Данное пособие подойдёт для студентов первых курсов, обучающихся по направлению "Электроника" и смежных с ним специальностей, а также для начинающих радиолюбителей и схемотехников.
В пособии будет представлена необходимая базовая теория и практические задачи для её закрепления.
Ссылки на полное оглавление пособия, на предыдущую на следующую главы.
Приятного чтения!
Пусть на выводы эмиттера и коллектора транзистора n-p-n-типа подано достаточно большое напряжение от внешнего мощного источника питания плюсом к коллектору и минусом к эмиттеру. Если бы между эмиттерной и коллекторной n-областями транзистора не было тонкой базовой прослойки с проводимостью p-типа, то очевидно, что в полупроводнике возник бы мощный поток электронов от эмиттера к коллектору (рис.3.3.1).
Однако на практике даже весьма тонкой базовой прослойки оказывается достаточно, чтобы предотвратить это явление. Все изменяется, если мы приложим к базе транзистора некоторое незначительное по величине и положительное относительно эмиттера напряжение (т.е. приложено напряжение прямого смещения). Под действием напряжения на эмиттерном p-n-переходе транзистора (Еб-э) электроны из эмиттера (проводимость n-типа) устремятся в базу (проводимость р-типа). что соответствует его проводящему состоянию, и в p-n-структуре эмиттер—база образуется поток электронов в том же направлении, в котором он мог бы возникнуть при отсутствии базовой области. Электроны, достигая базовой области, по логике, должны уходить в базовый электрод, обеспечивая прохождение тока в цепи база—эмиттер транзистора, но на практике происходит другое.
Подгоняемые большим напряжением, приложенным между коллектором и эмиттером (Ек-э), электроны частично рекомбинируют с дырками базы, но большая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор (который включен с обратным смещением). А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электрическое поле перехода база-коллектор помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллектора получается лишь немного меньше тока эмиттера.
Получается, что на практике электроны уходят к коллекторному электроду, т.е. возникает тот самый мощный поток зарядов между эмиттером и коллектором, который мы не могли получить ранее (рис.3.3.2). Таким образом, мы имеем слабый ток в цепи эмиттер—база и сильный ток в цепи эмиттер—коллектор. Следовательно, повышая напряжение на базе транзистора, мы будем наращивать мощность потока электронов, при этом токи в цепях будут расти соответственно. Иначе говоря: если увеличить ток базы, то переход Э-Б откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно.
Получается, что в биполярном транзисторе можно создать сильный электрический ток в цепи "коллектор — эмиттер — внешний мощный источник питания" при достаточно слабом токе в цепи "база — эмиттер — маломощный источник сигнала".
Слабое воздействие на базу оказывает управляющее действие на ток в коллекторно-эмиттерной цепи. Если в коллекторную или эмиттерную цепь транзистора включить некоторое сопротивление (нагрузку), то окажется, что ток и напряжение на нем повторяют форму входного сигнала на базе транзистора, но мощность, подаваемая на него, гораздо выше мощности входного сигнала, т.е. произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу, причём сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.
Выше была описана работа биполярного транзистора n-p-n-типа. Для приборов p-n-p-типа все выглядит совершенно аналогично.
Только здесь мы должны рассматривать не потоки электронов, а потоки положительных зарядов — дырок. При этом полярности всех внешних напряжений меняются на обратные. Других отличий нет.
