Лекция 6. Транзисторы

а ) Биполярный транзистор – это трехслойная полупроводниковая структура, состоящая из полупроводников n-типа и р-типа. Биполярные транзисторы бывают рnp-типа (рис.1) и npn-типа (рис.2).

Под действием внешнего напряжения биполярный транзистор может находиться в двух состояниях: открытом (проводящем), когда напряжение приложено в прямом направлении (плюс на эмиттере, минус на коллекторе), а на базу подано напряжение управления (Uкэ > 0, Uбэ > 0 ); и закрытом (непроводящем), когда напряжение приложено также в прямом направлении, но на базе отсутсвует напряжение управления (Uкэ > 0, Uбэ = 0 ).

Транзисторы могут включаться по трем основным схемам: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК).

В ключение транзистора по схемам с ОБ, ОЭ и ОК показаны на рис.3 – 5.

Входная и выходная характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ, показана соответственно на рис.6 и рис.7.

В настоящее время в качестве основного материала для изготовления транзисторов выступает германий или кремний.

Транзисторы выбираются по величине тока коллектора I_к , допустимому напряжению U_кэ , коэффициенту усиления β, максимальной частоте f и другим праметрам.

Классификация транзисторов:

- по материалу: германиевые (t_раб = – 60⁰С - +70⁰С) и кремниевые (t_раб = – 60⁰С - +120⁰С);

- по диапазону рабочих частот: низкочастотные (до 3 МГц), среднечастотные (от 3 до 30 МГц) и высокочастотные (свыше 30 МГц);

- по мощности: малой (до 0,3 Вт), средней (от 0,3 до 1,5 Вт) и большой мощности (свыше 1,5 Вт).

Маркировка транзисторов:

- разработанных до 1964 г.: состоит из трех элементов: первый – буква П (полупроводниковый триод, для модернизированных вначале добавлена буква М); второй – цифра, определяющее номер разработки, третий – буква, определяющая разновидность данного транзистора.

- разработанных после 1964 г.: состоит из четырех элементов: первый – буква или цифра, обозначающая материал (Г или 1 – германий, К или 2 – кремний); второй – буква Т (транзистор); третий – цифра, определяющее номер разработки, четвертый – буква, определяющая разновидность данного транзистора.

Технические данные биполярных транзисторов указаны в табл.1.

Основные данные транзисторов. Таблица 1.

Тип	Максимальное напряжение «коллектор-эмиттер», В	Максимальный ток коллектора, А	Мощность, Вт	Макси-мальная частота, мГц	Тип транзи-стора	Мате-риал
Транзисторы малой мощности
КТ361А	25	0,05	0,15	2,5	p-n-p	кремний
КТ203 Б	60	0,01	0,15	5	p-n-p	кремний
ГТ308Б	20	0,05	0,15	6	p-n-p	германий
КТ601А	100	0,03	0,25	40	n-p-n	кремний
КТ315В	40	0,1	0,15	100	n-p-n	кремний
Транзисторы средней мощности
КТ815А	40	1,5	1	3	n-p-n	кремний
КТ940А	300	0,1	1	90	n-p-n	кремний
Транзисторы большой мощности
ГТ402И	60	1,25	2	0,008	p-n-p	германий
КТ814А	25	1,5	10	3	p-n-p	кремний
КТ816Г	100	3	25	3	p-n-p	кремний
КТ801А	80	2	5	10	n-p-n	кремний
КТ802А	130	5	50	10	n-p-n	кремний

б) Полевой транзистор – это универсальный активный прибор, применяемый в широком классе электронных устройств. В его конструкции также применяются полупроводники n-типа и р-типа.

Работа полевых транзисторов основана на движении основных носителей в полупроводнике. Управление током в выходной цепи осуществляется управляющим напряжением.

Полевые транзисторы бывают с рn-переходом и с изолированным затвором.

П олевой транзистор с рn-переходом (рис.8) состоит из полупроводникового стержня (канала) с выводом от каждого конца. На поверхности канала с противоположных сторон формируется рn-переход таким образом, чтобы он был параллелен направлению тока. Вывод, от которого носители начинают свой путь (положительный для р-канала и отрицательный для n-канала), называется истоком; противоположный вывод, к которому приходят носители, называется стоком. Третий вывод от рn-перехода называется затвором.

Электрическое поле, создаваемое затвором, изменяет плотность носителей зарядов в канале, т.е. изменяет величину протекающего тока. При этом сопротивление между каналом и управляющим электродом велико, а ток затвора мал.

В полевом транзисторе с изолированным затвором (МОП-транзистор) (рис.9) затвор отделен от канала тонким изолирующим слоем, при котором проникновение поля в канал не затрудняется. При этом ток затвора значительно уменьшается и не зависит от полярности приложенного к затвору напряжения ( в отличие от транзисторов с рn-переходом).

Каналы МОП-транзисторов по физическим свойствам разделяются на встроенные (обедненного типа) и индуцированные (обогащенного типа). По встроенному каналу течет ток в отсутствии напряжения на затворе, если приложить напряжение между стоком и истоком. Это так называемый начальный ток стока. Величиной тока стока можно управлять, изменяя величину и полярность напряжения между затвором и стоком. При некотором положительном напряжении затвор-исток транзистора с р-каналом или отрицательном напряжении транзистора с n-каналом ток в цепи стока прекращается.

Полевые транзисторы могут включаться по трем основным схемам: с общим истоком (ОИ), с общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).

С ток-затворные (переходные) характеристики (а – с рn-переходом, б – с встроенным каналом, в – с индуцированным каналом) и стоковые (выходные) характеристики транзистора показаны соответственно на рис.10 и рис.11.

Транзисторы выбираются по величине тока стока I_с , допустимым напряжениям (U_си , U_зс , U_зи), мощности рассеивания, максимальной и минимальной температуре окружающей среды и другим праметрам.

Технические данные полевых транзисторов указаны в табл.2.

Основные данные транзисторов. Таблица 2.

Тип	Максимальное напряжение «сток-исток», В	Максимальный ток стока, мА	Мощность, Вт	Диапазон температур0С	Тип транзи-стора	Назна-чение
Транзисторы с рn-переходом
КП103М	10	12	0,12	-55…70	с р-кан.	УНЧ
КП303Г	25	20	0,2	-60…100	с n-кан.	УНЧ
Транзисторы с встроенным каналом
КП302А	20	24	0,3	-60…100	n-типа	РС
КП302В	20	80	0,3	-60…100	n-типа	РС
Транзисторы с индуцированным каналом
КП301Б	20	15	0,2	-40…70	р -типа	ВЧ РС