. Сокращённоэти областиназывают триоднымии пентодными.

На рис. 3видно, что впентоднойобласти величинатока стокаопределяетсянапряжениемсмещения и независит отнапряжениястока, вследствиечего представляетсявозможнымвыразить зависимостьтока стока отнапряжениязатвора в видеодной кривой,например, подобнойтой, что данана рис. 4. Обехарактеристикиполевых транзисторовмогут бытьсняты с помощьюлабораторнойустановки.

Основнымипараметрамивольт – ампернойхарактеристикполевых транзисторовявляются токнасыщения Iо,напряжениеотсечки Uотси крутизна S.По напряжениюотсечки полевыетранзисторыможно условноразбить на тригруппы: с малым(до 4 в), средним(4 – 8 в) и высоким(более 8 в) напряжениемотсечки Uотс.

Крутизнойвольт – ампернойхарактеристикиназываетсяотношениеизменения токастока к вызвавшемуего изменениюнапряжениязатвора, измеряемоев миллиамперахна вольт (ма/в),то есть

На рисунках3 и 4 видно, чтокрутизна зависитот напряжениязатвора и максимальнапри нулевомсмещении. Этомаксимальноезначение обычнообозначаетсякак Sо.Величина крутизныпри иных значенияхнапряжениязатвора можетбыть определенадля современныхтипов транзисторовпо приводимойниже формуле

Из приведенныхвыше графикови формул следует,что при напряжениизатвора, равномили большемнапряженияотсечки, крутизнаравна нулю, тоесть полевойтранзисторперестаётуправлятьрабочим током.

Необходимоиметь в виду,что величинаSои Iосвязаны междусобой простымсоотношением

ма

Этозначит, чтомаксимальноезначение крутизнычисленно в 2 –2,5 раза меньшетока насыщения.Следовательно,для полученияболее высокойкрутизны требуетсяувеличениетока насыщения.

Эквивалентнаясхема замещения

полевоготранзистора

При проведениирасчётов усилительныхсхем на полевыхтранзисторахдля широкогодиапазоначастот можнопользоватьсяэквивалентнойсхемой замещения,приведённойна рис. 5. Здесьrз– входное активноесопротивлениезатвора; rи– активноесопротивлениеистока; кс –активноесопротивлениестока; Сз – ёмкостьзатвора; Сзс– ёмкость междузатвором истоком; Св –ёмкость стока.У современныхкремниевыхдиффузионныхполевых транзисторовrз= 100 – 200 МОм; rо= 100 – 500 КОм; rи= 200 – 1000 Ом; Сз = Со =5 – 10 пФ; Сз. с = 1 – 3пФ. При этомследует учесть,что так же, каку биполярныхтранзисторов,величины выходнойи проходнойёмкостей (Сои Сз.с) уменьшаютсяпри повышениинапряженияпитания (стока).

З

атвор Сзс Iс= S*Uвх Сток Рис.5. Эквивалентная

схемазамещения

(З) полевоготранзистора

при маломсигнале.

Сз rз rc Сс

rU

(И)

Исток

Полевыетранзисторымогут бытьвключены почетырём схемам:с общим истоком(ИС), общим стоком(ОС), общим затвором(ОЗ) и с разделённойнагрузкой.Условные графическиеизображениявсех схем включенияприведены нарисунке 6.

Р

ис.6. Схемы включенияполевых транзисторов

а б

в

г

В схемес общим истоком(рис. 6 а) входнойсигнал подаётсяна затворотносительноистока, а выходной– снимаетсямежду стокоми истоком.Максимальноеусиление напряжениядостигаетсяпри сопротивлениинагрузки, многобольшем сопротивлениястока, и называетсяоно собственнымкоэффициентомусиления полевоготранзистора

(мю).Оно численноравно произведениюкрутизны насопротивлениестока

(Ком)

Например,если принятьсредние значенияS =0,5 ма/в и rc= 500 Ком , то получим

что само посебе немало.

В том случае,когда сопротивлениенагрузки rни стока rcсоизмеримы,коэффициентусиления напряженияравен

Еслиже сопротивлениенагрузки многоменьше сопротивлениястока, то изпредыдущейформулы вытекаетболее простоевыражение

(Ком),

Изкоторого следует,что усилениепо напряжениюпрямо пропорциональнопроизведениюкрутизны насопротивлениенагрузки. Физическиэто можноиллюстрироватьтаким примером.Пусть величинавходного напряженияна затвореуменьшиласьна 1 в. Тогдасогласно ранееприведённомусоотношениюток стока долженувеличитьсяна Sма. Это изменениетока стокавызовет изменениепадения напряженияна нагрузкеrн(Ком) на величинуUвых= Srнв. Посколькупервоначальнобыло принято,что Uвх= 1 в, то коэффициентусиления понапряжениюоказываетсяравным

(Ком)

чтосоответствуетпоследнейвыведеннойформуле.

Как видноиз разобранныхпримеров, сточки зренияповышенияусиления понапряжениюжелательноиметь высокиезначения крутизныи сопротивлениянагрузки. Правда,здесь есть своиразумные пределы,так как повышениекрутизны связанос ростом потребляемоготока, а увеличениесопротивлениянагрузки, вособенностиактивной, требуетзначительногоповышениянапряженияпитания. Действительно,при Sо= 0,5 ма и Rн= 10 Ком имеем

маи в.То есть толькона активномсопротивлениинагрузки падаетоколо 12в. Напряжениепитания должнобыть на 5 – 8в выше,следовательно,около 17 – 20в.

Использованиеполевых транзисторовне даёт существенноговыиграша вусилении понапряжениюсравнительнос биполярнымитранзисторами.Но зато онидают значительноеусиление мощности,вследствиевысокого входногосопротивления,которое нанизких частотахможет составлятьдесятки мегом.Биполярныетранзисторыимеют входноесопротивлениев сотни и тысячираз меньше.

В схемес общим затвором(рис. 6 б) входнымэлектродомявляется исток,выходным –сток. Отличаетсяэта схема низкимвходным сопротивлением,равным

.

Посколькуобычно выполняетсяусловие

>>1получаетсяприближённоевыражение

Этозначит, чтовходное сопротивлениекаскада посхеме с общимзатвором равновыходномусопротивлениюистоковогоповторителяи определяетсятолько крутизной:чем выше крутизна,тем меньшевходное сопротивление.

Даннаясхема, обладаявесьма большимвходным сопротивлением,во многом похожана схему с общейбазой, и, такжекак схема собщей базой,она имеет самуюмалую внутреннююобратную связь.Коэффициентусиления понапряжениюдля схемы собщим затворомнаходится поформуле

Сучётом сделанныхранее допущений

>>1и rн

(Ком),

тоесть усилениепо напряжениюпримерно такоеже, как в схемес общим истоком,но низкое входноесопротивлениеограничиваетприменениесхемы с общимзатвором посравнению сосхемой с общимистоком.

В схемес общим стоком(рис 6 в) входнымэлектродомявляется затвор,а выходным –исток. По своимусилительнымсвойствам этасхема аналогичнаэмиттерномуповторителю,только со значительнобольшим (в тысячираз) входнымсопротивлением.Выходноесопротивлениесхемы с общимистоком небольшоеи определяетсяформулой

Подобноэмиттерномуповторителюсхема с общимстоком не даётусиления понапряжению,поэтому частоназываетсяистоковымповторителем.В общим случаекоэффициентпередачи истоковогоповторителяможет бытьнайден по формуле

Еслиучесть, чтообычно

> 1, получается

Кроме того,допуская Srн> 1, получается,что

тоесть коэффициентпередачи понапряжениюистоковогоповторителявесьма близокк единице.

В схемес разделённойнагрузкой (рис.6 г) входноесопротивлениеи крутизнахарактеристикиопределяютсякак для схемыс общим истоком.Например, выражениереальной крутизнысхемы имеетвид

откудаследует, чтопри выполненииусловия rн.и>> rикрутизнахарактеристикипрактическине зависит отпараметровтранзистора,а определяетсясопротивлениемнагрузки в цепиистока

ма/в.

Коэффициентусиления понапряжениюопределяетсяпо формуле

котораяпри выполнениинеравенстваrн.и> rипринимает вид

Следовательно,усиление напряжениякаскада с разделённойнагрузкой наполевом транзистореопределяетсяв основномотношениемсопротивленийнагрузки вцепях стокаи истока. Вчастности, приравенстве этихсопротивленийкоэффициентыусиления цепейистока и стокаравны единице(примерно).

Я приведунесколькопримеров пользованияупрощённымиформулами дляслучаев, когдаизвестно, чтополевой транзисторимеет параметры:S =1ма/в; rн= 300 Ом; rс= 500 Ком; rз= 200 Мом. Первыетри параметраможно определитьпо результатамснятия выходнойвольтампернойхарактеристикиконкретногообразца транзистора.Последнийпараметр измеритьв оцениваетсяприближённо.В большенствеслучаев исправныеполевые транзисторыимеют сопротивлениезатвора ещёбольше.

Пример1. Транзисториспользуетсяв каскаде усиленияпо схеме с общимистоком. Сопротивлениенагрузки rн= 10 ком. Определитькоэффициентусиления каскадапо напряжению.

Для этогослучая выполняетсяусловие rc>rн,а поэтому можносчитать, чтокоэффициентусиления понапряжениюравен

Приэтом входноесопротивлениекаскада будетопределятьсясопротивлениемэлементовсмещения в цепизатвора, таккак собственноесопротивлениезатвора оченьвелико. Обычнов реальныхусловиях входноесопротивлениеисчисляетсясотнями киломили несколькимимегомами.

Пример2. Транзисториспользуетсяв схеме с общимзатвором.Сопротивлениенагрузки rн= 10 Ком. Определитькоэффициентусиления каскадапо напряжениюи его входноесопротивление.

Коэффициентусиления, также как и в первомпримере, определяетсяпо формуле Кu= Srни равен Кu= 10. Входноесопротивление,с учётом того,что транзисторвключён посхеме с общимзатвором, равно

rвх

Ком.

Пример3. Транзисториспользуетсяв каскаде посхеме с общимстоком. Сопротивлениенагрузки rн= 10 Ком. Найтикоэффициентусиления понапряжениюи выходноесопротивление.

Усилениепо напряжениюв общем случаеопределяетсяпо формуле

Послеподстановкив неё исходныхданных получается

Ком.

Теперьс учётом того,что Srн= 10, надо воспользоватьсяприближённомвыражениемКu= 1 и сравнитьоба результата.

Выходноесопротивлениекаскада находитсяпо формуле

rвых=

послеподстановкиисходных данныхполучается

rвых=

Ком.

Нопосколькувыполняетсяусловие Srн> 1, то можновоспользоватьсяприближённойформулой rвых

в результатечего получаетсяrвых= 1 Ком. Сравнениемежду собойобоих результатовпоказываетих хорошеесовпадение.

Пример4. транзисторработает вкаскаде посхеме с разделённойнагрузкой,причём сопротивлениенагрузки в цепистока rн.с= 10 Ком, в цепиистока rн.и= 5 Ком. Найтиусиление понапряжениюцепей стокаи истока.

Посколькувыполняетсяусловие rн.и> rн,то усилениецепи истокапримерно равноединице: Кu

1.По этой же причинеусиление в цепистока равноотношениюсопротивленийв цепях стокаи истока, тоесть Кu.c= 10 : 5 = 2.

Как видноиз приведённыхпримеров,приближённыеформулы вполнеприменимы влюбительскихрасчётах каскадовкак на биполярных,так и на полевыхтранзисторах,с учётом техусловий, прикоторых онисправедливы,а также на низкихчастотах, гдеещё не сказываетсявлияние частотына параметрыкаскада. Относительнобольшие значениявходной, выходнойи проходнойёмкостейэквивалентнойсхемы замещенияполевого транзисторапо сравнениюс очень большимиактивнымисопротивлениямитех же цепейприводят ктому, что частотныесвойства полевыхтранзисторовоказываютсянесколько хужечастотныхсвойств биполярныхтранзисторов.

Заключение

Транзисторпредставляетсобой полупроводниковыйприбор, предназначенныйдля использованияв устройствах,осуществляющихгенерацию иусилениеэлектрическихколебаний.Основой любоготранзистораявляетсякристаллическаяпластинкаполупроводника,в которомиспользуютсяте или иныесвойстваполупроводниковогоматериала иэлектронно– дырочныхпереходов, врезультатечего представляетсявозможным спомощью слабыхуправляющихтоков или напряженийполучать болеемощные электрическиеколебаниятребуемоговида.

Подобно тому,как существуетбольшое множестворазновидностейдиодов, известнобольшое числовидов и разновидностейтранзисторов.

Транзисторыразличаютсяпо числу основныхвидов носителейзаряда, используемыхпри работеприбора. Транзисторы,в которыхиспользуютсяоба вида носителей,дырки и электроны,называютсябиполярными.В зависимостиот геометрическойструктурыразмещениязон с различнойпроводимостьюони могут бытьпрямой (p– n– p)или обратнойпроводимости(n– p– n).Транзисторы,у которыхиспользуетсятолько одиносновной носительзаряда, например,только дыркиили толькоэлектроны,называютсяполярными

Самымиизвестнымии доступнымиявляются биполярныетранзисторыпрямой (p– n– p)и обратной (n– p– n)проводимости.Менее известныи доступныполевые транзисторыс каналом pи nтипа.

Списоклитературы

1. АгаханянТ. М. Основытранзисторнойэлектроники.– М.: Энергия,1974.

2. БергельсонИ. Г., Минц В. И.Транзисторыбиполярные.– М.: Сов. Радио,1976.

3. ВасильевВ. А. Радиолюбителюо транзисторах.– М.: Досааф,1973.

4. Диодыи транзисторы/Под редакциейЧернышёва. –М.: Энергия, 1976.

5. ПетуховВ. М., ТаптыгинВ. И., Хрулев А.К. Транзисторыполевые. – М.:Сов. Радио, 1978.

6. ПляцО. М. Справочникпо электровакуумным,полупроводниковымприборам иинтегральнымсхемам. – Минск:Вышэйшая школа,1979.

7. Справочникпо полупроводниковымдиодам, транзисторами интегральнымсхемам/ Подредакцией Н.И. Горюнова. –М.: Энергия, 1979.

8. ТерещукР. М., ТерещукИ. М., Седов С. А.Полупроводниковыеприёмно усилительныеустройство.Справочникрадиолюбителю.Издание второе,стереотипное.– Киев: Науковадумка, 1982.

9. Транзисторы/Под редакциейА. А. Чернышёва.– М.: Энергия,1979

ФилиалСанкт-Петербургскогогосударственногоинженерно-экономическогоуниверситетав городе Пскове

Курсоваяработа поТОПТу на тему:

Транзисторы

Выполнил:

студентгруппы 3350

1 курса

факультетаэкономики и

управленияна предприятии

городскогохозяйства

Иванов СергейВасильевич

Научныйруководитель:

Марков ВикторНиколаевич

Псков

2004

Содержание

Введение…………………………………………………………….2

Электронно– дырочный p– n переход …………………...……3-4

Биполярныетранзисторы…………………………………….…..5-6

Усилительныесвойства биполярныхтранзисторов………....…7-11

Частотныесвойстватранзисторов………………………..….…12-15

Шумовыехарактеристикитранзисторов…………………..…….16

Полевыетранзисторы.Общие сведения………….………………17

Принципдействия иустройствополевого транзисторас p– n

переходом…………………………………………………………18-21

Эквивалентнаясхема замещенияполевоготранзистора………22-27

Заключение…………………………………………………………28

Списоклитературы………………………………………………...29