Одноперехідний транзистор

Одноперехідний транзистор (ОПТ) — напівпровідниковий прилад з трьома електродами і одним p-n переходом. Одноперехідний транзистор належить до сімейства тиристорів.

Одноперехідні транзистори

Топологія та умовне позначення

Структура

Основою транзистора є кристал напівпровідника (наприклад n-типу), який називається базою. На кінцях кристала є омічні контакти Б1 і Б2, між якими розташовується область, що має випрямляючий контакт Е з напівпровідником p-типу, що виконує роль емітера.

Позначення одноперехідного транзистора на принциповій електричній схемі та його структура

• Позначення з n-каналом
• Позначення з p-каналом

Випускався у СРСР і мав позначення КТ 117А (Б, В, Г). Зарубіжні аналоги 2N6027, 2N6028. Випускаються і зараз.

Історія

Конструкція приладу відноситься до сплавних структур на брусках германію. Вперше описаний Шоклі, Пірсоном і Хайнсом. У той час така структура називалася ниткоподібним транзистором. У процесі розвитку прилад мав об'ємну структуру, потім дифузійно-планарну і, нарешті, епітаксіально-планарну. Змінювалася і його назва від «діода з подвійною базою» до останньої, яка і закріпилась, «одноперехідний транзистор».

Принцип роботи

Еквівалентна схема заміщення

Підсилювальні і перемикаючі властивості ОПТ обумовлені зміною опору бази у результаті інжекції у неї неосновних носіїв заряду.

Принцип дії одноперохідного транзистора зручно розглядати, скориставшись еквівалентною схемою, де верхній опір ${\displaystyle R_{B1}}$ і нижній опір ${\displaystyle R_{B2}}$ — опори між відповідними виводами бази і емітера, а діодом зображено емітерний р-п-перехід.

Струм, що протікає через опори ${\displaystyle R_{B2}}$ і ${\displaystyle R_{B1}}$, створює на першому з них падіння напруги, яке зміщує діод у зворотному напрямку. Якщо напруга на емітері U_е менше падіння напруги на опорі ${\displaystyle R_{B1}}$ — діод закритий, і через нього тече тільки струм витоку. Коли ж напруга U_е стає вище за напругу на опорі ${\displaystyle R_{B2}}$, діод починає пропускати струм у прямому напрямі. При цьому опір ${\displaystyle R_{B2}}$ зменшується, що призводить до збільшення струму у ланцюзі діод-${\displaystyle R_{B2}}$, що у свою чергу, викликає подальше зменшення опору ${\displaystyle R_{B2}}$. Цей процес протікає лавиноподібно. Опір ${\displaystyle R_{B2}}$ зменшується швидше, ніж збільшується струм через р-n-перехід, у результаті на вольт-амперній характеристиці одноперехідного транзистора з'являється область від'ємного опору. При подальшому збільшенні струму залежність опору ${\displaystyle R_{B2}}$ від струму через р-n-перехід зменшується, і при значеннях більших за деяку величину ^I_вимкн опір не залежить від струму (область насичення).

При зменшенні напруги зсуву U_зс вольт-амперна характеристика зміщується вліво і за відсутності його перетворюється у характеристику відкритого р-n-переходу.

Параметри ОПТ

Вольт-амперна характеристика одноперехідного транзистора

Основними параметрами одногоперехідних транзисторів є:

• Міжбазовий опір ${\displaystyle R_{BB}=R_{B1}+R_{B2}\,}$
• Коефіцієнт передачі ${\displaystyle \eta \,}$, що характеризує напругу перемикання і визначається за формулою

${\displaystyle \mathrm {H} ={\frac {R_{B1}}{R_{B1}+R_{B2}}}={\frac {R_{B1}}{R_{BB}}}}$

• Напруга спрацьовування U_спр — мінімальна напруга на емітерному переході, необхідна для переходу приладу зі стану з великим опором у стан з від'ємним опором
• Струм включення I_вкл — мінімальний струм, необхідний для включення одноперехідного транзистора, тобто переведення його в область негативного опору
• Струм вимикання I_вим — найменший емітерний струм, що утримує транзистор у включеному стані
• Напруга вимикання U_вим — напруга на емітерному переході при струмі через нього, рівному I_вим;
• Зворотний струм емітера I_ез — струм витоку закритого емітерного переходу

Застосування

Генератор релаксаційних коливань

Одноперехідні транзистори отримали широке застосування у різних пристроях автоматики, імпульсної і вимірювальної техніки — генераторах, порогових пристроях, дільниках частоти, реле часу і т. д. Хоча основною функцією ОПТ є перемикач, в основному функціональним вузлом серед більшості схем на ОПТ є релаксаційний генератор.

У зв'язку з відносно великим обсягом бази одноперехідні транзистори поступаються біполярним за частотними характеристиками.

Див. також

• Транзистор
• Тиристор
• Діод

Примітки

1. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы : учебник для вузов. — 4-е изд. — М. : Высшая школа, 1987. — 478 с. : ил.

Література

• Зі С. М. Фізика напівпровідникових приладів. — М. : Енергія, 1973.
• Зи С. Фізика напівпровідникових приладів^{[недоступне посилання з 08.03.2018]} = Physics of Semiconductor Devices. — Вид. 2-ге, перероб. і доп. — 456 с.
• Степаненко І. П. Основи теорії транзисторів і транзисторних схем.
• Нефедов А. В. Вітчизняні напівпровідникові прилади і їх зарубіжні аналоги. — 1980.
• Транзистори для апаратури широкого застосування / під ред. Б. Л. Перельмана. — 1981.
• Дьяконов В. П. Одноперехідні транзистори і їх аналоги. Теорія і застосування. — М. : СОЛОН-Пресс, 2008. — 240 с.
• Дьяконов В. П. Лавинні транзистори і тиристори. Теорія і застосування. — М. : СОЛОН-Прес. 2008. — 384 с.
• Пасинків В. В., Чиркин Л. К. Напівпровідникові прилади : підручник для вузів. — Вид. 4-те перераб. і доп. — 479 с.