Транзистори

Транзистором називається електроперетворювальний НП прилад, який має один або декілька р-п переходів, три або більше виводів і здатний підсилювати потужність електричного сигналу.

Широко розповсюджені транзистори з двома р-п переходами, що мають назву біполярних. Термін «біполярний» підкреслює, що процеси в цих транзисторах пов’язані з взаємодією заряду носіїв двох типів: електронів і дірок. Для виготовлення транзисторів використовують германій і частіше кремній. Два р-п переходи створюють за допомогою тришарової структури з чередуванням шарів, що мають електронну та діркову електропровідності.

У відповідності до чередування шарів з різними типами електропровідності біполярні транзистори поділяються на два класи :п-р-п і р-п-р типу (2.11)

Центральний шар біполярних транзисторів має назву «база». Зовнішній лівий, що є джерелом носіїв заряду (електронів чи дірок) і, головним чином, створює струм приладу, називається «емітером». Правий зовнішній шар, що приймає заряди від емітера, називається «колектором». На перехід емітер-база напруга подається в прямому напрямку, тому, навіть при незначній напрузі, через перехід тече великий струм. На перехід колектор-база напруга подається в зворотному напрямку. Зазвичай її значення на декілька порядків перевищує значення напруги на переході емітер-база.2.11 – еквівалентні схеми транзисторів у вигляді двох діодів (п-р переходів) увімкнених зустрічно.

Підсилюючі властивості біполярного транзистора забезпечується тим, що р-п переходи в ньому незалежні, а взаємодіють один з одним, що, в свою чергу, забезпечується технологічними особливостями виконання тришарової структури. А саме

1) емітер виконано з великою кількістю домішки – він має велику кількість вільних носіїв заряду;

2) база виконана тонкою і має малу кількість основних носіїв заряду;

3) колектор – масивний і має кількість носіїв, меншу,ніж емітер.

Уніполярні (польові транзистори)

До класу уніполярних належать транзистори, принцип дії яких ґрунтується на використанні носіїв заряду лише одного знаку (електронів або дірок). Керування струмом у силовому колі уніполярних транзисторів здійснюється зміною під впливом електричного поля провідності каналу, через який протікає струм. Тому уніполярні транзистори ще називаються польовими.(ПТ).

Розрізняють ПТ з керуючим р-п переходом (із затвором у вигляді р-п переходу) та із ізольованим затвором. Останні, в свою чергу, поділяються на ПТ із вбудованим каналом та із індукованим каналом. ПТ з ізольованим затвором належать до різновиду МДН - транзисторів: конструкція «метал – діелектрик – НП». Якщо як діелектрик використовують оксид кремнію: конструкція «метал – оксид – НП», ПТ називають відповідно МОН -транзистором.

Характерною рисою ПТ є великий вхідний опір (10- 10Ом).

Широкого розповсюдження ПТ набули завдяки високій технологічності у виробництві, стабільності характеристик і невеликій вартості за масового виробництва.

Польові транзистори з керуючим р-п переходом

Конструкція та принцип дії ПТ з керуючим р-п переходом на 2.25.

У такого ПТ канал протікання струму являє собою шар НП, на приклад, п-типу, вміщений між двома р-п переходами. Канал має контакти із зовнішніми електродами. Електрод, від якого починають рух носії заряду(у даному разі – електрони), називається витоком В, а електрод, до якого вони рухаються – стокомС.

НП шари р- типу, що створюють із п-шаром два р-п переходи, виконані з більш високою концентрацією основних носіїв, ніж п-шар. Обидва р-шари електрично з’єднанні і мають зовнішній електрод, що називається затворомЗ.

Вихідна напруга підмикається між стоком і витоком (u), а вихідна напруга (керуюча) – між витоком і затвором (U), причому на затвор подається зворотна щодо витоку напруга.

Принцип дії такого ПТ полягає в тому, що зі змінами вхідної напруги Uзмінюється ширина р-п переходів, що являють собою ділянки НП, збіднені носіями зарядів (запірний шар). Оскільки р-шар має більшу концентрацію домішки, зміна ширини р-п переходів відбувається, головним чином, за рахунок більш високоомного п-шару. Прицьому змінюється переріз струмопровідного каналу, а отже і його провідність і відповідно вихідний струм Іприладу.

Особливість цього транзистора полягає у тому, що на провідність каналу впливає як керуюча напруга U, так і напруга U. Вплив напруг на провідність каналу рис. 2.26, де заради спрощення не показані ділянки п-шару, розміщені поза р-п переходами.

На рис.2.26,а зовнішню напругу прикладено лише у вхідному колі транзистора. Збільшення зворотної напруги на р-п переході призводять до зменшення провідності каналу за рахунок зменшення його перерізу (увздовж усього каналу). Та оскільки U= 0, вхідний струм І= 0.

Рис.2.26,б ілюструє зміну перерізу каналу під впливом лише напруги U(U= 0). Коли U0, через канал протікає струм. Внаслідок цього виникає розподілений по каналу спад напруги,що зростає у напрямку стоку. Сумарний спад напруги ділянки стік – витік дорівнює U. Відповідно потенціали точок каналу вздовж нього неоднакові: зростають у напрямку стоку від нуля до U. Потенціал точок р-шару відносно витоку визначається потенціалом затвора відносно витоку і у даному випадку дорівнює нулю. У зв’язку із зазначеним, зворотна напруга, прикладена до р-п переходів, зростає у напрямку витік – стік і р-п переходи розширюються у напрямку стоку. Це явище призводить до клиновидного зменшення перерізу каналу. Підвищення напруги Uвикликає збільшення спаду напруги у каналі і подальше зменшення його перерізу, а отже, і провідності каналу. При певному значенні Uмежі обох р-п переходів змикаються (2.21,б) і опір каналу стає великим.

Очевидно, що за сумарної дії Uта Uзникненя р-п переходів відбувається швидше. При цьому у приладі діє автоматична система керування,що забезпечує протікання фіксованого значення Іза подальшого після змикання росту U- струм через канал не залежить від U .

Аналогічно працюють транзистори з каналом р- типу, лише полярність напруг повинна бути зворотною.

Умовні позначення ПТ з керуючим р-п переходом (2.27).

Тиристор (від грецького thyra – двері + резистор) – це напівпровідниковий прилад, що має багатошарову структуру і ВАХ якого має ділянку з негативним опором. Його використовують як перемикач струму.

Тиристори бувають двоелектродні (або діодні) – диністори та триелектродні (або триодні) – триністори.

Диністор має чотиришарову структуру(2.34). У нього є три р-п переходи, причому, за зазначеної полярності джерела напруги U, два крайні зх. них (Пі П) зміщені у прямому напрямку, а середній (П) – у зворотному (2.34,а).

Триністор – це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових зон зроблено вивід – керуючий електрод (2.37).

Фототиристор – це прилад, що керується світловим потоком. Параметри його силового кола приблизно такі ж, як у триністора. Умовне позначення 2.43.

Оптронний тиристор – це поєднання світло діода та фото тиристора в одному корпусі. Якщо через світлодіод пропустити струм, він генерує світловий потік, який, попадаючи на структуру тиристора в зоні керуючого р-п переходу, призведе до генерації в НП вільних носіїв заряду. Ці носії під дією прикладеної до тиристора напруги створюють струм керування і тиристор вмикається. Головна перевага оптрон них тиристорів (як і фото тиристорів) – це відсутність гальванічного зв’язку між колом керування та силовим колом. Умовне позначення на 2.43,в.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Електронні прилади.	\|	Електронні випрямлячі

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.