Sosyal olarak paylaşın. ağlar:


Yarıiletken cihazlar. transistörler




Bir transistör , elektrik sinyallerini yükseltmek, ters çevirmek , dönüştürmek ve ayrıca çeşitli cihazların elektronik devrelerindeki elektriksel impulsları değiştirmek için tasarlanmış bir yarı iletken cihazdır. Bir tür iletkenliğe sahip bir germanyum veya silikon kristali üzerinde yapılan n ve p tipi kristaller ve alan (tek kutuplu) transistörler kullanan bipolar transistörler vardır.

Bipolar transistörler

Bipolar transistörler , üç tabakaya (bölgelere) bağlı üç uçlu pnp tipi yapıya ( a ) veya npn- tipine ( b ) sahip kristaller üzerine yapılmış yarı iletken aygıtlardır: bir kolektör ( K ), bir taban ( B ) ve bir yayıcı ( E) ) (Şek. 20).

Şekil 20 - Bipolar transistörler: a) pnp tipi yapı; b) npn tipi yapı

Baz B , yayıcı ve kolektör geçişlerini dengelemek için kullanılan orta ince bir tabakadır. Taban kalınlığı, ortalama serbest yük taşıyıcı yolundan daha az olmalıdır. Yayıcı E - dış tabaka, tabandakilerden daha büyük, yüksek bir taşıyıcı yoğunluğuna sahip bir yük taşıyıcıları kaynağı. Yük taşıyıcılarını kabul eden ikinci dış tabaka ( K) , bir toplayıcı olarak adlandırılır.

Böyle bir transistördeki akım, iki tipteki yüklerin hareketi ile belirlenir: elektronlar ve delikler. Bu yüzden onun adı - bipolar transistör .

Pnp ve npn tipi transistörlerde fiziksel süreçler aynıdır. Farkları, pnp tipi transistörlerin tabanlarındaki akımların, ana yük taşıyıcıları - delikler ve npn tipi transistörlerde - elektronlar tarafından taşınmasıdır .

Transistör - verici ( B-E ) ve kollektörün ( B-K ) geçişlerinin her biri ileriye veya ters yönde dahil edilebilir. Buna bağlı olarak, transistörün üç çalışma modu vardır:

  • kesme modu - pn bağlantılarının her ikisi de kapalıyken, nispeten küçük bir akım (IO), küçük yük taşıyıcıları nedeniyle transistörden akar;
  • doygunluk modu - her iki pn bağlantı noktası açıktır;
  • aktif mod - pn bağlantılarından biri açık ve diğeri kapalı.

Kesme ve doyma modlarında, transistör kontrolü pratik olarak yoktur. Aktif modda, transistör sinyalleri yükselten, salınım üreten, anahtarlama vb . Elektrik devresinin aktif elemanının fonksiyonunu yerine getirir.

Verici bağlantı voltajı doğrudan, kolektörde ise tam tersi ise, transistörün dahil edilmesi, gerilimin ters polaritesiyle normal kabul edilir.

Toplayıcıya kaynak voltajının negatif bir potansiyeli sağlayarak ve ortak bir yayıcı ile transistörün anahtarlama devresindeki yayıcıya (Şekil 21) pozitif olarak, bu şekilde yayıcı bağlantı E - B'yi açtık ve kollektör G - K'yı kapatarak kolektör akımı I K0 = I E0 = I 0 küçüktür, azınlık taşıyıcıların konsantrasyonu ile belirlenir (bu durumda elektronlar). Verici ile taban (0.3-0.5 V) arasında pn bağlantı E - B'nin ileri yönünde küçük bir voltaj uygulanırsa, bu durumda yayıcıdan yayıcıdan taban deliğine enjekte edilir, böylece yayıcı akımı oluşturulur . Tabanda, delikler serbest elektronlarla kısmen yeniden birleştirilir, fakat aynı zamanda yeni bir elektron, bir baz voltajı I B oluşturan bir harici voltaj kaynağından E B ( E B < E R ) tabanına ulaşır .




Şekil 21-Bipolar transistörün devresi

Transistördeki baz ince bir tabaka halinde olduğu için, deliklerin sadece önemsiz bir kısmı baz elektronları ile rekombine eder ve ana kısımları toplayıcı bağlantısına ulaşır. Bu delikler, hızlandırıcı bir delik olan kolektör bağlantısının elektrik alanı tarafından yakalanır. Yayıcıdan toplayıcıya düşmüş olan deliklerin akımı, direnç R K ve voltaj kaynağı ile EMF E K ile kapatılır, harici devrede bir toplayıcı akımı I K oluşturur.

Aktarım devresi (OE) ile anahtarlama devresi olarak adlandırılan transistörün anahtarlama devresindeki akımları (Şekil 21) yazarız.

Kolektör akımının yayıcı akımına oranı akım aktarım oranı olarak adlandırılır .

baz akımı nerede

Transistörün OE ile anahtarlama devresi, giriş devresindeki küçük taban akımı ve giriş sinyalinin hem gerilim hem de akımda amplifikasyonu nedeniyle en yaygın olanıdır. Transistörün temel özellikleri, çeşitli devrelerindeki akım ve gerilimlerin oranları ve birbirleri üzerindeki karşılıklı etkileriyle belirlenir.

Transistör, doğru akım, küçük bir alternatif sinyal, büyük bir değişken sinyal ve bir anahtar (darbeli) modda çalışabilir.



Giriş aileleri

ve haftasonu

OE ile devrede transistörün statik özellikleri Şek. 22. Deney veya hesaplama sonucunda elde edilebilirler.

Şekil 22 - Giriş ve çıkış statik özellikleri aileleri

Çıkıştaki gerilimleri ve akımları girişteki akım ve gerilimlere bağlayan karakteristik ailelere iletim özellikleri veya kontrol özellikleri denir (Şekil 23).

Şekil 23 İletim Karakteristiği

Bipolar transistörler sınıflandırılmıştır:

  • güç kaybı (düşük güç (0,3 W'a kadar), ortalama güç (0,3 W ila 1,5 W) ve güçlü (1,5 W üzeri));
  • frekans özellikleri (düşük frekans (3 MHz'e kadar), orta frekans (3–30 MHz), yüksek (30–300 MHz) ve ultra yüksek frekans (300 MHz'den fazla));
  • hedefe: evrensel, amplifikatör, üretim, anahtarlama ve nabız.

Bipolar transistörleri işaretlerken, önce kaynak yarıiletken malzemeyi gösteren bir harf veya sayı yazarlar: Г veya 1 - germanyum, К veya 2 - silisyum; daha sonra 1'den 9'a kadar bir sayı (1, 2 veya 3 - düşük frekans, 4, 5 veya 6 - yüksek frekans, sırasıyla 7, 8 veya 9 - ultra yüksek frekans, düşük, orta veya yüksek güçteki her grupta). 01 ile 99 arasındaki sonraki iki rakam, gelişimin sıra numarasıdır ve sonunda, bir harf (A ve üzeri), cihazın parametrik grubunu, örneğin, transistörün besleme voltajını, vs. gösterir.

Örneğin, transistör GT109G: düşük frekanslı germanyum, akım aktarım katsayısı düşük olan h 21 O = 100_250, U K = 6 V, I K = 20 mA (sabit akım).

Alan etkisi transistörü

Bir alan-etki transistörü , n- ya da p- tipinin yarı-iletken kanalı boyunca drenaj akımının ( C ), kapı ( W ) ve kaynak ( I ) arasında bir voltajın uygulanmasından kaynaklanan bir elektrik alanı tarafından kontrol edildiği bir yarı - iletken cihazdır.

Alan etkili transistörler yapılır:

- yüksek frekanslı (12-18 GHz'ye kadar) dönüşüm cihazlarında kullanım için pn-bağlantı tipi kontrol kapısı ile . Şemalardaki koşullu atanmaları şekil 1'de gösterilmiştir. 24, a , b ;

- 1–2 GHz'e kadar olan frekanslarda çalışan cihazlarda kullanım için yalıtılmış (dielektrik katman) bir kapı . Bir MDP_structure formunda yerleşik bir kanalla (Şekil 24, c ve d' deki sembollerine bakınız) veya bir MOP_structure formunda indüklenmiş bir kanalla yapılırlar (Şekil 24, e , f'deki sembollerine bakınız).

Şekil 24-Alan etkili transistör tipleri

Bir alan etkili transistörün pnksiyon türünün bir kapısı ve bir n- tipi kanal ile anahtarlama devresi, çıkış karakteristiği ailesi I C = f ( U C ), U C = const ve stok-tepki karakteristiği I C = f ( U C ), U C = const Şekilde gösterilmiştir . 25.

Şekil 25 - Alan etkili transistörün kablolama şeması ve stok tepki karakteristiği

Boşaltma çıkışlarını C ve kaynak I'yi Un güç kaynağına bağlarken, bir akım I n- tipi kanaldan akar, çünkü bu bölüm kanal kesiti ile çakışmaz (Şekil 25a ).

Bu durumda, yük taşıyıcıların kanala girdiği elektrota kaynak denir ve ana yük taşıyıcılarının kanalı terk ettiği elektrota dren denir.

Kanalın kesitini düzenlemek için kullanılan elektrota bir geçit denir. Ters gerilme UC ile , kanal kesiti azalır, direnci artar ve dren akımı I C azalır.

Bu nedenle, drenaj akımı kontrolü IC , kapının ( 3) pn bağlantısına ters voltaj uygulandığında ortaya çıkar. Geçit kaynak devresindeki ters akımların küçüklüğünden dolayı, drenaj akımını kontrol etmek için gereken güç ihmal edilebilir.

Bir kesme voltajı olarak adlandırılan -Uy = -U ЗО voltajında , kanal bölümü yük taşıyıcılarının tükenmiş bariyer katmanını tamamen kaplar ve boşaltma akımı I CV (kesme akımı) pn bağlantısının küçük yük taşıyıcıları tarafından belirlenir (bakınız Şekil 25b ).

İndüklenen bir n- kanalı olan bir alan etkili transistörün şematik yapısı Şekil 26'da gösterilmektedir. Kaynağa göre bir geçit voltajında, sıfıra eşit ve drenaj üzerinde bir voltajın varlığında, drenaj akımı ihmal edilebilir. Göze çarpan bir drenaj akımı, yalnızca, kapıya, bağıl U -UH eşik voltajından daha fazla bir pozitif-polarite voltajı uygulandığında ortaya çıkar.

Şekil 26 - Bir n-kanal indüklü alan etkili transistörün şematik yapısı

Bu durumda, elektrik alanın dielektrik katmandan geçideki U- ZPOR'dan daha büyük olan yarı iletkene nüfuz etmesi sonucunda, kapının altındaki yarı iletkenin yüzeyinde bir ters katman ortaya çıkmakta, bu da kaynağı drenaja bağlayan kanal olmaktadır.

Kanalın kalınlığı ve enine kesiti kapıda voltaj ile değişir ve drenaj akımı buna göre değişecektir. Bu, dren akımının, indüklenmiş bir kapı ile alan-etki transistöründe nasıl kontrol edildiğidir. Alan etkili transistörlerin en önemli özelliği yüksek bir giriş direncidir (birkaç mega-ohm) ve küçük bir giriş akımıdır. Alan-etki transistörlerinin ana parametrelerinden biri , akım-kapısı karakteristiğinin dikliği S'dir (bakınız Şekil 25, c ). Örneğin, bir alan etkili transistör tipi KP103Zh S = (3 ... 5) mA / V için.

Ayrıca hakkında bilgi edinin: