Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Одноперехідні (двобазові) транзистори

Одноперехідний транзистор (рис.2.3.19,а) являє собою монокристалічну пластинку кремнію n-типу з високим значенням питомого опору, на кінцях якої розміщені омічні контакти баз Б1 і Б2, а на боковій стороні – один емітерний p-n перехід.

Ділянки кристалу довжиною l₁ і l₂ (зазвичай l₁ << l₂) виконують функції баз приладу. Емітерний контакт зв’язку з зовнішнім виводом емітера Е.

Схема ввімкнення одноперехідного транзистора показана на рис. 2.3.19, б. До виводів баз Б1 і Б2 підводять напругу живлення U_Б1Б2, причому база Б2 має позитивний потенціал відносно бази Б1, яку зазвичай заземлюють. Під дією цієї напруги в кремнієвій пластинці виникає струм І_Б1Б2. Ділянка між базами Б1 і Б2 одноперехідного транзистора являє собою омічний опір в декілька кОм з лінійною вольт-амперною характеристикою. Тому напруга U_Б1Б2 розподіляється по базам пропорційно їх опорам, які залежать від довжин l₁ і l₂. Ці наруги відповідно рівні U_ЕБ1 і U_ЕБ2. Полярність напруги U_ЕБ1 така, що в вихідному стані емітерний p-n перехід буде зміщений в зворотному напрямі і через нього пройде лише невеликий струм втрат І_ЕБ0 (рис. 2.3.20).

Цей же стан збережеться при подачі на емітер від’ємної напруги U_Е або позитивної але, яка не перевищує величини напруги U_ЕБ1.

І_Б1Б2 + U_Б1Б2

Б2

Е І_Е VT

І_Е Б2 І_Б1Б2

Б1

а б

Рис. 2.3.19. Будова (а), схема ввімкнення (б) одноперехідного транзистора

Якщо ж напруга U_Е перевищить напругу U_ЕБ1 на величину, достатню для відкривання емітерного p-n переходу (точка А на рис.2.3.20), то в кремнієву пластинку із емітера будуть інжектуватися дірки. Під дією електричного поля джерела U_Б1Б2 ці дірки будуть рухатися в напрямі до виводу бази Б1, утворюючи емітерний струм, що призведе до збільшення провідності на ділянці довжиною l₁, або зменшенню до незначної величини опору на цій ділянці. В результаті внутрішнє падіння напруги U_ЕБ1зменшиться, що допоможе подальшому відкриванню емітерного p-n переходу і збільшення струму емітера і т.д. Т таким чином, процес зростання емітерного струму буде розвиватись лавиноподібно. З ростом емітерного струму опір емітерного переходу знижується, а напруга U_Е зменшується. Це відповідає появі у вольт-амперній характеристиці ділянки від’ємного опору приладу (ділянка АВ на рис.2.3.20).

І_Е

І_викл В

І_вкл А

0 U_Е

U_вкл

Рис. 2.3.20. Вольт-амперна характеристика одноперехідного транзистора

Подальше збільшення емітерного струму (ділянка ВС) пов’язано з підвищенням зовнішньої емітерної напруги.

Таким чином, вольт-амперна характеристика одноперехідного транзистора нагадує вольт-амперні характеристики тунельних діодів, що дозволяє використовувати даний прилад для побудови різних перемикаючих схем.

Переваги одноперехідних транзисторів:

v простота конструкції;

v стабільна напруга спрацювання;

v мале споживання струму в колі керування;

v можливості передачі порівняно потужних імпульсів

і т.п.

Фототранзистори

Фото транзистор – фотогальванічний приймач випромінювання, фото чуттєвий елемент якого містить структуру транзистора, яка забезпечує внутрішнє підсилення.

Конструктивне оформлення одного із типових фототранзисторів (типу ФТ-1). Прилад складається із германієвої пластини, в яку із двох сторін співвісно впаяно навіски індію, які утворюють колектор і емітер. Пластинка германію припаяна олов’яним кільцем до кристалотримача, який в свою чергу приварений до ніжки. Колектор і емітер за допомогою тонких виводів з’єднані з провідниками, ізольованими від ніжки скляними ізоляторами. Базовий вивід приварений до ніжки. Весь фототранзистор поміщений в герметичний корпус, в якому є круглий отвір, закритий склом.

Двополюсна схема ввімкнення фототранзистора показана на рис.2.3.21,б. При такому ввімкненні вивід бази фототранзистора залишається вільним, тобто струм бази І_Б= 0. при освітленні бази в ній з’являються вільні електрони і дірки. Для бази фото транзистора типу pnp дірки є неосновними носіями зарядів, тому вони втягуються полем колекторного переходу в колектор, збільшуючи струм в його колі. Основні носії зарядів (електрони), які залишилися в базі, створюють просторовий заряд, який понижує висоту потенціального бар’єру емітерного переходу. При цьому полегшується перехід дірок із емітера в базу, а потім, а потім в колектор, що приводить до ще більшого росту колекторного струму, який проходить через навантажувальний опір. Таким чином, навіть при невеликому світловому потокові, який падає на базу, струм колектора стає достатньо великим, що свідчить про високу чуттєвість фототранзистора.

Спочатку фототранзистори застосовувались виключно в розглянутій вище двополюсній схемі ввімкнення. Тому в деяких конструкціях фото транзисторів базовий вивід відсутній. Такий фото транзистор за своїми параметрами відрізняється від фото діода лише більшою інтегральною чуттєвістю. Фото транзистор, який має три виводи, являє додаткові можливості його використання, які базуються на тому, що, крім світлового сигналу, на його вхід можна подати сигнал електричний.

Е К

Б І

+ - R_н

а Е

Рис. 2.3.21. Умовне графічне зображення (а), двополюсна схема ввімкнення (б) фототранзистора типу pnp

Оскільки конструкція фото транзистора в основному не відрізняється від конструкції звичайного біполярного транзистора, характеристики цих двох приладів також однакові, якщо на вхід фото транзистора подається лише електричний сигнал.

Основні параметри фототранзисторів:

темновий струм І_Т – струм через затемнений фототранзистор при прикладеній робочій напрузі;

струм при освітленні І_С – струм через освітлений фототранзистор при прикладеній робочій напрузі;

інтегральна чуттєвість S_інт – відношення струму через фототранзистор при прикладеній робочій напрузі до падаючого на нього світлового потоку;

найбільша потужність розсіювання Р_роз._max – допустима потужність, яка виділяється на приладі і допускає його експлуатацію протягом тривалого часу.

Фототранзистори використовуються в якості чутливих елементів в різних автоматичних пристроях, кіно фотоапаратурі, в пристроях введення і виведення інформації в обчислювальній техніці, для реєстрації ультрафіолетового і інфрачервоного випромінювання і т.п. Крім того вони з успіхом використовуються в оптоелектроніці.

Тиристори

Тиристор – напівпровідниковий прилад, який має чотирьохшарову структуру з трьома послідовними p-n переходами, характеризується двома стійкими станами в прямому напрямі і запираючими властивостями в зворотному напрямі.

Основні види тиристорів:

- динистор (діодний тиристор);

- тринистор (тріодний тиристор).

На рисунку 2.3.22 представлені умовні графічні зображення тиристорів.

а б в г д

е ж з к

Рис. 2.3.22. Умовні графічні зображення тиристорів:

а – динистор; б – незапираємий тринистор з керуванням по катоду; в - незапираємий тринистор з керуванням по аноду; г –запираємий тринистор з керуванням по катоду; д - запираємий тринистор з керуванням по аноду; е – симетричний динистор; ж – симетричний тринистор; з – фотодинистор; д – фототринистор

Динистор має виводи від двох крайніх шарів.

v Тринистор має виводи від двох крайніх шаріві від однієї внутрішньої (базової) області.

Схематичне зображення чотирьохшарових структур динистора та тринистора показано на рис. 2.3.23. В цих структурах крайні області структури – відповідно p- i n- емітери, а області, які прилягають до середнього переходу – відповідно p- i n- бази. Емітерні електроди є силовими і називаються катодом і анодом. Перехід П1 є емітерним або катодним, перехід П2 – колекторним; а перехід П3 – емітерним або анодним.

+ Анод + Анод

Керуючий електрод

Рис. 2.3.23. Шарові структури тиристорів: а) динистора; б) тринистора

- Катод - Катод

а б

Для аналізу роботи тиристора чотирьохшарову структуру доцільно представити у вигляді двох транзисторів типів pnp i npn (рис. 2.3.24), причому колекторний струм транзистора pnp (VT1) одночасно є базовим струмом транзистора npn (VT2), колекторний струм транзистора VT2 – базовим струмом транзистора VT1. Таким чином

І_Б2= І_К1 і І_Б1= І_К2.

+ Е (анод)

VT1

І_Б1= І_К2

VT2

І_Б2= І_К1 -Е (катод)

Рис. 2.3.24. Двотранзисторна схема заміщення тиристора

При збільшенні ЕРС джерела основні носії зарядів із емітера пересікають шар, де вони є неосновними, частково рекомбінуються в ньому. Не рекомбіновані носії проходять через колекторний перехід і з’являються в області, де вони є основними (в шарі бази VT2), знижують висоту потенціального бар’єра, допомагають переходу зарядів із другого емітера, що веде до збільшення (загального) струму приладу.

Невеликий приріст ∆І_Е1 викликає деякий приріст ∆І_К1, який, при поступанні в базу VT2, викликає приріст

(2.3.22)

де β₂ – коефіцієнт підсилення за струмом VT2, який ввімкнений за схемою зі спільним емітером.

В свою чергу І_К1 збільшується в транзисторі VT1

(2.3.23)

де β₁ – коефіцієнт підсилення за струмом VT1, який ввімкнений за схемою зі спільним емітером.

Далі процес продовжується і струм в контурі лавиноподібно зростає.

Перехід структури p-n-p-n із непровідного стану в провідний можна викликати не лише підвищенням напруги зовнішнього джерела, але й збільшенням струму в одному із еквівалентних транзисторів. Для цього в тиристорі від однієї бази роблять вихід (керуючий електрод). Змінюючи струм керуючого електроду можна регулювати напругу перемикання, а отже, керувати роботою приладу.

Типова вольт-амперна характеристика динистора приведена на рис.2.3.25. Вона може бути розбита на наступні області: ВБ – область малого додатнього опору, яка відповідає відкритому стану приладу; БА – область високого від’ємного опору; А – область поверненого пробою середнього p-n переходу; АО – непровідний стан (середній p-n перехід закритий зовнішнім джерелом напруги; ОС – область високого опору; від С і нижче – область лавинного неповерненого пробою.

Наявність у вольт-амперній характеристиці приладу ділянки з від’ємним опором дозволяє використовувати динистор в різних електронних схемах. Динистор може знаходитись у двох стійких станах: v перший стан характеризується малим струмом, що протікає через прилад, і великим падінням напруги на ньому (ділянка АО); v другий стан характеризується великим струмом і малим падінням напруги (ділянка ВБ).

І_пр

І_відкр._max В

І_пит Б

І_вм А

С О U_відкр U_вм U_пр

Рис. 2.3.25. Вольт-амперна характеристика динистора

Наявність у вольт-амперній характеристиці приладу ділянки з від’ємним опором дозволяє використовувати динистор в різних електронних схемах.

Динистор може знаходитись у двох стійких станах:

v перший стан характеризується малим струмом, що протікає через прилад, і великим падінням напруги на ньому (ділянка АО);

v другий стан характеризується великим струмом і малим падінням напруги (ділянка ВБ).

Тринистори можна вмикати при напругах, менших напруги ввімкнення динистора. Для цього достатньо на одну із баз подати додаткову напругу таким чином, щоб створюване ним поле співпадало за напрямком з полем аноду на колекторному переході. Можна подати струм керування на другу базу, але для цього на керуючий електрод необхідно подавати напругу від’ємної полярності відносно аноду, тому й розрізняють тринистори з керуванням по катоду і з керуванням по аноду.

І_пр

І_відкр._max В

Рис. 2.3.26. Вольт-амперна характеристика динистора І_КЕ3 > І_КЕ2> І_КЕ1 > І_КЕ=0

І_пит Б І_КЕ3 І_КЕ2І_КЕ1 І_КЕ=0

І_вм А

С О U_відкр U_вм U_пр

Вольт-амперна характеристика тринистора (рис.2.3.26)при І_КЕ=0 (струм керуючого електроду) подібна до вольт-амперної характеристики динистора.

Ріст І_КЕ призводить до зміщення вольт-амперної характеристики в сторону меншої напруги ввімкнення. При достатньо великому струмі керуючого електроду вольт-амперна характеристика тринистора вироджується у вольт-амперну характеристику звичайного опору.

Для вимкнення тринистора необхідно зменшувати струм через нього до значення, меншого ніж І_пит.

Маркування тиристорів

v Для маркування тиристорів використовуються шість символів без будь-яких розділових знаків.

Перший елемент характеризує вихідний матеріал, з якого виготовлено прилад, позначається буквою:

К - кремній, або його з’єднання; Г – германій, або його з’єднання; А – з’єднання галію.

Для приладів, які використовуються в пристроях спеціального призначення, встановлені наступні позначення, де буквам відповідають цифри: К – 1, Г – 2, А – 3.

Другий елемент характеризує підклас приладу, позначається буквою:

Н – динистори;

У – тринистори.

Третій елемент характеризує призначення приладу, позначається цифрою.

Четвертий і п’ятий елементи позначають порядковий номер розробки технологічного типу приладу, позначаються цифрами від 01 до 99.

Шостий елемент позначає ділення технологічного типу на параметричні групи, позначається буквою від А до Я.

Основні параметри тиристорів:

напруга ввімкнення U_вм – напруга, при якій струм через прилад починає різко зростати;

струм ввімкнення І_вм – струм, який протікає через прилад при прикладеній до нього напрузі ввімкнення;

струм утримання І_утр – мінімальний основний струм, який необхідний для підтримання тиристора у відритому стані при визначеному режимі в колі керуючого електроду;

напруга у відкритому стані U_відкр – основна напруга при визначеному струмі в відкритому стані тиристора;

струм у закритому стані І_закр – основний струм при визначеній напрузі у закритому стані тиристора;

зворотний струм І_зв – анодний струм при визначеній зворотній напрузі;

загальна ємність С_заг – ємність між основними електродами тиристора при визначеній напрузі в закритому стані;

постійний відкриваючий струм керуючого електроду І_{КЕ.відкр.}, імпульсний відкриваючий струм керуючого електроду І_{КЕ.відкр.і}, постійна відкриваюча напруга на керуючому електроді U_{КЕ відкр}, імпульсна відкриваюча напруга на керуючому електроді U_{КЕ відер.і}, час ввімкнення t_вм, час вимкнення t_вимкнта ін.

⇐ Предыдущая 15 16 17 18 192021 22 23 24 Следующая ⇒