Туннельный диод.

Туннельный диод выполняется на вырожденных полупроводниках, поэтому толщина p-n-перехода очень мала.

В результате, туннельный диод работает в диапазоне СВЧ.

Принцип включения и основное свойство

При прямом включении ВАХ имеет N-образный, поэтому туннельный диод применяется для генерации или усиления электрический колебаний СВЧ.

На участке В-Б, при уменьшении напряжения ток увеличивается, т.е. туннельный диод ведет себя подобно источнику тока.

Разновидность туннельного диода – обращенный диод, который имеет меньшую степень вырождения, поэтому не имеет N-образного участка на ВАХ и при напряжении до 0,1 В I_об >> I_пр. – основное свойство.

Обращенный диод как и туннельный применяется в диапазоне CВЧ в качестве преобразовательного диода. УГО обращенного диода показано на рисунке 16.

1. Транзисторы – это полупроводниковые приборы имеющие в основном два p-n-перехода и три вывода и применяемые для усиления или генерации электрических колебаний.

Классификация транзисторов:

1) по исходному материалу:

- германиевый тр-р;

- кремниевый;

- индиевый;

- арсенид галлиевый.

2) по рассеиваемой мощности:

- маломощные;

- средней мощности;

- большой мощности.

3) по диапазону рабочих частот:

- низкочастотные;

- средней частоты;

- высокочастотные.

4) по технологии изготовления:

- сплавные (плавить);

- диффузионные;

- планарные;

- эпитаксиальные;

- конверсионные.

5) по принципу действия:

- биполярные транзисторы;

- полевые транзисторы;

- однопереходные транзисторы.

Биполярные транзисторы (Б.Т.)

Б.Т. – это кристалл полупроводника с тремя областями, чередующийся примесной проводимостью и тремя выводами, применяемый для усиления или генерации электрических колебаний.

Устройство транзистора

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 коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Виды и обозначения Б.Т.

1) Б.Т. типа p-n-p

2) Б.Т. типа n-p-n

Принцип включения:

p-n переход база- эмиттер всегда включается в прямом направлении, база-коллектор в обратном.

Схема включения и работа

1) цепь б-э разомкнута (Iэ=0) следовательно Iк=Iк₀ – очень мал т.к. это ток обратного включения p-n-перехода.

2) цепь б-э замкнута (Iэ ≠0). Под действием источника Е1 дырки из эмиттера входят в базу и за счет диффузии доходят до коллекторного перехода, где мощное поле источника Е2 втягивает их в коллектор, создавая ток коллектора, поэтому Iэ=Iк+Iб, при чем Iб<<Iк – т.к. база мала по размерам, с малой концентрацией примеси.

Основное свойство Б.Т.

Ток эмиттера I_Э, а значит и Iк и Iб заметно зависит от напряжения Uб-э.

Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_к = α I_э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α = 0.9 ÷ 0.999.

Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10 ÷ 1000).

Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

Усилительные свойства Б.Т.

Небольшое входное напряжение создает заметный ток эмиттера, который проходит в коллектор (Iк≤ Iэ), работа тока Iк в нагрузке (Rн) обеспечивает мощный источник Е2.

Uвх≈Е1,

Uвых=Iк*Rн≈Е2,

При Е1<<Е2 Uвых>>Uвх .

Три схемы включения Б.Т.

Входная и выходная цепь имеет 2+2=4 вывода, а контактов у транзистора – 3, следовательно, один вывод при включении будет общим. Существует три схемы включения биполярного транзистора:

· схема включения БТ с общей базой (ОБ);

· схема включения БТ с общим коллектором (ОК);

· схема включения БТ с общим эмиттером (ОЭ).

Для всех схем включения:

Ток, проходящий через источник входного напряжения, называется входным током - Iвх, а ток, проходящий через Rн называется выходным током - Iвых.

Рассмотрим свойства схем включения.