Транзистоп ДЕМОВЕРСИЯ

В данную версию презентации включены 17 слайдов из 36, просмотр некоторых из них ограничен. Презентация носит демонстрационный характер. Полная версии презентации содержит практически весь материал по теме «Транзистопы», а также дополнительный материал, который следует более детально изучить в профильном физико-математическом классе. Полную версию презентации можно приобрести.

Из истопии изобретения транзистопа. Биполярные и униполярные транзистопы. Схематическое устройство транзистопа. Упрощённая конструкция сплавного биполярного транзистопа. Конструкция транзистопа П 13 – П 15. Принцип работы транзистопа. Схемы включения биполярных транзистопов. Простейший усилитель на транзистопе. ВАХ транзистопа. Биполярные фототранзистопы. Устройство и схема включения фоторезистопа. Принцип действия фоторезистопа. Переделка транзистопа в фототранзистоп. Простая схема, достаточная для обеспечения безопасности жилища. Схема автоматического включения освещения с наступлением темноты. Содержание

У. ШоклиУ. Браттейн Дж. Бардин У. Шокли, У. Браттейн и Дж. Бардин получили Нобелевскую премию по физике в 1956 году «За исследования в области полупроводников и открытие эффекта транзистопа» Транзи́стоп - (от англ. transfer - переносить и резистоп), полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний, выполненный на основе монокристаллического полупроводника (преимущественно Si или Ge), содержащего не менее трёх областей с различной электронной (n) и дырочной (p) проводимостью. Изобретён в 1948 г. американцами У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином.

По физической структуре и механизму управления током различают транзистопы биполярные (чаще называют просто транзистопами) и униполярные (чаще называют полевыми транзистопами). В первых, содержащих два или более электронно-дырочных перехода, носителями заряда служат как электроны, так и дырки, во вторых - либо электроны, либо дырки. Термин «транзистоп» нередко используют для обозначения портативных радиовещательных приёмников на полупроводниковых приборах.

Биполярный транзистоп – трехэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистопа. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают n-p-n и p-n-p транзистопы (n (negative) – электронный тип примесной проводимости, p (positive) – дырочный). В биполярном транзистопе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» – «два»). Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора – большая площадь p – n- перехода. Кроме того, для работы транзистопа абсолютно необходима малая толщина базы. ЭБК Схематическое устройство транзистопа Э Б К

Принцип работы транзистопа

Принцип работы биполярного транзистопа рассмотрим на примере транзистопа p-n-p типа включенного по схеме с (ОБ) общей базой. Между р- и n- областями возникают p-n переходы. Переход между эмиттером и базой называется эмиттерным (ЭП), а переход между коллектором и базой - коллекторным (КП). ЭК Б ЭП КП Коллекторная цепь транзистопа подключается к источнику с ЭДС – Е КБ, т.е. КП включен в обратном направлении. Е КБ В коллекторном переходе напряженность поля под действием Е КБ возрастает. Это приводит к появлению незначительного обратного тока I ко в коллекторной цепи, обусловленного движением неосновных носителей зарядов. Этот ток существенно возрастает с увеличением температуры, поэтому его называют тепловым током коллектора – I ко I ко Принцип работы транзистопа

Схемы включения биполярных транзистопов

Схема включения транзистопа с общей базой В каскаде, собранном по схеме с общей базой, напряжение входного сигнала подают между эмиттером и базой транзистопа, а выходное напряжение снимают с выводов коллектор-база. Включение транзистопа p- n-p структуры по схеме с общей базой приведено на рисунке. В данном случае эмиттерный переход компонента открыт и велика его проводимость. Входное сопротивление каскада невелико и обычно лежит в пределах от единиц до сотни ом, что относят к недостатку описываемого включения транзистопа. Кроме того, для функционирования каскада с транзистопом, включённым по схеме с общей базой, необходимо два отдельных источника питания, а коэффициент усиления каскада по току меньше единицы. Коэффициент усиления каскада по напряжению часто достигает от десятков до нескольких сотен раз.

Простейший усилитель на транзистопе

ЭК ЭП КП Е КБ I ко IБIБ Б Если в цепь эмиттера включить источник переменного напряжения то на резистопе Rн, включенном в цепь коллектора, также возникает переменное напряжение, амплитуда которого может во много раз превышать амплитуду входного сигнала. Следовательно, транзистоп выполняет роль усилителя переменного напряжения. IкIк IкIк IэIэ Однако такая схема усилителя на транзистопе является неэффективной, так как в ней отсутствует усиление сигнала по току, и через источники входного сигнала протекает весь ток эмиттера Iэ. В реальных схемах усилителей на транзистопах источник переменного напряжения включают так, чтобы через него протекал только небольшой ток базы Iб = Iэ – Iк. Малые изменения тока базы вызывают значительные изменения тока коллектора. Усиление по току в таких схемах может составлять несколько сотен.

U, В I, мA 0,10,5 1 2

Биполярные фототранзистопы

Фототранзистопом называют полупроводниковый транзистоп с двумя электронно-дырочными переходами, ток которого увеличивается за счет подвижных носителей заряда, образующихся при облучении прибора светом.

МП42Б Переделка транзистопа в фототранзистоп Фототранзистоп легко изготовить самостоятельно. Перед началом работы на транзистоп приклеивают гайку для того, чтобы мягкий корпус не деформировался при переделке. Оргстекло Гайка Транзистоп со снятой шляпкой Остопожно спиливают надфилем шляпку транзистопа МП42Б (или другого транзистопа с большим коэффициентом усиления в аналогичном корпусе). Получившееся отверстие сверху закрывают прозрачным органическим стеклом толщиной 0,1…0,4 мм.

Влияние температуры на режимы работы биполярных транзистопов

Чтобы германиевый транзистоп не вышел из строя, температура его кристалла должна быть меньше примерно 70 °C, кремниевого транзистопа – меньше 125 … 150 °C, а арсенид-галлиевого транзистопа – меньше 150 … 200 °C. Введение легирующих добавок несколько корректирует максимально допустимую температуру кристалла, а некоторые специально сконструированные транзистопы выдерживают и более высокую температуру. Так, согласно справочным данным, кремниевый биполярный транзистоп КТ921В был разработан для применения в геофизической аппаратуре при температуре корпуса компонента не более +200 °C. При существенно более высокой температуре транзистопа он испортится из-за необратимой перестройки кристаллической решётки. Нагрев биполярных транзистопов вызывает увеличения проводимости области базы и обратного тока коллектора. При повышении температуры корпуса транзистопа от 20 °C до 60 °C обратный ток коллектора обычно может возрасти до шести раз. Следовательно, флюктуации (изменения) температуры оказывают очень существенное влияние на функционирование транзистопного каскада, вызывая значительные изменения режима его работы. Чтобы флюктуация температуры не привела, допустим, к возникновению автогенерации каскада, предназначенного для усиления, или другим вредным последствиям, необходимо применять цепи термостабилизации режимов работы транзистопов.