 |
Схемы включения биполярных транзисторов
|
|
|
|
Типы диодов по назначению
§ Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
§ Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
§ Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
§ Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
§ Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
§ Параметрические
§ Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения. [2]
§ Умножительные
§ Настроечные
§ Генераторные
Типы диодов по размеру перехода
§ Плоскостные
§ Точечные
Типы диодов по конструкции
§ Диоды Шоттки
§ СВЧ-диоды
§ Стабилитроны
§ Стабисторы
§ Варикапы
§ Светодиоды
§ Фотодиоды
§ Pin диод
§ Лавинный диод
§ Лавинно-пролётный диод
§ Диод Ганна
§ Туннельные диоды
§ Обращённые диоды
46) Биполярные транзисторы. Коэффициенты усиления в транзисторах
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.
|
|
|
Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.
Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:
§ Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.
§ Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх
Схема включения с общей базой
Усилитель с общей базой.
§ Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется.
§ Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]
§ Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.
Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.
Достоинства:
§ Хорошие температурные и частотные свойства.
§ Высокое допустимое напряжение
Недостатки схемы с общей базой:
§ Малое усиление по току, так как α < 1
§ Малое входное сопротивление
§ Два разных источника напряжения для питания.
Схема включения с общим эмиттером
I вых = I к I вх = I б U вх = U бэ U вых = U кэ
· Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iб=Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1]
· Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iб
Достоинства:
· Большой коэффициент усиления по току
· Большой коэффициент усиления по напряжению
· Наибольшее усиление мощности
· Можно обойтись одним источником питания
· Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.
|
|
|
Недостатки:
· Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой
Схема с общим коллектором
I вых = I э I вх = I б U вх = U бк U вых = U кэ
· Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β [β>>1]
· Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=(Uбэ+Uкэ)/Iб
Достоинства:
· Большое входное сопротивление
· Малое выходное сопротивление
Недостатки:
· Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.
Фотодиоды и светодиоды
Фотодио́д — приёмник оптического излучения[1], который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.
Фотодиод, работа которого основана на фотовольтаическом эффекте (разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего образуется заряд и ЭДС), называется солнечным элементом. Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов.
Принцип работы:
При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Ток фотодиода определяется током неосновных носителей — дрейфовым током. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода Cp-n
Фотодиод может работать в двух режимах:
§ фотогальванический — без внешнего напряжения
§ фотодиодный — с внешним обратным напряжением
Особенности:
§ простота технологии изготовления и структуры
§ сочетание высокой фоточувствительности и быстродействия
§ малое сопротивление базы
§ малая инерционность
Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом или контактом металл-полупроводник, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его спектральные характеристики зависят в том числе от химического состава использованных в нёмполупроводников. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).
|
|
|
Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Лучшие излучатели относятся к прямозонным полупроводникам (то есть таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), типа AIIIBV (например, GaAs или InP) и AIIBVI(например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета(GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).
Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников (например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. Впрочем, в связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния. В последнее время большие надежды связываются с технологией квантовых точек и фотонных кристаллов.
Схемы включения биполярных транзисторов
Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:
§ Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.
§ Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх
|
|
|
