Tranzistoare Bipolare în Amplificatoare

1 Tehnologia de fabricare a tranzistorului bipolar KT617A

Tranzistoarele bipolare sunt dispozitive electronice a caror principiu de functionare este dirijat de interactiunea a doua jonctiuni p-n. De obicei, se fabrică pe baza germaniului, siliciului şi arsenurii de galiu. Cea mai vasta utilizare o are germaniul şi siliciu. Metodele tehnologice permit de a fabrica tranzistorul în aşa mod ca să se realizeze într-o măsură oarecare cerinţele pentru parametrii maximi admisibili.

Tranzistorul KT617A reprezintă un tranzistor din siliciu (Si) de tip n-p-n. Tranzistorul dat se fabrică prin metoda epitaxial – planară. Avantajul tehnologiei epitaxiale constă în posibilitatea obţinerii straturilor cu aceiaşi structură cristalină, însă cu diferiţi parametri electrici, adică straturi cu diverse tipuri de impurităţi şi materiale (adică straturi cu diferiţi Eg).

Între regiunile bazei şi a colectorului se creează un strat de rezistenţă înaltă şi de aceeaşi conductibilitate ca şi colectorul. Acest strat se obţine prin aşa numita depunere epitaxială a unei pelicule subţire de monocristal de o rezistenţă înaltă pe o suprafaţă de cristal ce serveşte ca corp al colectorului. Regiunile bazei şi a emitorului se obţin de obicei prin difuzia locală. Structura unui tranzistor obţinut prin metoda epitaxial-planară este arătată în fig.2.1.

Figura 1.1

Există mai multe metode în tehnologia epitaxială : evaporarea termică în vid, sublimarea termică, evaporarea reactivă (radiaţie β), şi epitaxia din faza lichidă.

• La evaporarea termică în vid atomii materialului necesar sunt desprinşi prin tratarea termică. Ciocninduse de plachetă (suportul) atomii se opresc în locurile cu energia interatomică mai mare (în regiunea defectelor). Viteza de creştere depinde de suprafaţa substratului şi concentraţia atomilor evaporaţi.

• Evaporarea reactivă (radiaţie β) – se foloseşte radiaţia β se încălzeşte local sursa de atomi, la mărirea radiaţiei poate avia loc sublimarea sursei (dezbaterea atomilor din cristal)

2 Caracteristicile statice ale tranzistorului bipolar

Caracteristicile statice ale unui tranzistor bipolar reprezintă dependenţa dintre curenţii ce trec prin bornele tranzistorului şi tensiunile ce se aplică la aceste borne.

Tranzistorul bipolar are trei terminale, şi principiul de funcţionare e bazat pe conectarea terminalelor în aşa mod ca să obţinem un circuit de polarizare la partea stîngă şi un circuit de polarizare în partea dreaptă. În orice schemă electrică el poate fi conectat în trei moduri diferite: conectare cu baza comună (BC), conectare cu emitorul comun (EC) şi cu colectorul comun (CC) .

2.1 Caracteristicile statice în conexiune BC

Circuitul cu tranzistorul în baza comună este prezentat în fig.2.1. Atît pentru circuitul de intrare, cît şi pentru cel de ieşire, borna comună este baza. Circuitul de intrare este cel al emitorului, iar circuitul de ieşire – cel al colectorului. Respectiv parametrii de intrare pentru conexiunea BC sunt curentul emitorului IE şi tensiunea dintre emitor şi bază IEB, iar cei de ieşire – curentul colectorului IC şi tensiunea dintre colector şi bază UCB.

Fig.2.1 Schemă tranzistorului în conexiunea bază comună

Caracteristicile de intrare ale tranzistorului în conexiunea BC sunt grafice ce arată dependenţa tensiunii dintre emitor şi bază de curentul emitorului, cînd tensiunea dintre colector şi bază este fixată. Ele sunt arătate în fig.2.2,b. Pentru comoditate variabila IE se depune pe axa coordonatelor, iar valoarile tensiunii UEB – pe axa abscisei. Caracteristica de intrare la UEB = 0 este analogică caracteristicii volt – amperice a diodei: curentul IE creşte exponenţial cu creşterea UEB. În cazul valorilor mari ale curenţilor IE caracteristicile de intrare sunt aproape liniare. Creşterea temperaturii deplasează caracteristicile de intrare spre axa curenţilor.

a) b)

Fig.2.2 Caracteristicile de intrare (b) şi ieşire (a) ale tranzistorului

în schema BC

Familia caracteristicilor de ieşire al tranzistorului în schema BC reprezintă dependenţa curentului colectorului de tensiunea dintre colector şi bază, cînd valoarea curentului emitorului este constantă. Aceste caracteristici sunt arătate pe fig.2.2,a.

În cazul cînd curentul IE=0 (UEB<0) şi tensiunea UCB<0 în circuitul colectorului trece curentul ICBo care slab depinde de UCB. Regiunea caracteristicilor de ieşire, care corespunde polarizării inverse ale ambelor joncţiuni, este numită regiunea de tăiere.