1-tema: Kirisiw. Yarımótkizgishli material haqqında túsinik hám olardıń dúzilisi. Ótkeriw túrleri (Na’zeriy) Энергетик зоналар

12-tema: Bipolyar tranzistorlardıń jalǵanıw sxemaları, jumıs rejimleri (Na’zeriy)
Биполяр транзисторнинг жалғаныў схемалары
Транзистор схемаға жалғанып атырғанда шығыўларынан бири кириў ҳәм шығыў шынжыры ушын улыўмаласқан етип жалғанады, сол себепли төмендеги жалғаныў схемалары бар: улыўмаласқан база (УБ) (4.3 а-сүўрет); улыўмаласқан эмиттер (УЭ) (4.3 б-сүўрет); улыўмаласқан коллектор (УК) (4.3 в- сүўрет). Бул ўақытда улыўма шығыў потенциалы нольге тең деп алынады. Кернеўлик дереги полюслары ҳәм транзистор токларының бағыты транзистордың актив режимине туўры келеди. УБ жалғаныў схемасы қатар кемшиликлерге ийе болып, жүдә аз ислетиледи.



а) б) в)

4.3 – сүўрет.

Биполяр транзистордың актив режимде ислеўи. УБ жалғаныў схемасында актив режимде ислеп атырған n-p-n қурилмалы диффузиялы қотишмали (сплав) биполяр транзисторды өзгермес токта ислеўин көрип шығамыз (4.3 а-сүўрет). Биполяр транзистордың нормал ислеўиниң тийкарғы талабы болып база тараўының жетерлише кишкене кеңлиги W есапланады; бул ўақытда
W L шәрти әлбетте орынланыўы керек (L-базадағы тийкарғы болмаған заряд тасыўшылардың диффузия узынлығы).
Биполяр транзистордың ислеўи үш тийкарғы қәдийсеге тийкарланған:

• 
  эмиттерден базаға заряд тасыўшылардың инжекциясы;
  
• 
  базаға инжекцияланған заряд тасыўшылардың коллекторға өтиўи;
  
• 
  базаға инжекцияланған заряд тасыўшылар ҳәм коллектор өтиўге
  

жетип келген тийкарғы болмаған заряд тасыўшыларды базадан коллекторға экстракциясы.
Эмиттер өтиў туўры бағытта жылжығанда (U_ЭБ кернеўлик дереги менен тәмийнленеди) оның потенциал тосық бийиклиги азаяды ҳәм эмиттерден базаға электронлар инжекциясы пайда болады. Электронлардың базаға инжекциясы, ҳәмде ковакларни базадан эмиттерге инжекциясы себепли эмиттер токи I_Э шәкилленеди. Солай етип, эмиттер токи


, (4.1)

бул жерде I_эn, I_эр электрон ҳәм коваклардың инжекция токлары.

Эмиттер токының I_эр пайда етиўши коллектор арқалы ағып өтпейди ҳәм зыянлы есапланады (транзистордың қосымша қызыўына алып келеди). I_эр ди кемейтиў мақсетинде базадағы акцептор киритма концентрациясы эмиттердеги донор киритма концентрациясны қатнасы еки дәрежеге азайттырылады.
Эмиттер токиндағы I_эn бөлимин инжекция коэффициенти анықлайды.
, (4.2)
Бул шама эмиттер жумысының өнимдарлығын характерлейди ( =0,990-0,995). Инжекцияланған электронлар коллектор өтиў тәрепке база узынлығы бойлап электронлар тығызлығының азайыўы есабынан базаға диффундланады ҳәм коллектор өтиўине жеткенсоң, коллекторға экстракцияланады (коллектор өтиў электр майданы есабына тартып алынады) ҳәм I_Кn коллектор токи пайда болады.
Тығызлықтың азайыўы концентрация градиенти деп аталады. Градиент қанша үлкен болса, ток ҳәм сонша үлкен болады. Бул ўақытда базадан инжекцияланып атырған электронлардың бир бөлими коваклар менен базаға экстракцияланыўшы ҳәм есапқа алыўы керек. Рекомбинация процесси базаның электр нейтраллық шәртин тиклеў ушын талап етилетуғын коваклардың ккемшилигин келтирип шығарады. Талап етилип атырған коваклар база шынжыры бойлап келип транзистор база токи I_брек ти жүзеге келтиреди. I_брек токи керек емес есапланады ҳәм сол себепли оны азайтыўға ҳәрекет етеди. Бул жағдай база кеңлигин кемейтиў есабынан әмелге асырылады W Ln (электронлардың диффузия узынлығы). Базадағы рекомбинация ушын эмиттер электрон токының жойтылыўы электронлардың узатыў коэффициенти менен характерленеди:
(4.3).
Реал транзисторларда =0,980-0,995.
Актив режимде транзистордың коллектор өтиўи тескери бағытта жалғанады (U_кб кернеўлик дереги есабына әмелге асырылады) ҳәм коллектор шынжырында, тийкарғы болмаған заряд тасыўшылардын қуралған еки дрейф токларында иборат болған коллектордың жеке токи Iк₀ ағып өтеди.
Солай етип, коллектор токи еки қураўшыдан ибарат болады

Егер I_Кn ди эмиттердиң толық токи менен байланысын есапқа алсақ, ол ҳалда

, (4.4)
бул жерде - эмиттер токының узатыў коэффициенти. Бул шама УБ жалғаныў схемасындағы транзисторды күшейтиў қәсийетлери пайда етеди.
Кирхгофтың биринши нызамға салыстырмалы түрде база токи транзистордың басқа токлары менен төмендегише


. (4.5)

Бул аңлатпаның (4.4)ке қойып, база токының эмиттериниң толық токи арқалы аңлатпасын алыўымыз мүмкин:

. (4.6)

Коэффициент 1 лигини есапқа алған ҳалда, содай нәтийже етиў мүмкин: УБ жалғаныў схемасы ток бойынша кернеўлик бермейди ( ).

Ток бойынша жақсы кернеўлик нәтийжелерин улыўма эмиттер схемасында жалғанған транзисторда алыў мүмкин (4.3 б-сүўрет). Бул схемада эмиттер умумий электрод, база токи - кириш токи, коллектор токи болса – шығыў токи есапланады.
(4.4) ҳәм (4.5) аңлатпалардан келип шыққан ҳалда УЭ схемадағы транзистордың коллектор токи төмендеги көриниске ийе болады:
.
Буннан
. (4.7)
Егер белгилеў киритилсе, (4.7) аңлатпаны төмендегише жазыў мумкин:
. (4.8)

Коэффициент -база токының узатыў коэффициенти деп аталады. ның мәниси оннан жүзге шекем, айрым транзистор түрлеринде болса бир неше мыңларға шекемги аралықта болыўы мүмкин. Демек, УЭ схемасында жалғанған транзистор ток бойынша жақсы кернеўлик қәсийетлерине ийе есапланады.