Tranzystor bipolarny

Tranzystor 

bipolarny 

Ryszard J. Barczyński, 2012 

Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego 

Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego 

Publikacja współfinansowana 

ze środków Unii Europejskiej 

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Zasada działania tranzystora bipolarnego 

przydał by się aparat wstrzykujący... 

nasz aparat 

wstrzykujący 

Gdyby udało nam się zbudować “aparat” wstrzykujący określoną liczbę 

nośników (elektronów lub dziur) w obszar zubożony złącza, moglibyśmy 

zmieniając prędkość wstrzykiwania (generacji) regulować prąd 

płynący przez diodę spolaryzowaną w kierunku zaporowym...

Zasada działania tranzystora bipolarnego 

budujemy aparat wstrzykujący... 

Zbudujmy strukturę p + -n-p, taką 

jak na rysunku. Złącze p-n 

polaryzujemy w kierunku 

zaporowym, a n-p + w kierunku 

przewodzenia. W takim układzie 

złącze p + -n wstrzykuje dziury 

do obszaru n. Jeżeli zdołają one przedyfundować w obszar spolaryzowanego 

zaporowo złącza n-p, to zwiększą jego prąd wsteczny. By było to możliwe 

obszar typu n musi być wąski w porównaniu z drogą dyfuzji dziur.

Zasada działania 

tranzystora bipolarnego 

Opisana struktura to tranzystor pnp. 

Obszar p + nazywamy emiterem, a złącze 

p + -n złączem emiterowym. Obszar n nazywamy bazą, obszar p kolektorem, 

a złącze n-p złączem kolektorowym. 

Prąd emitera powinien być złożony 

z dziur, a nie elektronów, z tej właśnie 

przyczyny baza jest w stosunku do 

emitera słabo domieszkowana.

Tranzystor bipolarny 

rozpływ prądów 

1) dziury tracone na rekombinację w bazie; 

2) dziury osiągające złącze kolektora spolaryzowane zaporowo; 

3) cieplna generacja dziur i elektronów tworząca prąd nasycenia złącza 

kolektorowego; 

4) elektrony dostarczane do bazy i rekombinujące z dziurami; 

5) elektrony wstrzyknięte do obszaru emitera przez złącze emiterowe.


wzmacnianie za pomocą tranzystora 

Wykażemy, że prąd kolektora (i w zasadzie emitera) jest sterowany niewielkim 

prądem bazy. Założenia 

● 

pomijamy prąd nasycenia złącza kolektorowego, 

● 

pomijamy rekombinację w obszarach przejściowych. 

Prąd kolektora jest proporcjonalny do składowej dziurowej prądu emitera: 

i C 

=B i Ep 

gdzie B jest częścią dziur, które nie zrekombinowały.



i E 

=i Ep 

i En 

Zdefiniujemy współczynnik sprawności emitera (w dobrym tranzystorze jest 

on bliski jedności): 

= i Ep 

i Ep 

i En 

i C 

i E 

= Bi Ep 

i En 

i Ep 

=B = 

Współczynnik jest bliski jedności.



i B 

=i En 

1−Bi Ep 

Policzymy stosunek prądu kolektora do prądu bazy: 

i C 

i B 

=B 

i Ep 

i En 

1−Bi Ep 

= 

B 

1−B 

Współczynnik nosi nazwę współczynnika wzmocnienia prądowego. 

W dobrych tranzystorach o dużym wzmocnieniu może osiągać 1000. 

i Ep 

i En 

i Ep 

i = 

Ep 

i En 

i Ep 

B 

1−B = 

 

1− =



i C 

i B 

= 

Mały prąd bazy “steruje” dużym prądem kolektora. Jak to wykorzystać?


tranzystory pnp oraz npn 

Zamiast konfiguracji warstw p + -n-p możemy zbudować n + -p-n. Otrzymany 

w ten sposób tranzystor będzie miał bliźniacze właściwości, ale zamiast 

dziur z emitera będą wstrzykiwane elektrony. Można je stosować zamiennie 

pod warunkiem odwrócenia wszystkich źródeł zasilania. Produkuje się pary 

tranzystorów npn/pnp o identycznych parametrach (pary komplementarne).


tranzystory pnp oraz npn


układy pracy tranzystora 

Źródło sygnału i odbiornik (obciążenie) możemy włączać w obwód tranzystora 

na rozmaite sposoby. W zależności od sposobu włączenia otrzymane 

układy będą się różniły wzmocnieniem prądowym, wzmocnieniem 

napięciowym, opornością wejściową i opornością wyjściową.


układ wspólnej bazy 

W układzie wspólnej bazy jedno z wyprowadzeń zarówno sygnału wejściowego, 

jak i wyjściowego jest przyłączone do bazy. Układ taki jest stosowany 

głównie w obwodach wysokiej częstotliwości. 

● 

wzmocnienie prądowe: nieco mniejsze od 1 

● 

wzmocnienie napięciowe: znaczne 

● 

oporność wejściowa: mała 

● 

oporność wyjściowa: duża


układ wspólnej bazy


układ wspólnego emitera 

● 

wzmocnienie prądowe: znaczne 

● 

wzmocnienie napięciowe: znaczne 

● 

oporność wejściowa: średnia 

● 

oporność wyjściowa: duża 

W układzie wspólnego emitera jedno z wyprowadzeń zarówno sygnału wejściowego, 

jak i wyjściowego jest przyłączone do emitera. Układ taki jest często stosowany 

- charakteryzuje się wzmocnieniem zarówno napięciowym jak i prądowym.


układ wspólnego emitera


układ wspólnego kolektora 

(wtórnik emiterowy) 

● 

wzmocnienie prądowe: znaczne 

● 

wzmocnienie napięciowe: nieco mniejsze od 1 

● 

oporność wejściowa: duża 

● 

oporność wyjściowa: mała


stabilizacja punktu pracy 

Tranzystorów nie cechuje duża powtarzalność i stabilność parametrów... 

Szczególnie przykre są ich zmiany ze zmianami temperatury. Powoduje to zmiany 

punktu pracy elementów układu elektronicznego i może doprowadzić 

do dużych zakłóceń jego funkcji.



Blisko odcięcia 

W obszarze 

liniowym 

Blisko nasycenia



Z trzech układów wzmacniaczy w układzie WE układy (b) i (c) posiadają 

stabilizację punktu pracy za pomocą sprzężenia zwrotnego.



układ wspólnej bazy



układ wspólnego kolektora 

Układ wspólnego kolektora nie wymaga specjalnych rozwiązań stabilizacji 

punktu pracy.

Bibliografia 

● 

Witold J. Stepowicz, Elementy półprzewodnikowe i układy scalone, Wydawnictwo PG, Gdańsk 1995. 

● 

Michał Polowczyk, Eugeniusz Klugmann, Przyrządy półprzewodnikowe, Wydawnictwo PG, Gdańsk 2001. 

● 

Ben G. Streetman, Przyrządy półprzewodnikowe. Podstawy fizyczne..., WNT 

Dodatkowe źródła ilustracji wykorzystanych w prezentacji: 

● 

http://commons.wikimedia.org/ 

● 

http://www.williamsonlabs.com/

Tranzystor bipolarny

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?