### Лекция 4 Биполярные транзисторы

4.1 Общие сведения
4.2. Тиристоры

### 4.1 Общие сведения

Биполярным транзистором (БТ) называется трехэлектродный полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p–n-переходами, предназначенный для усиления электрических колебаний по току, напряжению или мощности. Слово «биполярный» означает, что физические процессы в БТ определяются движением носителей заряда обоих знаков (электронов и дырок). Взаимодействие переходов обеспечивается тем, что они располагаются достаточно близко – на расстоянии, меньшем диффузионной длины [3,4]. Два p–n-перехода образуются в результате чередования областей с разным типом электропроводности. В зависимости от порядка чередования областей различают БТ типа n–p–n (или со структурой n–p–n) и типа p–n–p (или со структурой p–n–p). Крайние области называются эмиттер и коллектор, а средняя – база. Условные изображения таких структур и условные графические обозначения на принципиальных схемах показаны на рис. 4.1. Контакты с областями БТ обозначены буквами: Э – эмиттер; Б – база; К – коллектор.

Рис. 4.1. Структуры БТ: а) типа n–p–n; б) типа p–n–p

Упрощенное устройство планарного транзистора (т.е. выводы сделаны в одной плоскости) типа n–p–n изображено на рис. 4.2. Обязательным условием работы транзистора является то, что эмиттерная область выполняется с высокой концентрацией примесей и обозначена верхним индексом «+» (n+). Поэтому БТ является асимметричным прибором. Область n-является коллектором. Соответственно, область p-является базовой (или базой).

Область n+ под выводом коллектора служит для создания омического контакта между выводом и телом коллектора. Переход n+-р между эмиттером и базой называют эмиттерным, а p–n между базой и коллектором – коллекторным. Стрелки на условных изображениях БТ указывают (рис. 4.2) направление прямого тока эмиттерного перехода.

Рис. 4.2. Структура БТ типа n–p–n

Эксплуатационные параметры транзисторов

Транзисторы характеризуются эксплуатационными параметрами, предельные значения которых указывают на возможности их практического применения. При работе в качестве усилительных приборов используются рабочие области характеристик биполярных и полевых транзисторов[3,4].

К основным эксплуатационным параметрам относятся:

- максимально допустимый выходной ток, обозначаемый для биполярных транзисторов как IК MAX. Превышение IК MAX приводит к тепловому пробою коллекторного перехода и выходу транзистора из строя. Для полевых транзисторов этот ток обозначается IC MAX. Он ограничивается максимально допустимой мощностью, рассеиваемой стоком транзистора;

- максимально допустимое напряжение между выходными электродами: UКЭ MAX для биполярных транзисторов UСИ MAX для полевых транзисторов.

Рис.4.3. Предельные параметры транзисторов:
а) биполярные транзисторы; б) полевые транзисторы

Это напряжение определяется значениями пробивного напряжения коллекторного перехода биполярных транзисторов и пробивного напряжения участка «сток-затвор» полевых транзисторов;

- максимально допустимая мощность, рассеиваемая выходным электродом транзистора. В биполярном транзисторе это мощность РК MAX, рассеиваемая коллектором и бесполезно расходуемая на нагревание транзистора. В случае ПТ это мощность РC MAX, рассеиваемая стоком транзистора.

У биполярных транзисторов при недостаточном теплоотводе разогрев коллекторного перехода приводит к резкому увеличению IК . Процесс имеет лавинообразный характер, и транзистор необратимо выходит из строя.

При повышении температуры окружающей среды мощность РК MAX уменьшается, поэтому БТ нуждаются в схемах температурной стабилизации режима. Полевые транзисторы имеют заметные преимущества по температурной стабильности по сравнению с БТ.

### 4.2 Тиристоры

Тиристором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или более p–n-перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот [3,4].

Рис. 4.4. Структура тиристора и его ВАХ

Основные характеристики и УГО тиристоров приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1-Основные типы тиристоров

Наименование | УГО | Характеристика
Тиристор диодный, запираемый в обратном направлении |  |
Тиристор диодный, проводящий в обратном направлении |  |
Тиристор диодный симметричный |  |
Тиристор триодный, запираемый в обратном направлении, с управлением: - по аноду - по катоду |  |
Тиристор триодный выключеный, запираемый в обратном направлении, с управлением: - по аноду - по катоду |  |
Тиристор триодный, проводящий в обратном направлении, с управлением: - по аноду - по катоду |  |
Тиристор триодный симметричный – триак |  |

Простейшим тиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p–n–p–n, в соответствии с рисунком 5.2. Здесь, как и у других типов тиристоров, крайние p–n-переходы называются эмиттерными, а средний p–n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие между переходами, называются базами. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью – анодом.

Тиристоры имеют широкий диапазон применений (управляемые выпрямители, генераторы импульсов и др.), выпускаются с рабочими токами от долей ампера до тысяч ампер и с напряжениями включения от единиц до тысяч вольт.