Биполярный транзистор. Принцип действия, конструкция и схема включения

Общее описание

Биполярный транзистор представляет собой электропреобразовательный прибор полупроводникового типа, предназначенный для усиления мощности сигналов и состоящий из трех зон с чередующимися типами электропроводимости. Благодаря своей универсальности, такие устройства сегодня широко используются в разнообразных усилителях, импульсных приборах и генераторах. Первый биполярный транзистор был точечного типа и характеризовался недостаточной устойчивостью работы. В настоящее время выпускаются и применяются биполярные транзисторы плоскостного типа, которые отличаются гораздо большей надежностью и широкими функциональными возможностями.

Структура биполярных транзисторов

Данное устройство состоит из трех полупроводниковых областей (электродов). Две крайние из них имеют одинаковый тип электропроводимости, а средняя – противоположный им. Такое строение называют n-p-n-структурой. В электрическую схему биполярный транзистор включается посредством внешних выводов своих электродов. Характерной особенностью данного устройства являются разные размеры его крайних областей. Меньшая из них, называемая эмиттером, выполняет функцию создания мощного потока носителей электрического заряда (электронов), который пронизывает всю структуру устройства. Поэтому основной характеристикой эмиттера является высокая степень его легирования. Другая крайняя зона транзистора данного типа – коллектор – предназначается для сбора эмитируемого потока, что обусловливает его большие размеры в транзисторной структуре. Средняя область, в свою очередь, называется базовой.

Типы и принцип работы

Транзистор биполярный может быть изготовлен по различным технологиям – методом сплавления, диффузии и прочими, что в значительной степени определяет технические характеристики устройства. Что же касается материала, из которого изготавливаются подобные устройства, то для создания трехслойной структуры используются кремниевые или германиевые пластины. Электрод базовой части всегда смещен в сторону эмиттера, что придает устройству некоторую асимметричность. Ширина средней части, которая зависит от частот, на которых работает транзистор, может варьироваться в определенных пределах. Чем ниже частота устройства, тем шире его база. Работа устройства основана на управлении движением носителей заряда в соответствии с приложенными к его переходам напряжениями.

Схема включения

Наибольшее применение нашла такая схема, по которой производится включение транзистора данного типа с общим эмиттерным выводом. Основными элементами этой схемы служат источник питания, сам транзистор и резисторный компонент. Этими элементами образуется цепь линейного каскада, где за счет протекания управляемых токов на выходе схемы образовывается усиленное напряжение переменного характера. Все прочие элементы такой цепи играют сугубо вспомогательную роль. Например, конденсатор выполняет разделительную функцию. При отсутствии этого элемента цепь источника входящего сигнала характеризовалась бы постоянным током от источника питания. В большинстве электрических схем биполярный транзистор применяется в качестве четырехполюсного компонента. Иначе говоря - как устройство, имеющее по два входных и выходных вывода. Поскольку транзисторы такого типа имеют только три контакта, для применения данных устройств в качестве четырехполюсников нужно один из контактов сделать совместным. Как правило, таковым делается эмиттерный электрод. Поэтому часто применяется биполярный транзистор с общим эмиттером.