Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Биполярные и полевые транзисторы

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы.

Снятие и анализ входных и выходных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером и определение по ним его h-параметров; исследование выходных характеристик полевого транзистора в схеме с общим истоком и построение его стоко-затворной характеристики.

Приборы и принадлежности.

  • 1). ПК с становленным ПО National Instruments.
  • 2). NI ELVIS II.

Теоретические сведения.

Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов в широком диапазоне частот (от постоянного тока до десяти гигагерц) и мощности (от десятков милливатт до сотен ватт).

Различают биполярные транзисторы, в которых используются кристаллы n- и p-типа, и полевые (униполярные) транзисторы, изготовленные на кристалле германия или кремния с одним типом проводимости.

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Биполярные транзисторы - это полупроводниковые приборы, выполненные на кристаллах со структурой p-n-p-типа (а) или n-p-n-типа (б) с тремя выводами, связанными с тремя слоями (областями): коллектор (К), база (Б) и эмиттер (Э) (рис. 1, а и б). Ток в таком транзисторе определяется движением зарядов двух типов: электронов и дырок. Отсюда его название - биполярный транзистор.

Рис. 1

Физические процессы в транзисторах p-n-p-типа и n-p-n-типа одинаковы. Отличие их в том, что токи в базах транзисторов p-n-p-типа переносятся основными носителями зарядов - дырками, а в транзисторах n-p-n-типа - электронами. Каждый из переходов транзистора - эмиттерный (Б-Э) и коллекторный (Б-К) можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

режим отсечки - оба p-n-перехода закрыты, при этом через транзистор протекает сравнительно небольшой ток , обусловленный неосновными носителями зарядов;

режим насыщения - оба p-n-перехода открыты;

активный (усилительный) режим - один из p-n-переходов открыт, а другой закрыт.

В режимах отсечки и насыщения управление транзистором практически отсутствует. В активном режиме транзистор выполняет функцию активного элемента электрических схем усиления сигналов, генерирования колебаний, переключения и т. п.

Подав отрицательный потенциал ЭДС источника на коллектор и положительный на эмиттер (рис.1, в) в схеме включения транзистора п-р-п-типа с общим эмиттером (с ОЭ), мы, тем самым, открыли эмиттерный переход Э-Б и закрыли коллекторный Б-К, при этом ток коллектора мал, он определяется концентрацией неосновных носителей (электронов в данном случае) в коллекторе и базе.

Если между эмиттером и базой приложить небольшое напряжение (0,3…0,5 В) в прямом направлении p-n-перехода Э-Б, то происходит инжекция дырок из эмиттера в базу, образуя ток эмиттера . В базе дырки частично рекомбинируют со свободными электронами, но одновременно от внешнего источника напряжения (ЕБ < ЕК) в базу приходят новые электроны, образуя ток базы .

Так как база в транзисторе выполняется в виде тонкого слоя, то только незначительная часть дырок рекомбинирует с электронами базы, а основная их часть достигает коллекторного перехода. Эти дырки захватываются электрическим полем коллекторного перехода, являющегося ускоряющим для дырок. Ток дырок, попавших из эмиттера в коллектор, замыкается через резистор и источник напряжения с ЭДС образуя ток коллектора во внешней цепи.

Токи транзистора в схеме включения с ОЭ (см. рис. 1, в), работающего в активном режиме, связаны уравнением

.

Отношение тока коллектора к току эмиттера называют коэффициентом передачи тока ,

откуда ток базы

где IK0 = 0,1…10 мкА у кремниевых и IK0 = 10…100 мкА у германиевых транзисторов

Схема включения транзистора с ОЭ является наиболее распространенной вследствие малого тока базы во входной цепи и усиления входного сигнала как по напряжению, так и по току.

Транзистор может работать на постоянном токе, малом переменном сигнале, большом переменном сигнале и в ключевом (импульсном) режиме.

Основные свойства транзистора определяются соотношениями токов и напряжений в различных его цепях и взаимным их влиянием друг на друга. На рис. 2 представлены семейства входных (а) и выходных (б) статических характеристик транзистора в схеме с ОЭ. Они могут быть получены в результате эксперимента или расчёта.

Семейства характеристик, которые связывают напряжения и токи на выходе с токами и напряжениями на входе, называют характеристиками передачи или управляющими характеристиками. В качестве примера на рис. 2, в приведена управляющая характеристика по току транзистора (коэффициент передачи тока) при напряжении , т. е.

.

Рис 2.

Входные и выходные характеристики транзистора обычно приводятся в справочниках (каталогах) транзисторов, которые широко используют для анализа работы транзисторов и для расчета схем при больших сигналах.

В режиме усиления малых сигналов транзистор в схеме с ОЭ часто представляют в виде линейного четырехполюсника, входные и выходные параметры которого связаны следующими уравнениями:

;

где () входное динамическое сопротивление транзистора (h11Э = 100…1000 Ом); () безразмерный коэффициент внутренней обратной связи по напряжению, значение которого лежит в пределах 0,002…0,0002 (при расчётах им часто пренебрегают, т. е. полагают равным нулю); () коэффициент передачи (усиления) тока при постоянном напряжении на коллекторе; его также обозначают или ;

() выходная проводимость транзистора при постоянном токе базы (h22Э = См).

Параметры схемы замещения транзистора с ОЭ в h-форме определяют по его входным и выходным характеристикам (см. рис. 2).

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее