Полная версия этой страницы:
работа транзистора с ОЭ
Метценгерштейн
Feb 7 2017, 12:07
Еще раз перечитал о работе транзистора, стал задаваться вопросом- как происходит, что при схеме с ОЭ (n-p-n возьмем для примера), при подаче тока в БЭ, электроны из Э идут не только в Б, но и в К потекли? Какая физика происходит на переходе КБ, что электроны и в К текут? Как бы поле тоже положительное, как и у Б, более высоковольтное, поэтому они текут в К. Так что -ли? А зачем коллектор делать из полупроводника? Нельзя ли сделать из металла? Там еще больше свободных электронов?
Не могли бы как-то попонятней объяснить этот момент?
haker_fox
Feb 7 2017, 13:49
QUOTE (Метценгерштейн @ Feb 7 2017, 20:07)
Еще раз перечитал о работе транзистора, стал задаваться вопросом- как происходит, что при схеме с ОЭ (n-p-n возьмем для примера), при подаче тока в БЭ, электроны из Э идут не только в Б, но и в К потекли? Какая физика происходит на переходе КБ, что электроны и в К текут? Как бы поле тоже положительное, как и у Б, более высоковольтное, поэтому они текут в К. Так что -ли? А зачем коллектор делать из полупроводника? Нельзя ли сделать из металла? Там еще больше свободных электронов?
Не могли бы как-то попонятней объяснить этот момент?
Площадь коллектора больше площади базы, следовательно коллектор больше захватывает носителей заряда. Но что-то и базе перепадает, хотя у неё роток и поменьше будет
Про металл ничего не могу сказать, не компетентен в этой области. Неплохо про физику полупроводников написано у Айсберга "Транзистор - это просто". Правда эта книга так сказать популяризаторская, что не отменяет её простой и доходчивый стиль изложения.
Метценгерштейн
Feb 7 2017, 13:57
я уже раз 3-й ее перечитываю, но фишку просечь не могу в этом моменте. Там у Айсберга очень все поверхностно расписано, не вглубляясь именно в сами физические процессы. Возможно, я не внимательно прочитал это место.
Для простоты объяснения, слой базы очень тонкий, менее свободного пробега электронов около 10 мкм. Поэтому большая часть носителей пролетает слой базы и попадает в слой коллектора. Чем меньше носителей зарядов остаются в слое базы тем больше коэффициент усиления по току. Удивительная штука, переход база-коллектор закрыт а ток коллектора есть...
Метценгерштейн
Feb 7 2017, 15:03
хорошо, а почему бы тогда коллектор из металла не делать? На примере диода Шотки? Думаю, что тогда к безе сразу бует и U базы приложено и U коллектора. А так, U коллектора не приложено к базе. Но это догадки только.
Цитата(Метценгерштейн @ Feb 7 2017, 21:03)
хорошо, а почему бы тогда коллектор из металла не делать? На примере диода Шотки? Думаю, что тогда к безе сразу бует и U базы приложено и U коллектора. А так, U коллектора не приложено к базе. Но это догадки только.
Как же это напряжение коллектора к базе не приложено? Приложено и составляет Uкб=Uкэ-Uбэ, напряжение на базе всегда ниже напряжения коллектора и переход база-коллектор всегда закрыт этим напряжением.
Как я себе это представляю.
Коллекторный переход как диод закрыт обратным полем, т.е. в нем неоткуда взяться подвижным зарядам и тока нет.
Но эмиттерный переход при прямом напряжении (и токе) заполняется движ. зарядами.
Дальше часть этих зарядов попадает тонкий базовый слой (который вплотную граничит с эмиттерным переходом).
Далее часть этих зарядов попадает в запирающий слой коллекторного перехода и уж там захватываются полем и "летят" к коллектору, т.е. создают ток.
А так как эмиттер делается маленьким, а коллектор большим, а слой базы тоньше длины свободного пробега, то бОльшая часть зарядов "улетает" к коллектору.
(например, у npn-транзистора эмиттер выглядит как узкая площадка в центре полуцилиндра, слой базы вокруг него, а еще дальше по радиусу - коллекторный слой и далее "тело" кристалла-подложки).
Примечание. Под движущимися зарядами понимать электроны и дырки соответственно, направление - условное в зависимости от структуры транзистора.
haker_fox
Feb 8 2017, 00:22
QUOTE (Smoky @ Feb 7 2017, 23:15)
переход база-коллектор всегда закрыт этим напряжением.
В режиме насыщения биполярного транзистора, переход база-коллектор будет открыт
QUOTE (alexvu @ Feb 8 2017, 03:31)
Как я себе это представляю.
Вчера вечером, уже поздно, прочитал что люди именно представляют как рабтает p-n переход, но точно никто не знает
MrYuran
Feb 8 2017, 07:20
Цитата(Метценгерштейн @ Feb 7 2017, 18:03)
хорошо, а почему бы тогда коллектор из металла не делать? На примере диода Шотки? Думаю, что тогда к безе сразу бует и U базы приложено и U коллектора. А так, U коллектора не приложено к базе. Но это догадки только.
А из чего же его по-вашему делают?
Ещё и с корпусом соединяют частенько
Метценгерштейн
Feb 8 2017, 07:47
ну т.е. я в точку попал- ясности как и у меня, ни у кого нет )))
база тонкая- да, но это только облегчает задачу перехода в коллектор из базы. Была бы толще, нужно было бы напряжение побольше, скорее всего. Я хочу сказать, что не из-за того, что база тонкая, электроны в npn залетаю в базу, и, как на картинке, не налево в базу идут, а прямо, по инерции )) Их затягивает поле. Более сильное. А почему?
Работает, и ладно. И вообще, нет никаких электронов. Есть только кварки. Но их тоже никто не видел.
Интересная тема, почти как про общий коллектор. Понаблюдаю
Цитата(Метценгерштейн @ Feb 8 2017, 17:47)
Я хочу сказать, что не из-за того, что база тонкая, электроны в npn залетаю в базу, и, как на картинке, не налево в базу идут, а прямо, по инерции )) Их затягивает поле. Более сильное. А почему?
Как раз базу тонкой делают специально, чтобы концентрация неосновных носителей вблизи коллекторного перехода была выше. Чем тоньше база, тем больше этих носителей, эмиттированных из эмиттерного перехода (пардон за тавтологию), перейдет в коллектор, тем больше коэффициент усиления транзистора. Если база толстая (или вы пытаетесь сделать транзистор из двух диодов), то носители уйдут в базовый электрод.
И по площади: эмиттерный переход сейчас стараются сделать возможно большей площади, и с меньшим падением напряжения вдоль перехода, особенно у мощных ВЧ транзисторов (фактически там многоэмиттерный транзистор), с той же целью: инжектировать в область базы по возможности больше неосновных носителей.
Не знаю, учат ли этому радиоинженеров в современных вузах, но это основы...
А для начала взять и почитать, ну, скажем, какого-нибудь Батушева ("Электронные приборы", кажется, называется),- не судьба?
Ilya_NSK
Feb 9 2017, 07:53
Если есть базовые знания физики полупроводников, то попробуйте почитать книгу "Твердотельная электроника. 2004 - Гуртов В.А". Можно сразу со страницы 78 про биполярные транзисторы. По-моему, это очень неплохая книга, несмотря на то, что обычно учебные пособия вузовских преподавателей как раз на редкость непонятные и паршивые. А эту книгу не портит даже обилие формул - они все объясняются на словах.
А если физику полупроводников вы не знаете вообще, то понять работу транзистора не получится.
Возможно, поможет ознакомление с работой лампы-триода.
Как ни странно, много общего (например, процессы в тонкой сетке - базе, соотношение размеров эмиттера-коллектора и т.д.).
Цитата(alexvu @ Feb 9 2017, 17:07)
Возможно, поможет ознакомление с работой лампы-триода.
Как ни странно, много общего (например, процессы в тонкой сетке - базе, соотношение размеров эмиттера-коллектора и т.д.).
Не поможет. Сетка не при делах и процессов в ней нет.
Как с икрой кабачковой и рыбьей: "Нiкакого сравненiя"...
Потому как действительно связано с физикой полупроводников, а конкретно - с поведением основных и неосновных носителей зарядов в теле эмиттера и базы, а особенно в районе p-n переходов.
-Знаешь, Петька, как работает трансформатор?
-Как?
- Вот так: "УУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУ
УУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУУ"
SSerge
Feb 10 2017, 04:41
Припоминаю, была в серии "Библиотечка Квант" пара неплохих книжек про полупроводники и транзисторы.
Там не совсем на пальцах, немного формул всё же есть.
Можно сказать что это "Физика полупроводников"-лайт.
33. Левинштейн М.Е. и Симин Г.С. Знакомство с полупроводниками. 1984
65. Левинштейн М.Е. и Симин Г.С. Барьеры. От кристалла до интегральной схемы. 1987
транзисторы во второй.
PS. есть на рутрекере (запрещённом в РФ
) но не очень качественный скан.
MrYuran
Feb 10 2017, 09:11
Цитата(Метценгерштейн @ Feb 8 2017, 10:47)
Их затягивает поле. Более сильное. А почему?
Потому что невозможно понять процессы, оперируя моделью "на пальцах".
В памяти 20++ лет назад застряло понятие "инжекция носителей в базу"
Гуглим:
Цитата
Инжекция электронов в базу. Инжекцией называют процесс введения неравновесных носителей. Так как источник напряжении ЕЭБ подключен к эмиттерному n+-p‒переходу в прямом направлении (минус на эмиттере, плюс на базе), из эмиттера в базу инжектируются электроны, а из базы в эмиттер дырки. Поскольку эмиттер легирован значительно сильнее базы, поток электронов будет намного больше встречного потока дырок, и поэтому он определяет основные процессы, происходящие в транзисторе. Через эмиттерный переход протекает достаточно большой прямой ток IЭ.
Экстракция электронов в коллекторную область. Экстракцией называют процесс отбора из приповерхностного слоя части равновесных носителей (процесс, обратный инжекции). Из-за разности концентраций инжектированные в базу электроны движутся к коллектору, стремясь равномерно распределиться по всему объему базы.
Толщина базы w мала, поэтому большинство электронов достигает коллекторного перехода, не успевая рекомбинировать в базе.
Так понятнее?
Если второй переход заменить металлом, получится диод. И работать он будет именно как диод
А триоды и сетки более применимы к полевикам, но опять же до некоторой степени.
И даже "на пальцах" понятно, если сравнить Uбэ и Uкэ.
Подайте на базу, скажем, 5В - посмотрите результат.
Правда, я помню и обратную ситуацию. На лабах по ТОР бедный студент пытался сдать допуск. Схема ОК, вопрос - почему выходное напряжение меньше входного?
Он, бедняга, закопался в формулах ВАХ (со степенями 3/2), исписал двойной лист, из ушей дым, в глазах слёзы..
А действительно, почему?
Alexashka
Feb 10 2017, 11:11
Цитата(Метценгерштейн @ Feb 7 2017, 16:07)
Еще раз перечитал о работе транзистора, стал задаваться вопросом- как происходит, что при схеме с ОЭ (n-p-n возьмем для примера), при подаче тока в БЭ, электроны из Э идут не только в Б, но и в К потекли? Какая физика происходит на переходе КБ, что электроны и в К текут? Как бы поле тоже положительное, как и у Б, более высоковольтное, поэтому они текут в К. Так что -ли?
Конечно, поле задает направление движения элементарных носителей зарядов, но и эти самые носители собравшись в какой-то зоне создадут объемный заряд, который сам уже формирует поле и это поле может быть направлено против того которое приложено извне. Короче всё сложно
А если просто, то выше уже ответили.
Цитата(Метценгерштейн @ Feb 7 2017, 16:07)
А зачем коллектор делать из полупроводника? Нельзя ли сделать из металла? Там еще больше свободных электронов?
Тут еще сложнее...если посмотреть конструкцию диода Шоттки, то в нем есть и два металлических контакта и два сорта полупроводника n и n+ (хотя казалось бы достаточно соединить металл и n-полупроводник). Нужно ведь еще и к полупроводнику (с другой стороны) подключить контакт который будет омический (а не выпрямляющий). Вот например делают
транзисторы Шоттки, где по сути параллельно переходу база-коллектор подключен диод Шоттки, казалось бы зачем тогда переход база-коллектор? Наверно потому, что если мы уберем окружающую базу p-область эмиттер с коллектором просто замкнутся друг на друга
ar__systems
Feb 11 2017, 14:11
Цитата(Smoky @ Feb 7 2017, 10:15)
Как же это напряжение коллектора к базе не приложено? Приложено и составляет Uкб=Uкэ-Uбэ, напряжение на базе всегда ниже напряжения коллектора и переход база-коллектор всегда закрыт этим напряжением.
В режиме насыщения КЭ МЕНЬШЕ БЭ, как это ни парадоксально.
Книжка "транзистор это просто" была у меня в детстве, мой папа ожидал, что я ее буду понимать в 12-13 лет ))) Все что я тогда понял, что транзистор это нифига не просто
Цитата(ar__systems @ Feb 11 2017, 17:11)
В режиме насыщения КЭ МЕНЬШЕ БЭ, как это ни парадоксально.
Для многих еще больший парадокс, что теоретической разницы между К и Э нет никакой (прямое и инверсное включение).
Разница появляется только в конкретной конструкции.
pav2051
Apr 14 2017, 12:14
Цитата(Метценгерштейн @ Feb 8 2017, 14:47)
ну т.е. я в точку попал- ясности как и у меня, ни у кого нет )))
база тонкая- да, но это только облегчает задачу перехода в коллектор из базы. Была бы толще, нужно было бы напряжение побольше, скорее всего. Я хочу сказать, что не из-за того, что база тонкая, электроны в npn залетаю в базу, и, как на картинке, не налево в базу идут, а прямо, по инерции )) Их затягивает поле. Более сильное. А почему?
Переход база-эмиттер находится в прямом включении, потенциальный барьер уменьшается и свободные носители заряда (электроны для npn-транзистора или дырки для pnp) устремляются в область базы в результате диффузионного процесса (для базы эти носители заряда - неосновные и их концентрация значительно меньше, чем в эмиттере - поэтому происходит их диффузия). Попадая в базу эти носители будут рекомбинировать (электрон встречается с дыркой, т. е. прицепляется к атому со свободной вакансией). Но поскольку база делается тонкой, то очень малая часть носителей рекомбинирует, так как не успевают (на рекомбинацию нужно определенное время) - пролетают базу и втягиваются в коллектор полем обратносмещенного перехода коллектор-база. В этом случае механизм перемещения носителей не диффузионный, а дрейфовый (потенциальный барьер между коллектором и базой большой, но носители устремляются в коллектор, поскольку попадают в электрическое поле коллекторного перехода).
pav2051
Apr 16 2017, 10:03
Цитата(TSerg @ Feb 11 2017, 22:14)
Для многих еще больший парадокс, что теоретической разницы между К и Э нет никакой (прямое и инверсное включение).
Разница появляется только в конкретной конструкции.
На практике легирование эмиттера делают больше, чем коллектора. Да, можно вместо эмиттера использовать коллектор и наоборот, но в этом случае коэффициент передачи тока у транзистора будет меньше.
Mikhail241
Jun 29 2017, 07:04
При напряжении U (кэ)=0 коллекторный переход открыт, т.к к нему прикладывается напряжение U (бэ), и инжектирует дырки (например, структура p-n-p), или электроны (при n-p-n) в базу. По мере повышения напряжения U(кэ) прямое падение напряжения снимается и на коллекторном переходе становится обратным, тем самым уменьшается инжекция. Основная причина в том, что коллекторный переход открыт при U (кэ)=0. А если коллектор сделать из металла, то там другая физика будет.
Какой прок от этого знания? Почему недостаточно рассматривать транзистор как черный ящик со спецификацией, где приведены параметры и кривые
А это зависит от того, как вообще рассматривать транзисторные структуры: структурно, функционально, модельно и т.п.
Цитата(conan @ Jun 30 2017, 03:16)
Какой прок от этого знания? Почему недостаточно рассматривать транзистор как черный ящик со спецификацией, где приведены параметры и кривые
Еще надо понять, какой черный ящик, и какие спецификации учитывать. А это сильно зависит от сферы применения: обычные линейные схемы, высоковольтные, СВЧ, СВЧ с существенной нелинейностью (усилители мощности). Для всех этих сфер содержимое черного ящика будет разным.
Цитата(Quareghma @ Jul 19 2017, 04:50)
Сложно то как всё
Уровень вхождения в электронику высок. Либо ищите другие игры для себя любимого.
Цитата(alexvu @ Feb 7 2017, 23:31)
Как я себе это представляю.
Коллекторный переход как диод закрыт обратным полем, т.е. в нем неоткуда взяться подвижным зарядам и тока нет.
Но эмиттерный переход при прямом напряжении (и токе) заполняется движ. зарядами.
Дальше часть этих зарядов попадает тонкий базовый слой (который вплотную граничит с эмиттерным переходом).
Далее часть этих зарядов попадает в запирающий слой коллекторного перехода и уж там захватываются полем и "летят" к коллектору, т.е. создают ток.
А так как эмиттер делается маленьким, а коллектор большим, а слой базы тоньше длины свободного пробега, то бОльшая часть зарядов "улетает" к коллектору.
(например, у npn-транзистора эмиттер выглядит как узкая площадка в центре полуцилиндра, слой базы вокруг него, а еще дальше по радиусу - коллекторный слой и далее "тело" кристалла-подложки).
Примечание. Под движущимися зарядами понимать электроны и дырки соответственно, направление - условное в зависимости от структуры транзистора.
Всегда знал, что коллектор делается большим оттого, что там больше мощность выделяется чем на эмиттере, но в том что вы говорите тоже есть резон.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста,
пройдите по ссылке.