Транзистор, усиление электрического сигнала

Транзистор изобретён в 1948 году американскими учёными Д. Бардином,
У. Браттейном и У. Шокли, за что им была присуждена Нобелевская премия.

Транзистор (биполярный транзистор) – это полупроводниковое устройство, которое предназначено для усиления электрического сигнала (тока, напряжения), имеющее два р-слоя и один n-слой (рис.10.13а), или один р-слой и два n-слоя (рис.10.13б), с 2-мя электронно-дырочными переходами (р-n-переходами) и 3-мя выводами. Слои, находящиеся по краям транзистора, называют коллектором и эмиттером, а средний слой называют базой.

На принципиальных электрических схемах буквенно-графическое обозначение транзистора следующее:

На каждый р-n-переход транзистора может быть подано как прямое, так и
обратное напряжения. Соответственно различают четыре режима работы транзистора: режим отсечки (режим закрытого транзистора) – на оба перехода подаётся
обратное напряжение; режим насыщения (режим открытого транзистора) – на оба перехода подаётся прямое напряжение; активный режим – на эмиттерный переход подаётся прямое напряжение, на коллекторный переход подаётся обратное напряжение; инверсный режим – на эмиттерный переход подаётся обратное напряжение, на коллекторный переход подаётся прямое напряжение.

Рассмотрим активный режим работы транзистора. Между одним слоем (эмиттером – «излучателем» свободных зарядов) и другим слоем (базой – «передатчиком» свободных зарядов) подают прямое напряжение, то есть на один р-n-переход. Между другим слоем (коллектором – «получателем» электронов) и базой подают обратное напряжение, то есть на второй р-n-переход. В результате один р-n-переход будет
открыт, а второй р-n-переход – закрыт. Следовательно, в цепи «эмиттер – база»
будет протекать прямой электрический ток, а в цепи «база – коллектор» – обратный электрический ток:

I_э = I_к + I_б , (10.1)

где I_э – сила тока, протекающего в эмиттере, А;

I_к – сила тока, протекающего в коллекторе, А;

I_б – сила тока, протекающего в базе, А.

Таким образом, транзистор можно рассматривать как устройство, которое распределяет электрический ток (протекающий через один электрод – эмиттер),
между двумя другими электродами (базой и коллектором) в определённом
соотношении. Это свойство транзистора используется для усиления электрического сигнала. Отношение изменения силы тока, протекающего в коллекторе (DI_к),
к изменению силы тока, протекающего в базе (DI_б), при неизменном напряжении
между эмиттером и коллектором называют коэффициентом передачи базового тока:

. (10.2)

Для транзисторов различных типов b = 15 – 500, то есть сила электрического
тока, протекающего в коллекторе, намного больше силы тока, протекающего в базе.

Следовательно, если ток в базе, будет являться входным сигналом, а ток в коллекторе – выходным сигналом, то транзистор будет работать в режиме усиления входного электрического сигнала. В этом случае общей точкой входной и выходной электрической цепи является эмиттер, а схему называют «с общим эмиттером» (рис.10.14). Схему «с общей базой» используют для усиления напряжения (рис.10.15).

Вопросы для самоконтроля

1. Какое электронное устройство называется биполярным транзистором?

2. Как биполярный транзистор обозначается
на принципиальной электрической схеме?

3. Опишите устройство биполярного транзистора.

4. Перечислите режимы работы биполярного транзистора.

5. Опишите включение биполярного транзистора в режиме усиления тока.

6. Что понимается под коэффициентом передачи базового тока?

7. Опишите включение биполярного транзистора в режиме усиления напряжения.

Дата добавления: 2014-11-15; просмотров: 424; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!