Дата последнего обновления файла 29.09.2017

Устройство транзистора

Транзисторы предназначены для усиления электрических сигналов. Биполярные транзисторы усиливают ток. С этой точки зрения транзистор можно считать генератором тока. Упрощенное устройство биполярного транзистора приведено на рисунке 1.

Внутреннее устройство n-p-n транзистора интегральной микросхемы
Рисунок 1 Устройство интегрального n-p-n транзистора

Фирмы, специализирующиеся на выпуске монолитных интегральных схем, обычно тщательно разрабатывают для своей продукции несколько типов транзисторных интегральных структур. Затем эти транзисторы применяются в самых различных, как цифровых, так и аналоговых интегральных микросхемах. Эти же транзисторные структуры могут выпускаться в виде дискретных транзисторов. На рисунке 1 приведено устройство наиболее распространенного интегрального n-p-n транзистора.

Внутреннее устройство n-p-n транзистора интегральной микросхемы
Рисунок 2 Устройство интегрального n-p-n транзистора

В этом транзисторе все выводы расположены на одной поверхности полупроводникового кристалла кремния. Цифрой 1 на рисунке 1 обозначен эмиттер транзистора, цифрой 2 — база, а цифрой 3 — коллектор. Цифрой 4 обозначен слой металлизации, а цифрой 5 — изолирующий слой оксида кремния. В интегральных микросхемах транзисторы изолируются друг от друга p областями. Подложка, имеющая p-проводимость соединяется с наиболее отрицательным выводом микросхемы, поэтому при нормальном режиме работы микросхемы, изолирующие p-n переходы будут всегда заперты.

По структуре транзистора, приведенной на рисунке 1 можно составить эквивалентную схему транзистора, отображающую наиболее важные элементы схемы транзистора, влияющие на его частотные и усилительные свойства. На рисунке 2 приведена эквивалентная схема интегрального n-p-n транзистора.

Эквивалентная схема интегрального n-p-n транзистора
Рисунок 3 Эквивалентная схема n-p-n транзистора

На этой схеме влияние изолирующего p-n перехода отображено параллельным сопротивлением сопротивления RКП и CКП. Усилительные свойства транзистора моделируются генератором тока, ток которого определяется по формуле:

Формула усиления транзистора по току

Сопротивление эмиттерного перехода rЭ в данной эквивалентной схеме можно определить по формуле:

Формула сопротивления эмиттерного перехода

где Iэ — ток эмиттера;
     Формула определения температурного потенциала — температурный потенциал;
     k — постоянная Больцмана;
     T — температура, выраженная в градусах Кельвина;
     q — заряд электрона.

Для температуры 25 С° = 300 K° температурный потенциал φT = 26 мВ. Для усилителей, смесителей частоты, аналоговых умножителей, реализованных на биполярных транзисторах, температурный потенциал φT является важнейшим параметром, позволяющим рассчитать входные и выходные сопротивления этих блоков.

Литература:

  1. Титце У. Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. — 12-е издание. М.: Додэка XXI, 2015. - 1784
  2. П. Хоровиц, У. Хилл Искусство схемотехники: Пер. с англ. - 7-е издание. - М.: БИНОМ. - 2016. - 704 с.

Вместе со статьёй "Устройство транзистора" читают:

Схемы включения транзистора
http://digteh.ru/Sxemoteh/ShVklTrz/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс
Поиск по сайту сервисом ГУГЛ
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором более 70 научных и научно-методических работ, в том числе 16 книг.

Рейтинг@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100