Что такое биполярный транзистор
Биполярный транзистор (BJT) — полупроводниковый прибор с тремя выводами (эмиттер, база, коллектор) и двумя p-n-переходами. Малым током базы он управляет большим током коллектора — это позволяет усиливать сигналы и работать ключом. Различают структуры n-p-n (основная, управляется положительным напряжением базы) и p-n-p.
Принцип работы
При открытом эмиттерном переходе носители из эмиттера инжектируются в тонкую базу и почти целиком собираются коллектором. Ток коллектора связан с током базы коэффициентом усиления:
I_к = β · I_б (β = h21э, обычно 50…500)
I_э = I_к + I_бМалое изменение тока базы вызывает большое изменение тока коллектора — в этом суть усиления.
Три схемы включения
| Схема | Усиление | Особенности |
|---|---|---|
| Общий эмиттер (ОЭ) | по току и напряжению | самая ходовая, инвертирует сигнал |
| Общая база (ОБ) | по напряжению | ВЧ-каскады, малое входное сопротивление |
| Общий коллектор (ОК) | по току (эмиттерный повторитель) | высокое входное, низкое выходное — буфер |
Режимы работы
- Активный — эмиттерный переход открыт, коллекторный закрыт; используется для усиления.
- Насыщение — оба перехода открыты; транзистор полностью открыт (ключ замкнут).
- Отсечка — оба закрыты; транзистор заперт (ключ разомкнут).
Режимы «насыщение/отсечка» используют в ключевых (цифровых) схемах, активный — в усилителях (см. усилители и их классы).
Основные параметры
Предельные: максимальные ток коллектора, напряжение к-э, рассеиваемая мощность; усилительные: коэффициент β (h21э), граничная частота fт, обратный ток. Для мощных транзисторов важен тепловой режим и радиатор (см. расчёт теплового сопротивления в инструментах).
Частые вопросы
Транзистор управляется током или напряжением?
Биполярный транзистор управляется током базы: ток коллектора пропорционален току базы через коэффициент β. Этим он отличается от полевого, которым управляют напряжением на затворе.
Зачем нужен эмиттерный повторитель?
Схема с общим коллектором не усиливает по напряжению, но имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление — это идеальный буфер, согласующий высокоомный источник с низкоомной нагрузкой.
Итоги
Биполярный транзистор усиливает за счёт управления током коллектора током базы. Три схемы включения (ОЭ, ОБ, ОК) дают разные сочетания усиления и сопротивлений, а режимы (активный, насыщение, отсечка) позволяют работать и усилителем, и ключом. Это базовый активный элемент аналоговой и импульсной техники.
Смотрите также: Полевые транзисторы · Усилители · Диоды · Цоколёвки.