.

Биполярные транзисторы

Подлинный фурор в усилительной технике произвело появление биполярных транзисторов, основанных на ис­пользовании полупроводниковых материалов с разным типом проводимости — электронной n и дырочной р. Эти миниатюрные приборы (размером сейчас со спичечную головку) обладают высоким усилением, лишены нити накала и могут питаться от малых напряжений — вплоть до долей вольта. Благодаря этому они намного надежнее ламп и имеют больший срок службы.

Устройство транзистора напоминает многослойный пирог — он состоит из трех полупроводниковых областей. Их обозначают как р—n—р или n —р— n, т. е. база этих транзисторов имеет проводимость, соответственно, n (электронная) и р (дырочная). Не вникая в технологию изготовления транзисторов, отметим лишь, что тип про­водимости достигается легированием полупроводника донорной (для n-области) или акцепторной (для р области) примесью.

Рассмотрим, к примеру, n —р—n-транзистор. Области р— n образуют так и называемый р—n переход, или полу­проводниковый диод. Один из p-n-переходов транзисто­ра включается в прямом направлении (напряжения на области n). При этом область n называется эмиттером и инжектирует в область р (базу) электроны. Второй р— n переход включается в обратном направлении (+ напряже­ния на области n). Пройдя тонкую базу, электроны, инжектируемые эмиттером, собираются коллектором, и в его цепи появляется ток, управляемый напряжением на эмиттере. Можно управлять токами коллектора и эмитте­ра, задавая ток базы.

Режимы работы биполярного транзистора Есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.

  • Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
  • Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
  • Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
  • Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.