Учебное пособие: Полупроводники. Диоды, биполярные и униполярные (МОП) транзи-сторы. Свет. Светочувствительные и светоизлучающие устройства. Оптопары

Условное обозначение диодов подразделяется на два вида:

маркировка диодов;

условное графическое обозначение (УГО) - обозначение на принципиальных электрических схемах.

Новый ГОСТ на маркировку диодов состоит из 4 обозначений:

К	С	156	А
Г	Д	507	Б
I	II	III	IV

I	- показывает материал полупроводника:	Г (1) - германий; К (2) - кремний; А (3) - арсенид галлия.
II	– тип полупроводникового диода	Д - выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды; А - диоды СВЧ; С - стабилитроны; В - варикапы; И - туннельные диоды; Ф - фотодиоды; Л - светодиоды; Ц - выпрямительные столбы и блоки.
III	- цифры, показывающие разделение диодов по своим электрическим параметрам	101...399 – выпрямительные 401…499 – ВЧ-диоды 501…599 - импульсные
IV	- буква	показывает модификацию диодов в данной группе

???. 2.8. ?) ??? ?????????? ??????????????, ???????????????, ???, ?????????? ? ????? ????; ?) ????????????; ?) ????????; ?) ?????????? ?????; ?) ????? ??????; ?) ??????????; ?) ?????????; ?) ?????????????? ?????

3. Биполярные и МОП-транзисторы

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор - полупроводниковый прибор, который управляется током и имеет коэффициент усиления больше единицы. Он имеет два р-п- перехода и три вывода. Эмиттер (Э), база (Б) и коллектор (К). Биполярные транзисторы бывают двух структур- р- n -р и п-р- n .

Для транзисторов структуры р- n -р справедливо все то, что относится и к структуре п-р-п , отличая только в полярности источника питания. Упрощенная структурная схема транзистора нарисована на рис. 2.9. Вывод базы располагается между эмиттером и коллектором, толщина базы очень мала - десятки микрометров (1000 мкм = 1 мм). Благодаря наличию двух р- n переходов, любой транзистор (биполярный) можно представить в виде двух диодов: с большим напряжением пробоя между базой и коллектором и с малым напряжением пробоя между базой и эмиттером. Как видно, коллекторный и эмиттерный р-п переходы по отношению к базе неравнозначны, поэтому "путать" их нельзя.

Рис. 29. Структурная и упрощенная схемы строения биполярного транзистора

Существует три схемы включения биполярного транзистора, с общей базой (ОБ), общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ) При включении транзистора по схеме с ОБ усиливается только напряжение, с ОК - только ток, а с ОЭ - и напряжение, и ток. Схема с ОБ в цифровой технике практически никогда не используется, поэтому здесь она рассматриваться не будет.

При включении транзистора структуры n-p-п на его эмиттер подают отрицательный потенциал, а на коллектор - положительный. При соединении вывода базы с эмиттером, или если базовый вывод попросту "в обрыве" транзистор закрыт и через переход коллектор-эмиттер течет ничтожный ток, при соединении с коллектором он открывается и через транзистор течет довольно большой ток.

Рассмотрим схему включения транзистора с общим эмиттером (рис, 2,10). Эмиттер соединен с общим проводом ("минусовой" вывод источника питания), а коллектор через нагрузку (на схеме - через лампочку) соединен с положительным выводом источника питания. Будем плавно увеличивать напряжение на базе относительно эмиттера (общего провода). Потенциальный барьер перехода база-эмиттер при этом будет понижаться, и его сопротивление уменьшится. Через переход начнет течь ток эмиттера I _Э обусловленный инжекцией электронов из эмиттера в базу. Но так как база имеет очень маленькую толщину, то большинство инжектированных из эмиттера в базу электронов "по инерции" пролетают потенциальный барьер перехода база-коллектор, захватываются его полем и втягиваются в коллектор, откуда они попадают в нагрузку, где и рекомбинируют с дырками. Благодаря выделяющейся при этом мощности лампочка начинает светиться. Напряжение на коллекторном выводе относительно общего провода уменьшается.

Рис. 2.10. Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером

Так как транзистор представляет собой монолитный кристалл кремния и толщина его базы ни при каких внешних воздействиях не изменяется, то отношение количества электронов, захваченных коллектором, к количеству электронов, выделившихся в базе при неизменном напряжении питания, также неизменно. Это отношение называется статическим коэффициентом передачи тока (коэффициент усиления) и определяется по формуле:

У современных биполярных транзисторов коэффициент передачи тока h_21э больше 100, т. е. коллекторный ток в 100 раз больше базового.

?

??? ?????????? ?????????? ??????? ????????????? ????????????? ?????? ???????? ????-?????????. ??????? ?????????? ??????????, ??????? ????? "?????????" ????????? (??? ?????????? ???? ????) ???????????. ?????????????, ????? ??????????? ? ??????????? h_21э .

Если и дальше увеличивать ток базы, то потенциальный барьер эмиттерного перехода будет уменьшаться до тех пор, пока не исчезнет совсем. Электроны смогут беспрепятственно переходить из эмиттера в базу и также беспрепятственно захватываться полем коллектора. Падение напряжения на переходе коллектор эмиттер будет уменьшаться (при увеличении тока базы и неизменном сопротивлении нагрузки и напряжении питания) до тех пор, пока не уменьшится почти до нуля.

Такой режим работы транзистора, несмотря на то, что он требует повышенного тока управления (так как коэффициент h_21э уменьшается), очень широко используется в цифровой технике.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы - это полупроводниковые приборы, сопротивление канала которых изменяется в широких пределах под воздействием приложенного к управляющему выводу (затвору) напряжения. Таким образом, полевые транзисторы, в отличие от биполярных, управляются не током, а напряжением. Ток же, текущий через управляющий вывод (ток утечки затвора I _УТ ), крайне мал, и у современных полевых транзисторов его смело можно приравнять к нулю.

В зависимости от строения своих "внутренностей" полевые транзисторы делятся на две группы: