Stany pracy tranzystora

Stan pracy	Polaryzacja złącza:
		baza - emiter	baza - kolektor
aktywny	przewodzenia	Zaporowy
nasycenia	przewodzenia	Przewodzenia
zatkania	zaporowy	Zaporowy
inwersji	zaporowy	Przewodzenia

Układ

OE

Układ

OB.

Parametry małosygnałowe (tranzystor bipolarny)

Tranz. jako czwórnik linowy U₁=h₁₁i₁+h₁₂U₂ i₂=h₂₁i₁+h₂₂U₂

h₁₁=dU₁/dI₁­­|U₂=const - impedancja tranzystora przy zwartym obwodzie wyjściowym

h₁₂=dU₁/dU₂|I₁=const - współczynnik sprzężenia zwrotnego przy rozwartym obwodzie wejściowym

h₂₁=dI₂/dI₁|U₂=const - zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego

h₂₂=dI₂/dU₂|I₁=const - konduktancja wyjściowa przy rozwartym obwodzie wejściowym

Parametry różniczkowe:

α-współczynnik wzm. prądowego w układzie OB

β-współczynnik wzm. prądowego w układzie OE

α = ΔI_C/ΔI_E , β = dI_C/dI_B

Jeżeli ΔI_E = ΔI_B+ΔI_C , to: α = β/(β+1) i β = α/(1-α).

Właściwości częstotliwościowe tr. bpol. charakteryzują:

-częstotliwość f_α, dla której moduł zwarciowego współczynnika wzmocnienia prądowego α₀ zmniejszy się o 3dB w stosunku do wartości przy małej częstotliwości;

-częstotliwość f_β, dla której moduł zwarciowego współczynnika wzmocnienia prądowego β₀ zmniejszy się o 3dB w stosunku do wartości przy małej częstotliwości;

-częstotliwość f_T, będąca iloczynem współczynnika wzmocnienia prądowego β₀ dla małej częstotliwości i częstotliwości granicznej f_β : f_T≈f_β⋅β₀.

Między wymienionymi częstotliwościami zachodzą relacje:

f_β< f_T< f_α , przy czym zależność współczynnika β₀ od częstotliwości ma postać:

Powody ograniczeń częstotliwości:

1. skończony czas przelotu nośników przez bazę i kolekt.

2. ładowanie pojemności B-E i B-C.

Tranzystor bipolarny

Struktura tranzystora bipolarnego składa się z trzech warstw wytworzonych na płytce monokrystalicznego półprzewodnika, kolejno npn lub pnp. Warstwy te są nazywane zgodnie z ich funkcjami: E - emiter - dostarcza nośniki mniejszościowe do bazy, B - baza - stanowi podstawę dla obu złączy, C - kolektor - zabiera nośniki wstrzykiwane z emitera do bazy. Obszar emitera zawsze jest w danej strukturze (p-n-p czy n-p-n) silniej domieszkowany niż baza, a obszar kolektora słabiej.

W stanie równowagi, bez polaryzacji (rys. a), prze-chodzenie elektronów z emitera i kolektora do bazy oraz dziur z bazy do obu sąsiednich obszarów jest hamowane przez pole utworzone przy obu złączach. Spolaryzowanie złącza emiterowego w kierunku przewodzenia, tzn. przyłożenie na emiter napięcia ujemnego względem bazy, powoduje obniżenie bariery emiterowej rys. b). Przez złącze emiter-baza płynie wtedy prąd dyfuzyjny. Wskutek bowiem obniżenia bariery potencjału zostaje zwiększona liczba elektronów wprowadzanych do bazy i zmniejszona liczba dziur wprowadzanych do emitera rys. c). Nadmiarowe elektrony wprowadzane do wąskiej bazy poruszają się ruchem dyfuzyjnym w stronę kolektora, jeżeli obszar ten jest jednorodnie domieszkowany . Przy niejednorodnym domieszkowaniu obszaru bazy przepływ wstrzykniętych nośników jest przyśpieszony działaniem pola elektrycznego, jakie powstaje wówczas w obszarze bazy. Po drodze część tych elektronów rekombinuje z dziurami, które są nośnikami większościowymi w obszarze bazy. Nadmiarowe dziury wprowadzane natomiast z obszaru bazy do obszaru emitera rekombinują z istniejącymi tam elektronami. Nie uczestniczą one w przepływie prądu kolektorowego i dlatego zmniejsza się ich liczbę przez odpowiednią konstrukcję tranzystora.

Jeżeli złącze kolektor-baza jest spolaryzowane w kierunku wstecznym tzn. kolektor ma wyższy potencjał niż baza, to pole elektryczne występujące w tym złączu powoduje unoszenie nośników z obszaru bazy do obszaru kolektora. Wartość prądu płynącego przez kolektor może być regulowana przez zmianę wysokości bariery złącza emiterowego, czyli przez zmianę napięcia polaryzującego złącze emiter-baza.

I_B=const

U_CE=const

I_B=const

U_CE=const

U_BE

U_CE

I_B

I_C

I_C

I_E

U_CB

U_BE

U_CB=const

I_E=const

U_CB=const

I_E=const

---