Dvipolis tranzistorius

Vilniaus Universitetas Fizikos fakultetas Dvipolis tranzistorius Vilnius 2009 Turinys Tranzistoriaus atsiradimas.............................................................3 Tranzistorius: sandara ir veikimas.................................................3 Svarbiausi dvipolio tranzistoriaus parametrai................................4 Darbo režimai................................................................................4 Jungimo schemos..........................................................................5 Charakteristikos.............................................................................6 Panaudojimas................................................................................7 Išvados..........................................................................................8 Literatūra.......................................................................................9 Tranzistoriaus atsiradimas Tranzistorius atsirado 1947 m. gruodžio 16 d. Bello laboratorijoje po vieno sėkmingo Johno Bardeeno ir Williamo Brataino bandymo. Tas atradimas buvo gana atsitiktinis; abu ruošėsi patikrinti visai kitą hipotezę, bet netyčia prijungė prie kristalo vielytes taip, kad kristalas ėmė stiprinti juo tekančią elektros srovę. Grupei vadovavęs firmos "vunderkindas" Williamas Shockley buvo kiek nusivylęs, jog pats svarbiausias atradimas buvo padarytas jam nedalyvaujant. Shockley reakcija buvo tokia: jis visiškai užsidarė savo kabinete ir iš jo išėjo tik po mėnesio, kuomet galėjo pasauliui parodyti pirmą išsamią tranzistoriaus teoriją. Tranzistorius: sandara ir veikimas Dvipolis tranzistorius – tai puslaidininkio monokristale suformuotas trijų skirtingo laidumo sričių darinys, turintis dvi pn sandūras. Viena kraštinė darinio sritis, kurioje priemaišų tankis yra didžiausias, vadinama emiteriu. Vidurinė sritis, kurios laidumo tipas skiriasi nuo kraštinių sričių laidumo tipo, o priemaišų tankis pats mažiausias, vadinama baze. Kita kraštinė sritis vadinama kolektoriumi. Kolektoriuje priemaišų tankis yra mažesnis nei emiteryje, bet gerokai didesnis nei bazėje. Sandūra tarp emiterio ir bazės vadinama emiterine sandūra, o tarp kolektoriaus ir bazės – kolektorine sandūra. Žiūrint kokio laidumo emiterio, kolektoriaus ir bazės sritys, tranzistoriai būna pnp ir npn sandaros. Abiejų sandūrų tranzistorių veikimas analogiškas, jie skiriasi tik įtampų poliškumu ir srovių kryptimis. 1 pav. Dvipolio pnp tranzistoriaus srovės Šiame darbe išnagrinėsiu pnp tranzistoriaus veikimą su tiesiogine įtampa emiterio sandūroje ir atgaline įtampa kolektoriaus sandūroje (1 pav.). Veikiant emiterio sandūroje tiesioginei įtampai, sumažėja emiterio sandūros potencialinio barjero aukštis ir per sandūrą teka tiesioginė srovė IE. Ją sudaro skylinė ir elektroninė dedamosios: IE=IEp+IEn. Elektroninę srovę IEn sukuria iš bazės į emiterį difunduojantys elektronai, skylinę srovę IEn – iš emiterio į bazę difunduojančios skylės. Injekuotos iš emiterio į bazę skylės tampa šalutiniais krūvininkais ir difunduoja tankio mažėjimo kryptimi link kolektoriaus sandūros. Priartėjusias prie kolektoriaus sandūros skyles pagauna šios sandūros elektrinis laukas ir permeta į kolektoriaus sritį. Taip atsiranda per kolektoriaus sandūrą tekanti pagrindinė tranzistoriaus srovė IC. Ne visos skylės pasiekia kolektoriaus sandūrą. Dalis skylių bazėje susitinka su pagrindiniais bazės krūvininkais – elektronais – ir rekombinuoja. Dėl to atsiranda skylių rekombinacinė srovė Ipr. Įveikusios emiterio sandūrą skylės pasiekia kolektoriaus sandūrą arba rekombinuoja, todėl IEp=Iec+Ipr. Veikiant kolektoriaus sandūroje atgalinei įtampai, per tą sandūrą, be pagrindinės tranzistoriaus srovės, teka dreifinė šalutinių krūvininkų srovė IC0. Ją sukuria priartėję prie kolektoriaus sandūros kolektoriaus srities elektronai ir bazės srities skylės. Šie šalutiniai krūvininkai ir atgalinė kolektoriaus sandūros srovė IC0 atsiranda yrant kovalentiniams ryšiams dėl šiluminių kristalinės gardelės virpesių. Todėl srovė IC0 literatūroje dažnai vadinama šilumine srove. Svarbiausi dvipolio tranzistoriaus parametrai • Vienas svarbiausių dvipolio tranzistoriaus parametrų – jo statinis emiterio srovės perdavimo koeficientas, išreiškiamas tokia formule: A=IC / IE arba A=γδ . Jo reikšmė yra artima vienetui (A=0,95 – 0,998). • γ – emiterio efektyvumas. γ=IEp / (IEp+ IEn). Jis nusako kokią emiterio srovės dalį sudaro srovė, kurianti bazėje krūvininkus, lemiančius pagrindinę tranzistoriaus srovę (šiuo atveju tai yra skylės). • δ – krūvininkų pernašos per bazę koeficientas. δ=IC / (IC+ Ipr). Jis nusako, kuri injektuotų į bazę krūvininkų dalis pasiekia kolektoriaus sandūrą ir kuria pagrindinę tranzistoriaus srovę. Darbo režimai Yra galimi keturi tranzistoriaus darbo režimai (2 pav.). Darbo režimas priklauso nuo emiterio ir kolektoriaus sandūrų įtampų UEB ir UCB poliarumo. Tranzistoriui dirbant stiprinimo režimu emiterio sandūroje veikia tiesioginė, o kolektoriaus sandūroje – atgalinė įtampa. Kai esti uždarymo režimas, abiejų sandūrų įtampos yra atgalinės. Kai esti soties režimas, abi sandūros būna įjungtos tiesiogine kryptimi. Pagaliau tranzistoriui dirbant apgrąžiniu režimu kolektoriaus sandūroje veikia tiesioginė įtampa, emiterio sandūroje – atgalinė įtampa. Stiprintuvuose tranzistoriai gali būti įjungti ne tik pagal bendrosios bazės schemą. Vieną iš elektrodų laikant bendru, galima sudaryti tris jungimo schemas: bendrosios bazės, bendrojo emiterio ir bendrojo kolektoriaus. Visose stiprintuvų schemose maitinimo įtampų poliarumas yra toks, kad emiterio sandūroje veikia tiesioginė, kolektoriaus sandūroje - atgalinė įtampa. 2 pav. Tranzistoriaus veiklos atmainos Jungimo schemos Bendros bazės Bendros bazės jungimo atveju (3 pav. a) tranzistorius stiprina elektrinių virpesių įtampą ir galią. Taip yra todėl, kad tranzistoriaus išėjimo srovė, kuri apytikriai lygi įėjimo srovei, teka apkrovos varža, kuri yra daug didesnė už tranzistoriaus įėjimo varžą. Bendo emiterio Šiuo atveju (3 pav. b) įėjimo srovė yra bazės srovė, išėjimo srovė – kolektoriaus srovė. Tada kintamosios srovės perdavimo koeficientas yra bazės srovės perdavimo koeficientas β. β=α/(1-α). Bendro kolektoriaus Bendro kolektoriaus schemoje (3 pav. c) emiterio sandūros varža ir apkrovos varža sudaro įtampos daliklį, kurio perdavimo koeficientas mažesnis už vienetą. Taigi, emiterinio kartotuvo grandinėje, kur tranzistorius įjungtas pagal bendrojo kolektoriaus schemą, įtampa nestiprinama, tačiau gali būti stiprinama srovė ir galia. a b c 3 pav. Elementariosios bendros bazės (a), bendro emiterio (b) ir bendro kolektoriaus (c) schemos Charakteristikos Tranzistoriaus statinės voltamperinės charakteristikos – tai jo nuolatinių srovių priklausomybės nuo nuolatinių įtampų. Teorinės įėjimo charakteristikos Tranzistoriaus įėjimo charakteristika (4 pav.) yra emiterio sandūros voltamperinės charakteristikos tiesioginė šaka. Teorinė įėjimo charakteristika nepriklauso nuo išėjimo įtampos. 4 pav. pnp tranzistoriaus, įjungto pagal bendros bazės schemą, teorinė įėjimo charakteristika Teorinės išėjimo charakteristikos Kai IE=0, išėjimo charakteristika sutampa su kolektoriaus voltamperinės charakteristikos atgaline šaka (5 pav.). Pradėjus tekėti emiterio srovei, kolektoriaus srovė sustiprėja. Kai UKB

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!