Приложение ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СХЕМОТЕХНИКИ. Биполярный транзистор. Это полупроводниковый усилительный прибор с двумя близко расположенными p–n переходами, включенными встречно (рис. 1): К К Б К К Э Э Б Э Э n–p–n p–n–p Р и с . 1. Схемотехника биполярного транзистора Транзистор имеет три вывода, называемые базой, эмиттером, коллектором соответственно. В зависимости от типа чередующихся полупроводников различают транзисторы n–p–n и p–n–p типов. Структура биполярного транзистора n–p–n типа приведена на рис. 2. n p К Б n Э Р и с . 2. Структура биполярного n–p–n транзистора В электрическую цепь транзистор включается, как показано на рис. 3. При подаче только напряжения Екэ ток в этой цепи протекать не будет. Если на нижний p–n переход подать напряжение Ебэ в прямой полярности, то электроны из нижней n-области (для n–p–n транзистора) будут диффундировать в p-область, создав значительный ток Iэ. Так как ширина средней p-области очень мала, то электроны не 126 + Iк Eкэ + Eбэ Iб – Iэ – Iк – – Eбэ Iб + n–p–n Eкэ + Iэ p–n–p Р и с . 3. Включение транзистора в электрическую цепь успев рекомбинировать с дырками p-области (их концентрация мала) приблизятся к верхнему p–n переходу и, будучи захвачеными его ускоряющим полем, перейдут в верхнюю n-область. Некоторая часть электронов, рекомбинировавшихся в p-области, создадут незначительный ток Iб. Таким образом, нижняя область (эмиттер) эмитирует электроны в среднюю область (базу), откуда они собираются полем верхней области (коллектором). Следовательно, изменение тока в цепи коллектора достигается изменением концентрации носителей заряда в области базы, что обеспечивается изменением величины тока, протекающего в цепи э–б. Биполярный транзистор управляется входным током, а Iк = Iэ – Iб = Iэ ( = 0,95 … 0,99), откуда UбэIэ << UкэIк . Последнее выражение показывает усилитель – коэффициент усиные свойства транзистора. Отношение I к Iб ления транзистора по току. Можно выделить три режима работы транзистора: отсечки, насыщения – нелинейные режимы и активный режим – линейный (рис. 4). Iк насыщение отсеч. акт. Uбэ Р и с . 4. Режимы работы транзистора 127 Полевой транзистор. Это полупроводниковый прибор в канале проводимости которого присутствует полупроводник только одного типа (униполярный транзистор). Транзисторы этого типа управляются напряжение или электрическим полем. Отсюда и их название – полевые. Полевые транзисторы с управляющим n–p переходом Структура полевого транзистора представлена на рис. 5. З p И С С З И n-канал n б) а) Р и с . 5. Структура полевого транзистора с управляющим n–p переходом – а; его обозначение на электронной схеме - б Выводы полевого транзистора называют соответственно: исток (аналогичен эмиттеру), сток (аналогичен коллектору) и затвор (аналогичен базе). Если на затвор относительно истока подается напряжение UЗИ в запирающей полярности, то в p–n переходе возникает обедненный носителями заряда слой. Изменяя напряжение на затворе от нуля до некоторой достаточно большой величины можно расширять область p–n перехода и регулировать ток через канал сток–исток, величина которого определяется напряжением UСИ и сопротивлением канала. Полевые транзисторы с изолированным затвором. В этой группе транзисторов затвор представляет собой тонкую пленку металла, изолированную от полупроводника. В зависимости от вида изоляции различают МДП и МОП транзисторы. У МОП транзисторов в качестве диэлектрика служит слой окиси кремния SiO2. Канал может быть n и p типов, встроенным (созданным при изготовлении) и индуцированным (т. е. наводящимся под влиянием напряжения UЗИ). 128 Обозначения полевых транзисторов этого типа на электрических схемах приведено на рис. 6. С П И З З n-канал, встроенный С П И p-канал, индуцированный Рис. 6. Обозначение полевых транзисторов с изолированным затвором на электрических схемах Особенностью полевых транзисторов является отсутствие тока в цепи затвора. 129