Реферат
На тему
Особливості транзисторів
2010
Зміст
Введення
Пристрій і принцип дії транзисторів
Схема включення транзисторів
Класифікація та маркування транзисторів
Характеристики
Застосування
Висновки
Література
Введення
У даному рефераті мова піде про напівпровідниковому приладі - транзисторі.
Транзисторами називають трьохелектродні напівпровідникові прилади, призначені для перетворення різних електричних сигналів. Слово транзистор походить від комбінації англійських слів "transfer of resistor", що в перекладі означає (перетворювач опору). Їх можна розділити на 2 основні групи - біполярні і польові (уніполярні), принцип дії яких відрізняється. У біполярних транзисторах відбувається переміщення як основних, так і неосновних носіїв заряду. У біполярних транзисторах управління потоком носіїв заряду здійснюється шляхом зміни рівня їх інжекції (або екстракції), в польових транзисторах потік носіїв заряду управляється електричним полем.
Пристрій і принцип дії транзисторів
Біполярний транзистор - це трьохелектродні напівпровідниковий прилад із двома взаємодіючими електронно-дірковий переходами. Він являє собою тришаровий напівпровідниковий монокристал з чередующимся типом електропровідності. Існують n - p - n структури і p - n - p структури.
Центральну частину монокристала називають базою (Б). З одного боку до бази примикає область з високою концентрацією домішки, звана емітером (Е), з іншого - область з низькою концентрацією домішки, звана колектором (К). Між базою і емітером знаходиться емітерной перехід (ЕП), між базою і колектором - колекторний перехід (КП). Взаємодія між переходами буде існувати, якщо товщина бази багато менше дифузійної довжини не основних носіїв заряду. На малюнку 1.1 показана структура крем'яного монокристалу, виготовленого за епітаксійних-планарної технології, яка характерна для більшості сучасних транзисторів. На сильнолегированной підкладці 1 n +-типу методом епітаксії сформований слаболегірованний шар 2 n-типу товщиною близько 10 мкм, в якому методом локальної дифузії створені шар бази 3 з діркової електропровідністю і шар емітера 4 n +-типу. Товщина базового шару становить близько 1 мкм. На поверхні кристала розташований захисний шар діоксиду кремнію SiO 2 товщиною порядку 1мкм, через отвори в якому здійснені металеві висновки від емітера і бази. Тонка база має значну протяжність в горизонтальному напрямку, тому вона має порівняно великим опором. Щоб знизити цей опір, від бази роблять два висновки, які з'єднують разом.
Рис. 1.1.
Основні фізичні процеси в такій структурі протікають під емітером. Цю область називають активною. Інша частина структури є пасивною, не надає суттєвого впливу на роботу транзистора. Тому надалі буде розглядатися спрощена модель транзистора, показана на рис. 1.1 (б). На рис. 1.1 (в) представлено схематичне зображення транзисторів. У польових транзисторів, струм обумовлений носіями заряду тільки одного знаку. Ці транзистори відносяться до класу уніполярні. Основу польового транзистора становить напівпровідник електронній (n) або діркової (р) провідності. У цьому напівпровіднику утворюється провідний канал - це область, в якій регулюється потік носіїв заряду (струму). При цьому струм, що протікає через канал, управляється електричним полем, створюваним напругою. Електрод, на який подається керуючий електричний сигнал, називається затвором (З). Електрод, через який у провідний канал втікають носії заряду, називається витоком (и). Електрод, через який носії заряду випливають з каналу, називаються стоком (с).
Існує два види польових транзисторів: з керуванням p - n-переходом; з ізольованим затвором. У польових транзисторів з керуючому p - n-переходом з протилежних сторін основного напівпровідника (в якому утворюється провідний канал) створюється область протилежної провідності. Вона є затвором і керує за допомогою електричного поля струмом через канал рис 2.1 (а).
Залежно від типу каналу польові транзистори з керуючому p - n-переходом бувають (n) типу і (p) типу. умовно графічні позначення цих транзисторів наведені на рис 2.1 (б), (в).
Рис. 2.1.
Схема включення транзисторів
Біполярний транзистор є активним приладом, що дозволяє здійснювати посилення електричних сигналів. У конкретних електронних схемах він включається як чотириполюсник, у якого є вхідна і вихідна ланцюга. Один з електродів транзистора є спільним. Можливі 3 схеми включення: схема з загальною базою (ПРО), схема з загальним емітером (ОЕ) і схема з загальним колектором (ОК) - показані на малюнку 3.1 (а), (б), (в). Для позначення напруг, що подаються на електроди транзистора використовують подвійні індекси. Перший індекс ідентифікує електрод, на який подається напруга, що вимірюється щодо спільного електрода, що позначається другий індексом. Наприклад, U к-е-напруга між колектором і емітером, U к-б напруга між колектором і базою і т.д. На малюнку 3.1 показана полярність напруг, відповідна активного режиму роботи транзистора і напрямку струму в цьому режимі (для транзисторів типу p - n - p полярність напруг і напрямку струму протилежні). Схема включення польових транзисторів аналогічна.
Рис. 3.1.
Класифікація та маркування транзисторів
Система умовних позначень транзисторів така ж, як і в напівпровідникових діодів, тільки 2 і 3 елемент мають інші значення. Другий елемент: буква Т - біполярний транзистор; буква П. - польовий транзистор. Третій елемент - цифра, що визначає функціональні можливості транзистора. Наприклад: ГТ322Г-транзистор малої потужності, високої частоти; КТ 940А - кремінний транзистор великої потужності, високої частоти. У таблиці 1.1 показано розшифрування третього елемента умовних позначень транзисторів.
Табл. 1.1
Частота, мГц | Потужність, Вт | ||
мала (до 0,3) | середня (0,3 - 1,5) | велика (вище 1,5) | |
Низька (до 3) Середня (3 - 30) Висока (30 - 300) Надвисока (Більше 300) | 1 2 3 3 | 4 5 6 6 | 7 8 9 9 |
Система позначення силових транзисторів
Відповідно до неї прийняті наступні позначення - перший елемент (у деяких типів транзисторів він може бути відсутнім) - цифра позначає вихідний напівпровідниковий метал (1-германій, 2-кремній, 3-арсенід галію, 4-карбід кремнію); другий елемент - літери ТК , ТКД, або ТКП, що позначають вид приладу (відповідно дискретний біполярний, складовою біполярний, і польовий транзистор); третій елемент - цифра, що вказує порядковий номер розробки; четвертий елемент - цифра, що визначає розмір корпусу для кожного конструктивного виконання, а п'ятий елемент-цифра, позначає конструктивне виконання корпусу (1-голчастого з гнучкими висновками ,2-штирьовий з жорсткими висновками, 3 - таблеткові, 4 - під запресовування, 5 - фланцеве, 6-9 - інше виконання); шостий елемент - відокремлений дефісом число, відповідне максимально допустимому постійному струму колектора (стоку) в амперах; сьомий елемент - відокремлений дефісом число, що означає клас транзистора в залежності від максимально допустимого постійної напруги колектор-емітер при відключеній базі (або від напруги стік-витік). Наприклад: ТКД133-80-4, ТК235-40-3. При маркуванні транзисторів на корпусах можуть зазначатися їх умовні позначення або застосовуватися кодованих система маркування за допомогою певних позначок і кольору (точок або міток). На корпусі транзисторів також можуть зазначатися рік (код латинською літерою) і місяць (код цифрою або латинською літерою) виготовлення. рис 3.2
Конкретно по кожному типу транзисторів при розшифровці маркування необхідно користуватися довідковою літературою або ТУ на відповідний транзистор, в яких також визначається цоколевка висновків (Е.К, Б).
Характеристики
У транзисторів велика кількість різних характеристик і параметрів. Звичайно розглядаються сімейства вхідних і вихідних характеристик транзистора, що знімаються для схем з ОЕ та ОБ. Вхідна характеристика-це залежність сили вхідного струму транзистора від вхідної напруги при постійному вихідній напрузі. Поділ струмів і напруг на вхідні і вихідні залежить від схем включення транзистора.
| ||||
Рис.3.2 Транзистори. Кодова маркування. Корпус КТ-26 (ТО-92)
Вихідна характеристика - це залежність вихідного струму транзистора від вихідної напруги при постійному вхідному струмі. Родини цих характеристик для схем з ОЕ та ОБ зазвичай наводяться в різній довідковій літературі мулі ту на відповідні типи транзисторів. Всі параметри транзисторів можна розбити на кілька груп; постійного струму; в режимі малого сигналу; частотні; в режимі великого сигналу; граничних режимів.
Приклад параметрів транзисторів:
1-Зворотний струм колектора I к.б.о - струм через колекторний перехід при заданому зворотному напруга колектор-база і розімкнутому виведення емітера.
2-Напруга насичення колектора - емітер U к.е.нас-напруга між висновками колектора і емітера транзистора в режимі насичення при заданих силах струму бази і колектора.
3-Статичний коефіцієнт передачі струму за схемою з ОЕ h 21е - відношення постійного струму I а до струму I б при заданих постійному зворотному напрузі колектор-емітер і силі струму I е..
4-Гранична частота fh 21 коефіцієнта передачі струму - частота, при якій модуль коефіцієнта передачі струму знижується на 3дБ в порівнянні з його значенням на низькій частоті.
5-Гранична частота f гр коефіцієнта передачі струму - частота, при якій модуль коефіцієнта передачі струму в схемі з загальним емітером дорівнює одиниці.
6-коефіцієнт передачі струму h 21е в режимі малого сигналу в схемі з ЗЕ відношення зміни вихідного струму до який викликав його зміни вхідного струму в режимі короткого замикання вихідного ланцюга по змінному струмі.
7-Максимальне допустиме постійна напруга колектор - емітер: при силі струму бази, що дорівнює 0, U к.е. max при опір в ланцюзі база - емітер.
Застосування
схеми (УНЧ) існує безліч схем підсилювачів низької частоти, де застосовуються транзистори як польові, так і біполярні. У польових транзисторів якість посилення краще ніж у біполярних так як вони менше входять в режим насичення.
Схеми (УВЧ) - підсилювачі високої частоти, застосовуються на вхідних ланцюгах приймачів Р.Т.А. для посилення високої частоти.
Схеми генераторів - в яких відбувається різні перетворення імпульсів (синусоїдальні, пилчасті, прямокутні, і т. д.)
4 - C хеми регуляторів напруги та струму.
Висновок
В даний час транзистори знайшли собі широке застосування в схемах Р.Т.А. вони використовуються в якості схем підсилювачів різних частот, перетворення імпульсів, регулювання напруги та струму. Вони мають безліч різних характеристик і параметрів, які дозволяють використовувати їх для необхідних цілей, наприклад підсилювачів низької (КТ 819г) чи високої частоти. (ГТ 322а).
Їх різна структура n - p - n або p - n - p дає нам можливість отримувати різні генератори, які дозволяють нам перетворити змінну напругу з постійного.
Література
1. Технічне обслуговування побутової радіоапаратури: Спецтехнологія: навч посібник. П.І. Місюль
2. О.В Зарежецкій - Радіотовари.
3. К.С Петров Радіоматеріали, радіокомпоненти і електроніка
4. А.В. Нефедов, А.І. Аксьонов Вітчизняні транзистори для побутової промисловості
5. Джо Карр Кишеньковий довідник радіоінженера