**Біпалярны транзістар** — трохэлектродны паўправадніковы прыбор, разнавіднасць транзістара. Электроды далучаны да трох паслядоўна змешчаных слаёў паўправадніка з чаргаваным тыпам прымеснай праводнасці. Паводле гэтага спосаба чаргавання распазнаюць n-p-n і p-n-p транзістары (**n** (*negative*) — электронный тып прымеснай праводнасці, **p** (*positive*) — дзіркавы).

Электрод, які далучаны да цэнтральнага слою, называюць *базай*, электроды, якія падключаны да вонкавых слаёў, называюць *калектарам* і *эмітарам*. На простай схеме адрозненні паміж калектарам і эмітэрам не бачныя. На самай справе калектар адрозніваецца ад эмітэра, галоўнае адрозненне калектара — большая плошча p — n-перахода. Акрамя гэтага, для работы транзістара абавязкова неабходна малая таўшчына базы.

Прынцып дзеяння транзістара
---------------------------

У гэтым абзацы будзе спрошчанае тлумачэнне. Біпалярны транзістар мае 3 кантакты: эмітар(выпраменьвальнік, аддае ток ад крыніцы сілкавання), калектар(прымач, зборшчык, прымае ток ад калектара) і база(кіруе токам, для крамянёвых транзістараў злучае калектар з эмітарам пры напружанні 0.7В, для германіевых 0.3В, пры меньшых напружаннях калектар не атрымоўвае току ад эмітара). Для npn транзістара на эмітар накіроўваецца мінус крыніцы сілкавання, з калектара здымаецца таксама мінус, і на прыладу аддаецца мінус. База кіруецца плюсам. Для pnp калектар і эмітар плюс, база кіруе мінусам. Гэта робіць магчымасць мяняць з дапамогай біпалярнага транзістара плюсавы кантакт кіравання на мінусавы і наадварот. Другімі словамі біпалярны транзістар гэта электронная кнопка, якая кіруецца зваротным напружаннем. На першы погляд такая прылада не можа рабіць інверсію сігналу(калі на ўваходзе 0 вольт, аддаваць на выхад +5 вольт, калі на ўваходзе +5 вольт, аддаваць на выхад 0 вольт), але з дапамогай рэзістара на калектары можна зрабіць так каб увесь ток праходзіў праз адкрыты транзістар і не трапляў на выхад, а пры закрытым транзістары праходзіў хоць і з супрацівам, але толькі праз рэзістар:

Інверсія з дапамогай біпалярнага транзістару
Гэта дае магчымасць рабіць лічбавыя NOR элементы, і было выкарыстана ў кампьютары AGC, які кіраваў першым палётам чалавека на Месяц. Далей будзе абгрунтаванне на ўзроўні атамаў.

У актыўным рэжыме работы транзістар уключаны так, што яго эмітарны пераход зрушаны ў прамым напрамку (адчынены), а калектарны пераход зрушаны ў адваротным напрамку.
Разглядзім n-p-n транзістар. У n-p-n транзістары электроны — асноўныя носьбіты току ў эмітары — праходзяць праз адкрыты пераход эмітар-база ў вобласць базы. Частка гэтых электронаў рэкамбінуюць з асноўнымі носьбітамі зараду ў базе (дзіркамі), частка дыфундуе назад у эмітар. Аднак, з-за таго што базу робяць вельмі тонкай і вельмі слаба легіраванай, большая частка электронаў, інжэктаваная з эмітара, дыфундуе ў вобласць калектара. Магутнае электрычнае поле адваротна зрушанага калектарнага пераходу захоплівае электроны (нагадаем, што яны — неасноўныя носьбіты ў базе, таму для іх пераход адчынены), і прыносіць іх у калектар. Ток калектара, такім чынам, практычна роўны току эмітара, за выключэннем невялікай страты на рэкамбінацыю ў базе, якая і стварае ток базы (Iэ=Iб + Iк). Каэфіцыент α, які звязвае ток эмітара і ток калектара (Iк = α Iэ), называецца каэфіцыентам перадачы тока эмітара. Звычайна ён роўны α=(0.9 — 0.999) (чым большы каэфіцыент, тым лепш транзістар). Гэты каэфіцыент мала залежыць ад напружання калектар-база і база-эмітар. Таму ў шырокім дыяпазоне рабочых напружанняў ток калектара прапарцыянальны току базы, каэфіцыент прапарцыйнасці роўны β = α / (1 − α) (звычайна β=(10 − 1000). Такім чынам, змяняючы малы ток базы, можна кіраваць значна большым токам калектара.

Характарыстыкі транзістара як чатырохполюсніка
----------------------------------------------

У большасці электрычным схем транзістар выкарыстоўваецца ў якасці чатырохполюсніка (прыстасавання, якое мае два ўваходных і два выходных вывады), з-за таго, што транзістар мае толькі тры вывады, для яго выкарыстоўванне ў якасці чатырохполюсніка патрэбна адзін з вывадаў транзістара зрабіць агульным для ўваходнага і выходнага ланцугоў. Адпаведна адрозніваюць тры схемы ўключэння транзістара: схемы з агульнай базай (АБ), агульным эмітарам (АЭ) і агульным калектарам (АК).
Для разліку контураў з біпалярнымі транзістарамі ў наш час выкарыстоўвают h-параметры: транзістар уяўляюць як чатырохполюснік і запісваюць ураўненні чатырохполюсніка ў h-параметрах. Каэфіцыенты чатырохполюсніка (h-параметры) выражаюцца наступным чынам:
h11=Uбэ/Iб пры Uкэ=const — уваходнае супраціўленне Rвх, Ом;
h12=Uбэ/Uкэ пры Iб=const — безразмерны каэфіцыент зваротнай сувязі па напружанню;
h21=Iк/Iб пры Uкэ=const — безразмерны каэфіцыент перадачы току (β);
h22=Iк/Uкэ пры Iб=const — выходная праводнасць (1/Rвых)

Схемы ўключэння з агульнай базай, агульным эмітарам і агульным калектарам
-------------------------------------------------------------------------

### Схема ўключэння з агульнай базай

Схема з агульнай базай
Любая схема ўключэння транзістара характарызуецца двума асноўнымі паказчыкамі:

* каэфіцыент узмацнення па току Iвых/Iув.

Для схемы з агульнай базай Iвых/Iув=Iк/Iэ=α [α<1])

* уваходнае супраціўленне Rувб=Uув/Iув=Uбэ/Iэ.

Уваходнае супраціўленне для схемы э агульнай базай малое і складае дзясяткі Ом, таму што ўваходны контур транзістара пры гэтым уяўляе сабою адчынены эмітарны пераход транзістара.

Недахопы схемы з агульнай базай:

* Схема не ўзмацняе ток, таму што α < 1
* Малое ўваходнае супраціўленне
* Дзве розныя крыніцы напружання для сілкавання.

Перавагі:

* Добрыя тэмпературныя і частотныя ўласцівасці.

Схема ўключэння з агульным эмітарам

*I*вых = *I*к
*I*вх = *I*б
*U*вх = *U*бэ
*U*вых = *U*кэ.

### Схема ўключэння з агульным эмітарам

* Каэфіцыент узмацнення па току:  *I*вых/*I*вх = *I*к/*I*б = *I*к/(*I*э-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1].
* уваходнае супраціўленне: *R*вх = *U*вх/*I*вх = *U*бэ/*I*б

Перавагі:

* Вялікі каэфіцыент узмацнення па току
* Вялікі каэфіцыент узмацнення напружання
* Найбольшае ўзмацненне магутнасці.
* Магчыма абыйсціся адной крыніцай сілкавання
* Выходнае пераменнае напружанне інвертуецца адносна ўваходнага

Недахопы:

* Меншая тэмпературная стабільнасць. Частотныя ўласцівасці такога ўключэння ў параўнанні з схемай уключэння з агульнай базай значна горшае, што абумоўлена эфектам Міллера

Схема ўключэння з агульным калектарам

*I*вых = *I*э
*I*вх = *I*б
*U*вх = *U*бк
*U*вых = *U*кэ.

### Схема ўключэння з агульным калектарам

* Каэфіцыент узмацнення па току: *I*вых/*I*вх = *I*э/*I*б = *I*э/(*I*э-Iк) = 1/(1-α) = β+1 [β>>1].
* уваходнае супраціўленне: *R*вх = *U*вх/*I*вх = (*U*бэ + *U*кэ)/*I*б.

Перавагі:

* Вялікае ўваходнае супраціўленне
* Малае выходнае супраціўленне

Недахопы:

* Каэфіцыент узмацнення па напружанню меншы за 1

Рэжымы работы транзістараў
--------------------------

**Актыўны рэжым** (нармальны актыўны рэжым) — рэжым, якому адпавядае адчынены стан эмітарнага пераходу і зачынены стан калектарнага пераходу:*UЭБ>*0; *UКБ<*0 (для транзістара *n-p-n* тыпа), для транзістара *p-n-p* тыпа умовы имець від *UЭБ*<0; *UКБ>*0.

**Інверсны рэжым** (інверсны актыўны рэжым) — рэжым, якому адпавядае адчынены стан калектарнага пераходу і зачынены стан эмітарнага пераходу. У сувязі з тым, што ўзмацняльныя ўласцівасці транзістара ў інверсным рэжыме значна горшыя, чым у актыўным рэжыме, транзістар у інверсным рэжыме практычна не выкарыстоўваецца.

**Режым насычання** — рэжым, у якім абодва пераходы транзістара знаходзяцца ў адчыненым стане. У гэтым рэжыме і эмітар, і калектар інжэктуюць электроны ў базу, у выніку гэтага ў структуры працякаюць два сустрэчных скразных струмені электронаў (нармальны і інверсны). Ад суадносін гэтых струменяў залежыць напрамак токаў, якія цякуць у контурах эмітара і калектара. У выніку двайной інжэкцыі база транзістара вельмі моцна насычаецца залішнімі электронамі, з-за чаго ўзмацняецца іх рэкамбінацыя з дзіркамі, і рэкамбінацыйны ток базы аказваецца значна вышэй, чым у актыўным або інверсным рэжымах.

Трэба таксама сказаць, што ў сувязі з насыченнем базы транзістара і яго пераходаў залішнімі носьбітамі зараду, іх супраціўленне становіцца вельмі малым. Таму контуры, якія ўтрымліваюць транзістар ў рэжыме насычэння, можна лічыць каротказамкнутымі. Калі браць да ўвагі тое, што ў рэжыме насычэння напружанне паміж электродамі транзістара складае ўсяго некалькі дзясятых далей вольта, то лічаць, што ў гэтым рэжыме транзістар уяўляе сабою эквіпатэнцыяльны пункт.

**Рэжым адсечкі** — рэжым, у якім абодва пераходы транзістара знаходзяцца ў зачыненым стане.

Рэжым адсечкі адпавядае ўмове *U*ЭБ<0,6—0,7 В, или *I*Б=0.

**Бар’ерны рэжым** — рэжым у якім база транзістара злучаны з калектарам, а ў калектарны або эмітарны ланцуг транзістара ўключаецца рэзістар, які задае ток праз транзістар. У такшм злучынні транзістар уяўляе сабой своеасаблівы дыёд, уключаны паслядоўна з рэзістарам. Такія схемы каскадаў адрозніваюцца малой колькасцю камплектуючых, вялікім дыяпазонам тэмператур, неадчувальнасцю да параметраў транзістараў.

Зноскі
------

1. ↑  усё ніжэй напісанае паўтараецца абсалютна аналагічна ў выпадку з p-n-p транзістарам, толькі словы «электроны» замяняецца на «дзіркі», і наадварот, а таксама с заменай усіх напружанняў на супрацьлеглыя па знаку
2. ↑  *Лаврентьев Б. Ф.* Схемотехника электронных средств. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — С. 53—68. — 336 с. — ISBN 978-5-7695-5898-6.
3. ↑  Физические основы электроники: метод. указания к лабораторным работам / сост. В. К. Усольцев. — Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. — 50 с.:ил.

Літаратура
----------

* *Спиридонов Н. С.* Основы теории транзисторов. — К.: Техника, 1969. — 300 с
* *Кулешов В. Н. Удалов Н. Н. Богачев В. М. и др.* Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. — М.: МЭИ, 2008. — 416 с. — ISBN 978-5-383-00224-7.

| ⛭Электронныя кампаненты |
| --- |
| Пасіўныя цвёрдацельныя | Рэзістар ·  Пераменны рэзістар ·  Падладкавы рэзістар ·  Варыстар ·  Кандэнсатар ·  Пераменны кандэнсатар ·  Падладкавы кандэнсатар ·  Шпуля індуктыўнасці ·  Кварцавы рэзанатар ·  Засцерагальнік ·  Самааднаўляльны засцерагальнік ·  Трансфарматар ·  Фотарэзістар |
| Актыўныя цвёрдацельныя | **Дыёд** ·  Святлодыёд ·  Фотадыёд ·  Паўправадніковы лазер ·  Дыёд Шоткі ·  Стабілітрон ·  Стабістар ·  Варыкап ·  Варыконд ·  Дыёдны мост ·  Лавінна-пралётны дыёд ·  Тунэльны дыёд ·  Дыёд Гана **Транзістар** ·  Біпалярны транзістар ·  Палявы транзістар ·  КМОП-транзістар ·  Аднапераходны транзістар ·  Фотатранзістар ·  Састаўны транзістар **Інтэгральная схема** ·  Лічбавая інтэгральная схема ·  Аналагавая інтэгральная схема **Тырыстар** ·  Сімістар ·  Дыністар ·  Мемрыстар ·  Фотатырыстар |
| Пасіўныя вакуумныя | Барэтар |
| Актыўныя вакуумныя і газаразрадныя | **Электронная лямпа** ·  Электравакуумны дыёд ·  Трыёд ·  Тэтрод ·  Пентод ·  Гексод ·  Гептод ·  Пентагрыд ·  Актод ·  Нанод ·  Механатрон ·  Клістрон ·  Магнетрон ·  Амплітрон ·  Плацінатрон ·  Электронна-прамянёвая трубка ·  Іканаскоп ·  Лямпа бягучай хвалі |
| Прылады адлюстравання | Электронна-прамянёвая трубка ·  ВК манітор ·  Святлодыёд ·  Газаразрадны індыкатар ·  Вакуумна-люмінесцэнтны індыкатар ·  Сцяжковы індыкатар ·  Сямісегментны індыкатар |
| Акустычныя прылады і датчыкі | Мікрафон ·  Дынамік ·  Тэнзарэзістар ·  П'езакерамічны выпраменьвальнік |
| Тэрмаэлектрычныя прылады | Тэрмістар ·  Тэрмапара ·  Элемент Пельцье |

|  |  |
| --- | --- |
| ⚙️   Слоўнікі і энцыклапедыі | Britannica (онлайн) |
| Нарматыўны кантроль | GND: 4145669-5 · LCCN: sh85014274 · Microsoft: 23061349 · NKC: ph118928 |