Пристрій і маркування біполярного транзистора, для дому, для сім’ї

Пристрій і маркування біполярного транзистора.

Привіт шановні Новомосковсктелі сайту sesaga.ru. Продовжуємо знайомитися з напівпровідниковими приладами і з цієї статті почнемо розбиратися з транзистором. У цій частині ми познайомимося з пристроєм і маркуванням біполярних транзисторів.

Напівпровідникові транзистори бувають двох видів: біполярні і польові.
На відміну від польових транзисторів біполярні отримали найбільш широке застосування в радіоелектроніці, а щоб ці транзистори якось відрізняти один від одного, біполярні прийнято називати просто - транзисторами.

1. Пристрій і позначення біполярного транзистора.

Схематично біполярний транзистор можна представити у вигляді пластини напівпровідника з чергуються областями різної електропровідності, які утворюють два p-n переходу. Причому обидві крайні області мають електропровідністю одного типу, а середня область електропровідністю іншого типу, і де кожна з областей має свій контактний висновок.

Якщо в крайніх областях напівпровідника переважає діркова електропровідність, а в середній області електронна. то такий напівпровідниковий прилад називають транзистором структури p-n-p.

А якщо в крайніх областях переважає електронна електропровідність, а в середній діркова. то такий транзистор має структуру n-p-n.

А тепер візьмемо схематичну частина транзистора і прикриємо будь-яку крайню область, наприклад, область колектора. і подивимося на результат: у нас залишилися відкритими область бази і емітера. тобто вийшов напівпровідник з одним p-n переходом або звичайний напівпровідниковий діод. Про діодах можна почитати тут.

Якщо ж ми прикриємо область емітера. то залишаться відкритими області бази і колектора - і також виходить діод.

Звідси виникає висновок, що біполярний транзистор можна представити у вигляді двох діодів з однією спільною областю, включених назустріч один одному. При цьому загальна (середня) область називається базою. а що примикають до бази області колектором і емітером. Це і є три електрода транзистора.

Примикають до бази області роблять неоднаковими: одну з областей виготовляють так, щоб з неї найбільш ефективно відбувався введення (інжекція) носіїв заряду в базу. а іншу область роблять таким-чином, щоб в неї ефективно здійснювався висновок (екстракція) носіїв заряду з бази.

область транзистора, призначенням якої є введення (інжекція) носіїв зарядів в базу називається емітером. і відповідний p-n перехід емітерним.

область транзистора, призначенням якої є висновок (екстракція) носіїв з бази, називається колектором. і відповідний p-n перехід колекторним.

Тобто виходить, що емітер вводить електричні заряди в базу, а колектор їх забирає.

Різниця в позначеннях транзисторів різних структур на принципових схемах полягає лише в напрямку стрілки емітера: в p-n-p транзисторах вона звернена в сторону бази, а в n-p-n транзисторах - від бази.

2. Технологія виготовлення біполярних транзисторів.

Технологія виготовлення транзисторів ні чим не відрізняється від технології виготовлення діодів. Ще в початковий період розвитку транзисторної техніки біполярні транзистори робили тільки з германію методом вплавлення домішок, і такі транзистори називають сплавними.

Береться кристал германію і в нього вплавляются шматочки індію.
Атоми індію діффузіруют (проникають) в тіло кристала германію, утворюючи в ньому дві області p-типу - колектор і емітер. Між цими областями залишається дуже тонка (кілька мікрон) прошарок напівпровідника n-типу. яку називають базою. А щоб захистити кристал від впливу світла і механічного впливу його поміщають в металоскляний, металокерамічний або пластмасовий корпус.

На зображенні нижче показано схематичне пристрій і конструкція сплавного транзистора, зібраного на металевому диску діаметром менше 10 мм. Зверху до цього диску приварений крісталлодержателя, що є внутрішнім висновком бази, а знизу диска - її зовнішній дротяний висновок.

Внутрішні висновки колектора і емітера приварені до провідників, які упаяні в скляні ізолятори і служать зовнішніми висновками цих електродів. Металевий ковпак захищає прилад від впливу світла і механічних пошкоджень. Так влаштовані найбільш поширені малопотужні низькочастотні германієві транзистори з серії МП37 - МП42.

В позначенні буква «М» говорить, що корпус транзистора холодносварной. буква «П» - це перша буква слова «площинний», а цифри означають порядковий заводський номер транзистора. Як правило, після заводського номера ставлять літери А, Б, В, Г і т.д. вказують на різновид транзистора в даній серії, наприклад, МП42Б.

З появою нових технологій навчилися обробляти кристали кремнію, і вже на його основі було створено кремнієві транзистори, які отримали найбільш широке застосування в радіотехніці і на сьогоднішній день практично повністю витіснили германієві прилади.

Кремнієві транзистори можуть працювати при більш високих температурах (до 125ºС), мають менші зворотні струми колектора і емітера, а також більш високі пробивні напруги.

Основним методом виготовлення сучасних транзисторів є планарная технологія, а транзистори, виконані за цією технологією, називають планарнимі. У таких транзисторів p-n переходи емітер-база і колектор-база знаходяться в одній площині. Суть методу полягає в дифузії (вплавлення) в пластину вихідного кремнію домішки, яка може перебувати в газоподібному, рідкому або твердій фазі.

Як правило, колектором транзистора, виготовленого за такою технологією, служить пластина вихідного кремнію, на поверхню якої вплавляют близько один від одного дві кульки домішкових елементів. В процесі нагрівання до строго певної температури відбувається дифузія домішкових елементів в пластину кремнію.

При цьому один кулька утворює в пластині тонку базову область, а інший еміттерную. В результаті в пластині вихідного кремнію утворюються два p-n переходу, що утворюють транзистор структури p-n-p. За такою технологією виготовляють найбільш поширені кремнієві транзистори.

Також для виготовлення транзисторних структур широко використовуються комбіновані методи: сплав і дифузія або поєднання різних варіантів дифузії (двостороння, подвійна одностороння). Можливий приклад такого транзистора: базова область може бути дифузійна, а колектор і емітер - сплавні.

Використання тієї чи іншої технології при створенні напівпровідникових приладів диктується різними міркуваннями, пов'язаними з технічними та економічними показниками, а також їх надійністю.

3. Маркування біполярних транзисторів.

На сьогоднішній день маркування транзисторів, згідно з якою їх розрізняють і випускають на виробництвах, складається з чотирьох елементів.
Наприклад: ГТ109А, ГТ328, 1Т310В, КТ203Б, КТ817А, 2Т903В.

Перший елемент - буква Г. К. А чи цифра 1. 2. 3 - характеризує напівпровідниковий матеріал і температурні умови роботи транзистора.

1. Буква Г або цифра 1 присвоюється германієвих транзисторів;
2. Буква К або цифра 2 присвоюється кремнієвим транзисторам;
3. Буква А чи цифра 3 присвоюється транзисторів, напівпровідникових матеріалом яких служить арсенід галію.

Цифра, що стоїть замість букви, вказує на те, що даний транзистор може працювати при підвищених температурах: германій - вище 60ºС, а кремній - вище 85ºС.

Другий елемент - буква Т від початкового слова «транзистор».

Третій елемент - тризначне число від 101 до 999 - вказує порядковий заводський номер розробки і призначення транзистора. Ці параметри дані в довіднику з транзисторів.

Четвертий елемент - буква від А до К - вказує різновид транзисторів даної серії.

Однак до сих пір ще можна зустріти транзистори, на яких стоїть більш рання система позначення, наприклад, П27, П213, П401, П416, МП39 і т.д. Такі транзистори випускалися ще в 60 - 70-х роках до введення сучасної маркування напівпровідникових приладів. Нехай ці транзистори застаріли, але вони все ще користуються популярністю і застосовуються в електронних схемах.

В рамках цієї частини статті ми розглянули лише загальні методи виготовлення транзисторних структур, щоб починаючому радіоаматорові було легше зрозуміти внутрішній устрій транзистора.

На цьому ми закінчимо, а в наступній частині проведемо кілька дослідів і на їх основі зробимо практичні висновки про роботу біполярного транзистора.
Успіхів!

1. Борисов В.Г - Юний радіоаматор. 1985р.
2. Пасинків В.В. Чиркин Л.К - Напівпровідникові прилади: Учеб. для вузів по спец. «Напівпровідники і діелектрики» і «Напівпровідникові і мікроелектронні прилади» - 4-е изд. перераб. і доп. 1987р.