טרנזיסטורים דו קוטביים

המונח "טרנזיסטור דו קוטבי" קשור לעובדה ששני סוגים של נושאי מטען משמשים בטרנזיסטורים אלה: אלקטרונים וחורים. לייצור טרנזיסטורים משתמשים באותם חומרים מוליכים למחצה כמו עבור דיודות.

טרנזיסטורים דו קוטביים משתמשים במבנה מוליכים למחצה תלת שכבתי העשוי ממוליכים למחצה מוליכות חשמלית שונה נוצרים שני צמתים p - n עם סוגים מתחלפים של מוליכות חשמלית (p - n - p או n - p - n).

טרנזיסטורים דו-קוטביים יכולים להיות לא ארוזים מבנית (איור 1, א) (לשימוש, למשל, כחלק ממעגלים משולבים) ולסגור במקרה טיפוסי (איור 1, ב). שלושת הפינים של טרנזיסטור דו-קוטבי נקראים בסיס, אספן ופולט.

אורז. 1. טרנזיסטור דו קוטבי: א) מבנים p-n-p ללא חבילה, ב) n-p-n-מבנים בחבילה

בהתאם למסקנה הכללית, אתה יכול לקבל שלוש סכימות חיבור לטרנזיסטור דו-קוטבי: עם בסיס משותף (OB), אספן משותף (OK) ופולט משותף (OE). הבה נבחן את פעולתו של טרנזיסטור במעגל בסיס משותף (איור 2).

אורז. 2. סכמטי של הטרנזיסטור הדו קוטבי

הפולט מזריק (מעביר) לבסיס את נושאי הבסיס, בדוגמה שלנו למכשיר מוליכים למחצה מסוג n, אלו יהיו אלקטרונים. המקורות נבחרים כך E2 >> E1. הנגד Re מגביל את הזרם של צומת p - n הפתוח.

ב-E1 = 0, הזרם דרך צומת האספן קטן (בגלל נושאי מיעוט), הוא נקרא זרם האספן ההתחלתי Ik0. אם E1> 0, האלקטרונים מתגברים על צומת p - n של הפולט (E1 נדלק בכיוון קדימה) ונכנסים לאזור הליבה.

הבסיס עשוי בעמידות גבוהה (ריכוז נמוך של זיהומים), ולכן ריכוז החורים בבסיס נמוך. לכן, מעט האלקטרונים הנכנסים לבסיס מתחברים מחדש עם החורים שלו, ויוצרים את זרם הבסיס Ib. יחד עם זאת, שדה חזק הרבה יותר פועל בצומת האספן p - n בצד E2 מאשר בצומת הפולט, המושך אלקטרונים אל האספן. לכן, רוב האלקטרונים מגיעים לקולט.

זרמי פולט וקולט קשורים למקדם העברת זרם פולט

ב-Ukb = const.

האם תמיד ∆Ik < ∆Ie, ו-a = 0.9 — 0.999 עבור טרנזיסטורים מודרניים.

בתכנית הנחשבת Ik = Ik0 + aIe »Ie. לכן, לטרנזיסטור דו-קוטבי בסיס משותף יש יחס זרם נמוך. לכן, הוא משמש לעתים רחוקות, בעיקר במכשירים בתדר גבוה, שבהם מבחינת רווח מתח הוא עדיף על אחרים.

מעגל המיתוג הבסיסי של טרנזיסטור דו-קוטבי הוא מעגל פולט משותף (איור 3).

אורז. 3. הפעלת טרנזיסטור דו קוטבי לפי הסכימה עם פולט משותף

בשבילה הלאה החוק הראשון של קירכהוף אנחנו יכולים לכתוב Ib = Ie — Ik = (1 — a) Ie — Ik0.

בהינתן ש-1 — a = 0.001 — 0.1, יש לנו Ib << כלומר » Ik.

מצא את היחס בין זרם האספן לזרם הבסיס:

קשר זה נקרא מקדם העברת זרם הבסיס... ב-a = 0.99, נקבל b = 100. אם מקור אות נכלל במעגל הבסיס, אז אותו אות, אך מוגבר בזרם b פעמים, יזרום פנימה מעגל הקולט, יוצר מתח על פני הנגד Rk גדול בהרבה ממתח מקור האות...

להעריך את פעולתו של טרנזיסטור דו-קוטבי על פני מגוון רחב של זרמים פולסים ו-DC, הספקים ומתחים, ולחשב את מעגל ההטיה, מצב ייצוב, משפחות של מאפייני קלט ומוצא וולט-אמפר (VAC).

משפחה של מאפייני כניסה I - V קובעים את התלות של זרם הכניסה (בסיס או פולט) במתח הכניסה Ube ב-Uk = const, איור. 4, א. מאפייני הקלט I - V של הטרנזיסטור דומים למאפיינים I - V של דיודה בחיבור ישיר.

משפחת מאפייני הפלט I - V קובעת את התלות של זרם האספן במתח על פניו בבסיס מסוים או זרם פולט מסוים (בהתאם למעגל עם פולט משותף או בסיס משותף), איור. 4, ב.

אורז. 4. מאפייני מתח זרם של הטרנזיסטור הדו-קוטבי: a - כניסה, b - פלט

בנוסף לצומת n-p החשמלי, צומת מתכת Schottky-מוליכים למחצה-מחסום נמצא בשימוש נרחב במעגלים מהירים. במעברים כאלה, לא מוקצה זמן לצבירה וספיגת מטענים בבסיס, ופעולת הטרנזיסטור תלויה רק ​​בקצב הטעינה מחדש של קיבול המחסום.

אורז. 5. טרנזיסטורים דו קוטביים

פרמטרים של טרנזיסטורים דו-קוטביים

הפרמטרים העיקריים משמשים להערכת מצבי הפעולה המרביים המותרים של הטרנזיסטורים:

1) מתח אספן-פולט מרבי המותר (עבור טרנזיסטורים שונים Uke max = 10 - 2000 V),

2) פיזור הספק האספן המרבי המותר Pk max - לדבריו, טרנזיסטורים מחולקים להספק נמוך (עד 0.3 W), הספק בינוני (0.3 - 1.5 W) והספק גבוה (יותר מ 1, 5 W), טרנזיסטורים בהספק בינוני וגבוה מצוידים לרוב בגוף קירור מיוחד - גוף קירור,

3) זרם אספן מקסימלי מותר Ik max - עד 100 A ויותר,

4) הגבלת תדר השידור הנוכחי fgr (התדר שבו h21 הופך שווה לאחדות), טרנזיסטורים דו-קוטביים מחולקים לפי זה:

• לתדר נמוך - עד 3 מגה-הרץ,

• תדר בינוני - מ-3 עד 30 מגה-הרץ,

• תדר גבוה - מ-30 עד 300 מגה-הרץ,

• תדר גבוה במיוחד - יותר מ-300 מגה-הרץ.

דוקטור למדעים טכניים, פרופסור L.A. Potapov