 |
Принцип работы транзистора
|
|
|
|
p ЭП n КП p
IЭР IКР
ЭК
IЭ IЭn IРЕК IКБО IК
ЕВН
IЭБ IК
IБ ЕВНЕШН
+ IБ +
UПР UОБР
Пусть транзистор находится в активном (рабочем) режиме, т.е. на ЭП подано прямое напряжение, а на КП – обратное.
При этом возникает инжекция дырок из эмиттера в базу, в обратном направлении будет происходить инжекция электронов. Ток, проходящий через ЭП, равен сумме дырочной и электронной составляющих: 
.
Т.к. концентрация ОНЗ в эмиттере много больше концентрации ОНЗ в базе, то инжекция дырок будет преобладать над инжекцией электронов, т.е. 
.
Пришедшие в базу дырки начинают рекомбинировать с электронами. Но рекомбинация – процесс не мгновенный. Поэтому бо́льшая часть дырок успевает пройти через тонкий слой базы и достигнуть КП.Суммарное поле КП (
) является ускоряющим для дырок, поэтому дырки перебрасываются этим полем через КП (происходит экстракция ННЗ) и участвуют в образовании дырочной составляющей коллекторного тока 
(управляемая часть коллекторного тока). Т.к. КП находится под обратным напряжением, через него протекает еще один ток – неуправляемый тепловой ток коллекторного перехода 
. Суммарный ток коллектора равен: 
. Т.к. тепловой ток мал, то 
.
Те дырки, которые всё же успевают прорекомбинировать с электронами в базе, участвуют в создании тока рекомбинации 
.
Таким образом, суммарный ток базы равен: 
Все составляющие этого тока малы, следовательно, ток базы также мал.
Рекомбинация в базе + инжекция электронов из базы в эмиттер нарушают электрическую нейтральность базы (база приобретает положительный заряд). Для восстановления электрической нейтральности базы от внешнего источника питания (
) в базу поступают электроны. Т.к. ток всегда направлен в сторону, противоположную движению электронов, токи 
и 
имеют направление сверху вниз, следовательно, ток базы 
имеет такое же направление.
|
|
|
Пришедшие в эмиттер из базы электроны и ушедшие из эмиттера дырки нарушают электрическую нейтральность эмиттера (эмиттер приобретает отрицательный заряд). Для восстановления нейтральности эмиттера избыточные электроны уходят из эмиттера к внешнему источнику питания (
), т.е. во внешней эмиттерной цепи протекает ток 
снизу вверх.
Пришедшие в коллектор дырки нарушают его электрическую нейтральность(коллектор приобретает положительный заряд). Для восстановления электрической нейтральности в коллектор поступают электроны от внешнего источника питания (
), т.е. во внешней коллекторной цепи протекает ток 
сверху вниз.
Основные коэффициенты, характеризующие работу транзистора
· Статический коэффициент передачи тока эмиттера в коллектор: 
или 
Отсюда вытекает: транзистор является управляемым прибором, т.к. его выходной ток () зависит от входного (
). 
Чем ближе 
приближается к 1, тем меньше отличаются между собой токи 
и , тем эффективнее работает транзистор.
· Статический коэффициент передачи тока базы в коллектор:
= десятки÷сотни
Транзистор, как усилительный элемент
Т.к. выходное напряжение транзистора является обратным 
, а входное напряжение – прямым 
, то справедливо: 
.
При этом входной ток 
выходному току :
или 
.
Определим входную и выходную мощности:
, т.е. транзистор является усилительным элементом.
Прибор, усиливающий сигнал по мощности, называется усилителем.
Схемы включения транзисторов
В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзисторов:
А) Общий эмиттер (n-p-n)
Изображена теоретическая схема усилителя. Практически используется один источник питания, а не два.
|
|
|
Назначение элементов:
VT – усилительный элемент;
Еп – источник питания, подающий обратное напряжение на КП;
Есм – источник питания, подающий прямое напряжение на ЭП;
Uс – источник переменного сигнала;
Rк – сопротивление коллекторной нагрузки (на нем выделяется усиленный сигнал).
|
|
|
