Interested Article - Однопереходный транзистор

Схемные изображения однопереходных транзисторов

с базой n-типа

с базой p-типа

Строение транзистора 2Т117Б:
Крупный контакт — эмиттер, малый контакт — Б1, нижняя сторона кристалла — Б2

Транзистор КТ117А, Ульяновский радиоламповый завод

Одноперехо́дный транзи́стор (двухбазовый диод, ОПТ) — полупроводниковый прибор с тремя электродами и одним p-n переходом . Однопереходный транзистор принадлежит к семейству полупроводниковых приборов с вольт-амперной характеристикой , имеющей участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением .

Устройство и обозначение

Основой транзистора является кристалл полупроводника (например n -типа), который называется базой . На концах кристалла имеются омические контакты Б1 и Б2, между которыми располагается область, имеющая выпрямляющий контакт Э с полупроводником p -типа, выполняющим роль эмиттера.

Выпускался в СССР и имел обозначение КТ 117А (Б, В, Г). Зарубежные аналоги — 2N6027, 2N6028 — выпускаются и сейчас.

История

Конструкция прибора относится к сплавным структурам на брусках германия, впервые описанным Шокли , Пирсоном и Хайнсом. В то время такая структура называлась нитевидным транзистором. В процессе развития прибор имел объёмную структуру, затем диффузионно-планарную и, наконец, эпитаксиально-планарную. Изменялось и его название от «диода с двойной базой» до последнего «однопереходного транзистора».

Принцип работы

Усилительные и переключающие свойства ОПТ обусловлены изменением сопротивления базы в результате инжекции в неё неосновных носителей зарядa .

Вольт-амперная характеристика однопереходного транзистора.

Принцип действия однопереходного транзистора удобно рассматривать, воспользовавшись эквивалентной схемой, где верхнее сопротивление $R_{B1}$ $R_{B1}$ и нижнее сопротивление $R_{B2}$ $R_{B2}$ — сопротивления между соответствующими выводами базы и эмиттером, а диодом показан эмиттерный р-n переход.

Ток, протекающий через сопротивления $R_{B1}$ $R_{B1}$ и $R_{B2}$ $R_{B2}$ , создаёт на первом из них падение напряжения, смещающее диод Д в обратном направлении. Если напряжение на эмиттере Uэ меньше падения напряжения на сопротивлении $R_{B1}$ $R_{B1}$ — диод Д закрыт, и через него течёт только ток утечки. Когда же напряжение Uэ становится выше напряжения на сопротивлении $R_{B1}$ $R_{B1}$ , диод начинает пропускать ток в прямом направлении. При этом падение напряжения на сопротивлении $R_{B1}$ $R_{B1}$ уменьшается, что приводит к увеличению тока в цепи Д- $R_{B1}$ $R_{B1}$ , что, в свою очередь, вызывает дальнейшее уменьшение падения напряжения на $R_{B1}$ $R_{B1}$ . Этот процесс протекает лавинообразно. Сопротивление $R_{B1}$ $R_{B1}$ уменьшается быстрее, чем увеличивается ток через р-n переход, в результате на вольт-амперной характеристике однопереходного транзистора появляется область отрицательного сопротивления. При дальнейшем увеличении тока зависимость сопротивления $R_{B1}$ $R_{B1}$ от тока через р-n переход уменьшается, и при значениях бо́льших некоторой величины I _выкл сопротивление не зависит от тока (область насыщения).

При уменьшении напряжения смещения U _см вольт-амперная характеристика смещается влево и при отсутствии его обращается в характеристику открытого р-n перехода.

Параметры ОПТ

Основными параметрами однопереходных транзисторов являются:

межбазовое сопротивление $R_{BB}=R_{B1}+R_{B2}$ $R_{BB}=R_{B1}+R_{B2}$
коэффициент передачи $\eta$ $\eta$ , характеризующий напряжение переключения и определяется по формуле

\eta ={\frac {R_{B1}}{R_{B1}+R_{B2}}}={\frac {R_{B1}}{R_{BB}}}

\eta ={\frac {R_{B1}}{R_{B1}+R_{B2}}}={\frac {R_{B1}}{R_{BB}}}

напряжение срабатывания Ucp — минимальное напряжение на эмиттерном переходе, необходимое для перехода прибора из состояния с большим сопротивлением в состояние с отрицательным сопротивлением
ток включения Iвкл — минимальный ток, необходимый для включения однопереходного транзистора, то есть перевода его в область отрицательного сопротивления
ток выключения Iвыкл — наименьший эмиттерный ток, удерживающий транзистор во включенном состоянии
напряжение выключения Uвыкл — напряжение на эмиттерном переходе при токе через него, равном Iвыкл;
обратный ток эмиттера Iэо — ток утечки закрытого эмиттерного перехода

Применение

Однопереходные транзисторы получили широкое применение в различных устройствах автоматики, импульсной и измерительной техники — генераторах, пороговых устройствах, делителях частоты, реле времени и т. д. Хотя основной функцией ОПТ является переключатель, в основном функциональным узлом среди большинства схем на ОПТ является релаксационный генератор .

В связи с относительно большим объёмом базы однопереходные транзисторы уступают биполярным по частотным характеристикам .

См. также

Примечания

↑ В. В. Пасынков, Л. К. Чиркин Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов — 4-е изд. — М.: Высшая школа, 1987. — 478 с. ил.

Литература

Зи С. М. Физика полупроводниковых приборов. — М.: Энергия, 1973.
Зи С. = Physics of Semiconductor Devices. — 2-е перераб. и доп. изд. — М. : Мир, 1984. — Т. 1. — С. 248-250. — 456 с. (недоступная ссылка)
Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — М. : Энергия, 1977.
Нефёдов А. В. Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги, 1980.
Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Под ред. Б. Л. Перельмана, 1981.
Дьяконов В. П. Однопереходные транзисторы и их аналоги. Теория и применение. М.: СОЛОН-Пресс, 2008.- 240 с.
Дьяконов В. П. Лавинные транзисторы и тиристоры. Теория и применение. М.: СОЛОН-Пресс. 2008.- 384 с.
Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 4-е перераб. и доп. изд. — М. : Высшая школа, 1987. — С. 272-275. — 479 с.