Общие сведения о транзисторах
Общие сведения о транзисторах
Транзисторы представляют собой электропреобразовательные полупроводниковые приборы с одним или несколькими электрическими переходами, пригодные для усиления мощности сигнала и имеющие три (или более) внешних вывода. 
Наиболее распространенные транзисторы имеют два электронно-дырочных перехода. В двухпереходных транзисторах используют два различных типа носителей заряда (электроны и дырки), поэтому их называют биполярными.
Наиболее распространенные транзисторы имеют два электронно-дырочных перехода. В двухпереходных транзисторах используют два различных типа носителей заряда (электроны и дырки), поэтому их называют биполярными.Основным элементом биполярного) является кристалл полупроводника, в котором с помощью примесей созданы три области с различной .проводимостью.» Если средняя область имеет электронную проводимость типа n, а две крайние - дырочную проводимость типа р, то структура такого транзистора обозначается р-n-р в отличие от структуры n-р-n, при которой транзистор имеет среднюю область с дырочной, а крайние области - лупроводника , служащая основой для образования электронно-дырочных переходов, называется базой, крайняя область , инжектирующая (эмигрирующая) носители заряда, - эмиттером, а область , собирающая инжектированные носители заряда, - коллектором. К каждой из двух областей припаяны соответственно эмиттерный Э, базовый Б и коллекторный К токоотводы, которыми транзистор включается в схему. 
Кристалл укрепляют на специальном кристаллодержателе и. помещают в герметизированный металлический, пластмассовый или стеклянный корпус. Внешние токоотводы электродов проходят через изоляторы в дне корпуса.
Кристалл укрепляют на специальном кристаллодержателе и. помещают в герметизированный металлический, пластмассовый или стеклянный корпус. Внешние токоотводы электродов проходят через изоляторы в дне корпуса. Электронно-дырочный переход между эмиттером и базой называется эмиттерным, а между базой и коллектором - коллекторным. Базовая область транзистора выполняется с очень малой толщиной (от 1 до 10 - 20 мкм). Различна степень легирования областей. Обычно концентрация примесей в эмиттере на 2 - 3 порядка выше, чем в базе. Степень легирования базы и коллектора зависит от типа прибора.
Для работы транзисторов к их электродам подключают постоянные напряжения внешних источников энергии. Помимо постоянных напряжений к электродам подводят сигналы, подлежащие преобразованию. В связи с этим различают входную цепь, к которой подводят сигнал, и выходную, куда включают нагрузку, с которой снимают сигнал. В зависимости от того, какой из электродов при включении транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают схемы с общей базой ОБ, общим эмиттером ОЭ и общим коллектором ОК.
- в схеме с ОБ входной цепью является цепь эмиттера, а выходной - цепь коллектора,
- в схеме с ОЭ входной - цепь базы, а выходной - цепь коллектора,
- в схеме с ОК входной - цепь базы, а выходной - цепь эмиттера.
В зависимости от полярности напряжений внешних источников, подключенных к эмиттерному и коллекторному переходам, различают активный, отсечки, насыщения и инверсный режимы работы транзистора.
Активный режим используется при усилении слабых сигналов. В этом режиме напряжение внешнего источника к эмиттерному переходу включается в прямом, а к коллекторному - в обратном направлении. Эмиттер инжектирует в область базы неосновные для нее носители заряда, а коллектор производит их экстракцию (выведение) из базовой области.
В режиме отсечки к обоим переходам подводят обратные напряжения, при которых ток, проходящий через транзисторы, ничтожно мал. »
В режиме насыщения оба перехода транзистора находятся под прямым напряжением; в них происходит инжекция носителей, транзистор превращается в двойной диод, ток в выходной цепи максимален при выбранном значении нагрузки и не управляется током входной цепи; транзистор полностью открыт. В режимах отсечки и насыщения транзисторы обычно используются в схемах электронных, переключателей. .
В инверсном режиме меняются функции эмиттера и коллектора: к коллекторному переходу подключают прямое, а к эмиттерному - обратное напряжение. Однако такое включение транзистора неравноценно из-за несимметрии структуры и различия концентрации носителей в его областях.
Принцип действия транзистора в активном режиме рассмотрим с помощью схемы с ОБ При включении напряжений эмиттерного EЭб и коллекторного EКб источников изменяются потенциальные диаграммы переходов. Напряжение EЭб снижает потенциальный барьер эмиттерного перехода, вследствие чего через него из эмиттерной области яачнется инжекция дырок в базу, а электронов - наоборот, из базовой области в эмиттерную. Концентрация основных носителей в эмиттерной области на 2 - 3 порядка выше, чем в базе, поэтому инжекция дырок в базу Iэр превышает поток элек-. тронов Iэn из базы в эмиттер. При этом через эмиттерный переход проходит суммарный ток эмиттера Iэ=Iэр+Iэп. Убыль дырок в эмиттере компенсируется уходом из него во внешнюю цепь такого же количества электронов.
В результате повышенной концентрации дырок в базе происходит их диффузионное перемещение от эмиттерного к коллекторному переходу. На этом пути часть дырок рекомбинирует с электронами базы и создает в цепи базы небольшой рекомбинационный ток Iб. Чтобы уменьшить вероятность рекомбинации дырок в базе, толщину базы (w<0,25 мм) выбирают меньше их диффузионной длины дырок (для германия L=0,3-5-0,5 мм).
Транзисторы, в которых отсутствует электрическое поле в базе, а перемещение (дрейф) носителей тока происходит за счет диффузии, называют бездрейфовыми, транзисторы, в которых за счет неравномерной концентрации примесей в базе возникает электрическое поле и перемещение носителей тока через базу происходит под действием сил этого поля, - дрейфовыми.
К коллекторному переходу напряжение внешнего источника подключают в непроводящем (обратном) направлении. Электрическое поле, создаваемое этим источником, будет тормозящим для основных и ускоряющим для неосновных носителей тока. Под действием этого поля дырки, инжектированные в базу, будучи неосновными но-сителями тока, перемещаются из базы в коллекторную область. Избыток дырок в коллекторе компенсируется током электронов от источника Eк, в результате чего во внешней цепи коллектора проходит ток Iк.
Если транзистор включен в схеме усилителя, то к входным зажимам кроме постоянного напряжения смещения Еэ подключают переменное напряжение сигнала UBXt которое нужно усилить, а к выходным зажимам кроме напряжения источника Ек - нагрузку Rн. Прямосмещенный эмиттерный переход обладает малым сопротивлением, поэтому,даже незначительные изменения потенциала в цепи эмиттера ua=E9+UB]i (вследствие изменений напряжения сигналу Uвх на входе) вызовут большие изменения тока. Изменения тока эмиттера приведут к изменению тока и напряжения в выходной (коллекторной) цепи. При соответствующем подборе нагрузки Rн можно получить большое изменение выходного напряжения UВых и мощвости, т. е. осуществить с помощью транзистора усиление сигнала за счет энергии источника Ех. Эффективность такого усиления сигнала по напряжению оценивают отношением изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению входного напряжения, т. е Kн=ДUвых/АUвх.