Yarı iletken cihazlar. transistörler




Bir transistör , elektrik sinyallerini yükseltmek, ters çevirmek , dönüştürmek ve ayrıca çeşitli aygıtların elektronik devrelerindeki elektriksel darbeleri değiştirmek için tasarlanmış yarı iletken bir cihazdır. N- ve p- tipi kristalleri kullanan iki kutuplu transistörler ve bir tip iletkenliği olan germanyum veya silikon kristalinde yapılan alan (tek kutuplu) transistörler vardır .

Bipolar transistörler

Bipolar transistörler , üç katmana (alanlara) bağlı üç uçlu pnp tipi yapı ( a ) veya npn tipi ( b ) ile kristaller üzerinde yapılan yarı iletken cihazlardır: kolektör ( K ), taban ( B ) ve yayıcı ( E) ) (Şekil 20).

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

B tabanı , verici ve toplayıcı geçişlerini dengelemek için kullanılan orta ince katmandır. Taban kalınlığı, serbest yük taşıyıcı yolundan daha az olmalıdır. Verici E - dış katman, baz taşıyıcıdan çok daha büyük, yüksek konsantrasyonlu taşıyıcılara sahip bir yük taşıyıcı kaynağı. Yük taşıyıcıları kabul eden ikinci dış tabaka K'ya kolektör adı verilir.

Böyle bir transistördeki akım, iki tip yükün hareketi ile belirlenir: elektronlar ve delikler. Dolayısıyla adı - bipolar transistör .

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

Transistör - yayıcı ( B-E ) ve toplayıcının ( B-K ) geçişlerinin her biri ileri ya da ters yönde dahil edilebilir. Buna bağlı olarak, transistörün üç çalışma modu vardır:

  • kesme modu - her iki pn kavşağı kapalıdır, küçük yük taşıyıcıları nedeniyle transistörden nispeten küçük bir akım akmaktadır;
  • doygunluk modu - her iki pn kavşağı açık;
  • aktif mod - pn bağlantılarından biri açık, diğeri kapalı.

Kesme ve doyma modlarında, transistör kontrolü pratikte yoktur. Aktif modda, transistör , elektrik devrelerinin aktif elemanlarının sinyalleri yükselten, salınımlar üreten, anahtarlama vb. İşlevini yerine getirir.

Yayıcı bağlantı voltajı doğrudan ve kollektörde bunun tam tersi ise, transistörün dahil edilmesi, voltajın ters polaritesi ile normal kabul edilir.

Kollektöre kaynak geriliminin negatif potansiyelini sağlayarak ve ortak bir yayıcıyla transistörün anahtarlama devresindeki yayıcıya (Şekil 21) pozitif olarak vererek, kolektör akımı I K0 = I iken kollektör akımı G - K'yı kapattık. E0 = 10 , küçüktür, azınlık taşıyıcıların konsantrasyonuyla belirlenir (bu durumda elektronlar). Verici ile taban arasına (0,3-0,5 V) pn kavşağı E - B'nin ileri yönünde küçük bir voltaj uygulanırsa, yayıcı akımı - I oluşturan yayıcıdan tabanın içine delikler enjekte edilir . Tabanda, delikler kısmen serbest elektronlarla yeniden birleşir, ancak aynı zamanda yeni elektronlar, bir baz akımını I B oluşturan harici bir voltaj kaynağı EB'den ( EB < ER) gelir .


border=0


Şekil 21-Bipolar transistörün devresi

Transistördeki baz ince bir tabaka biçiminde olduğundan, deliklerin sadece önemsiz bir kısmı, baz elektronlarla yeniden birleşir ve ana kısımları kolektör kavşağına ulaşır. Bu delikler, bir hızlanma deliği olan kollektör bağlantısının elektrik alanı tarafından yakalanır. Vericiden toplayıcıya düşen deliklerin akımı, rezistör R K ve EMF E K ile voltaj kaynağı ile kapatılır, harici devrede bir kolektör akımı I K oluşturur.

Akım oranını, ortak bir yayıcıya (OE) sahip olan anahtarlama devresi olarak adlandırılan transistörün anahtarlama devresine (Şekil 21) yazıyoruz.

Kolektör akımının yayıcı akıma oranına akım transfer oranı denir

temel akım nerede

Transistörün OE'li anahtarlama devresi, giriş devresindeki küçük taban akımı ve giriş sinyalinin hem voltaj hem de akım olarak güçlendirilmesi nedeniyle en yaygın olanıdır. Transistörün temel özellikleri, çeşitli devrelerindeki akım ve gerilim oranları ve bunların birbirleri üzerindeki karşılıklı etkileri ile belirlenir.

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



Giriş aileleri

ve haftasonu

Transistörün OE'li devrede statik karakteristikleri, Şek. 22. Deney veya hesaplama sonucu elde edilebilirler.

Şekil 22 - Girdi ve çıktı statik özelliklerinin aileleri

Çıkıştaki gerilimleri ve akımları girişlerdeki akımlar ve gerilimlerle ilişkilendiren karakteristik ailelere iletim karakteristikleri veya kontrol özellikleri denir (Şekil 23).

Şekil 23 İletim Karakteristiği

Bipolar transistörler sınıflandırılır:

  • güç tüketimi (düşük güç (0,3 W'a kadar), ortalama güç (0,3 W ila 1,5 W) ve güçlü (1,5 W'ın üzerinde));
  • 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, yükseltmek, üretmek, anahtarlama ve darbe.

Bipolar transistörleri işaretlerken, önce kaynak yarı iletken malzemesini belirten bir harf veya rakam yazarlar: Г veya 1 - germanyum, К veya 2 - silikon; daha sonra 1'den 9'a kadar bir sayı (1, 2 veya 3 - düşük frekans, 4, 5 veya 6 - yüksek frekans, 7, 8 veya 9 - düşük, orta veya yüksek güçlü her grupta sırasıyla ultra yüksek frekans). 01 ila 99 arasındaki sonraki iki hane, geliştirmenin sipariş numarasıdır ve sonunda bir harf (A ve yukarıdan) cihazın parametrik grubunu, örneğin transistörün besleme voltajını vb. Belirtir.

Örneğin, GT109G transistörü: düşük frekanslı germanyum, akım aktarma oranı h 21 O = 100_250, U K = 6 V, I K = 20 mA (sabit akım) ile düşük güç.

Alan etkisi transistör

Bir alan etkili transistör , boşaltma akımının ( C ) n- veya p- tipinin yarı iletken kanalı boyunca drenaj akımının ( C ), kapı ( C ) ve kaynak ( I ) arasına bir voltaj uygulandığında ortaya çıkan bir elektrik alanı tarafından kontrol edildiği bir yarı iletken cihazdır.

Alan etkili transistörler yapılır:

- Yüksek frekanslı (12–18 GHz'e kadar) dönüşüm cihazlarında kullanım için pn-kavşak tipi kontrol kapısı ile . Şemalardaki koşullu gösterimleri şekil 2'de gösterilmektedir. 24, a , b ;

- 1_2 GHz'e kadar frekansa sahip cihazlarda kullanım için izole edilmiş (dielektrik katman) bir kapı ile. Bir MDP_yapısı şeklinde yerleşik bir kanalla (bkz. Şekil 24, c ve d' deki sembollerine bakınız) veya bir MOP_yapısı şeklinde indüklenen bir kanalla yapılır (Şekil 24, e , f'deki sembolüne bakınız).

Şekil 24-Alan etkili transistör tipleri

Alan tipi bir transistörün bağlantı tipi ve n tipi bir geçit kapısı olan anahtar devresi, çıkış karakteristikleri ailesi I C = f ( U C ), UW = const ve drenaj tepki karakteristiği I C = f U C , U C = const Şekilde gösterilmiştir. . 25.

Şekil 25 - Alan etkili transistörün kablo şeması ve stok cevap karakteristiği

Tahliye çıkışları C ve I kaynağını Un güç kaynağına bağlarken, akım ( I) n kanal tipi boyunca akar, çünkü bağlantı kanal bölümüyle üst üste gelmez (Şekil 25, a ).

Bu durumda, yük taşıyıcıların kanala girdiği elektrot kaynak olarak adlandırılır ve ana yük taşıyıcılarının kanalı terk ettiği elektrot boşaltma olarak adlandırılır.

Kanalın kesitini kontrol etmek için kullanılan elektrota geçit adı verilir. Artan ters voltaj UC ile , kanal kesiti azalır, direnci artar ve boşaltma akımı I C düşer.

Bu nedenle, boşaltma akımı kontrolü I C , kapının 3 pn bağlantısına bir ters voltaj uygulandığında meydana gelir. Kapı kaynağı devresindeki ters akımların küçüklüğü nedeniyle, boşaltma akımını kontrol etmek için gereken güç önemsizdir.

Kesim gerilimi olarak adlandırılan -U З = -U ЗО geriliminde , kanal kesiti yük taşıyıcılardan boşaltılan bariyer katmanını tamamen kaplar ve drenaj akımı I (kesme akımı) pn bağlantısının küçük yük taşıyıcıları tarafından belirlenir (bkz. Şekil 25, b ).

Alan etkili transistörün indüklenmiş bir n- kanallı şematik yapısı, Şekil 26'da gösterilmiştir. Kaynağa göre bir kapı voltajında, sıfıra eşit ve drenajdaki bir voltaj varlığında, drenaj akımı ihmal edilebilir. Göze çarpan bir boşaltma akımı, sadece kaynağa göre geçide pozitif bir polarite uygulandığında, eşik gerilimi U SPD'den daha fazla uygulandığında ortaya çıkar.

Şekil 26 - n kanal kaynaklı alan etkili transistörünün şematik yapısı

Bu durumda, elektrik alanının dielektrik katmandan yarı iletkene geçit üzerindeki voltajlarda, U ZPOR'dan daha büyük, kapıdaki gerilimlerde yarı iletkene nüfuz etmesinin bir sonucu olarak, kaynağın drenaja bağlanan kanal olduğu yarı iletken yüzeyinde bir ters katman ortaya çıkar.

Kanalın kalınlığı ve kesiti kapıdaki gerilime göre değişir ve drenaj akımı buna göre değişecektir. Tahliye akımı, alan etkili transistörde indüklenmiş bir geçitle nasıl kontrol edildiğini gösterir. Alan etkili transistörlerin en önemli özelliği yüksek giriş direnci (birkaç mega-ohm düzeninde) ve küçük bir giriş akımıdır. Alan etkili transistörlerin ana parametrelerinden biri akım kapısı karakteristiğinin dikliği S'dir (bkz. Şekil 25, c ). Örneğin, alan etkili bir transistör tipi için KP103Zh S = (3 ... 5) mA / V

Ayrıca:





; Eklenme Tarihi: 2014-09-04 ; ; Görüntüleme: 75318 ; Yayımlanan materyal telif hakkını ihlal ediyor mu? | | Kişisel Verilerin Korunması | SİPARİŞ ÇALIŞMASI


Aradığınızı bulamadınız mı? Aramayı kullanın:

En iyi sözler: Sadece bir rüya bir öğrencinin ders sonunda gelir. Ve başka biri onu horluyor. 7811 - | 6727 - veya hepsini oku ...

Ayrıca bakınız:

border=0
2019 @ edudocs.fun

Sayfa oluşturma: 0,005 sn.