Главная Обратная связь

Дисциплины:






ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ. Вивчення принципу дії та основних властивостей біполярних транзисторів, дослідження характеристик, ознайомлення з їх можливим застосуванням.



ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНИХ ТРАНЗИСТОРІВ

МЕТА РОБОТИ

Вивчення принципу дії та основних властивостей біполярних транзисторів, дослідження характеристик, ознайомлення з їх можливим застосуванням.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Транзистор або напівпровідниковий тріод – електроперетворювальний прилад з дірково-електронними переходами, який застосовують для підсилення потужності і має три виводи. Мала споживна потужність, малі габарити та вартість, висока надійність – такі основні переваги, завдяки яким транзистори замінять електронні лампи.

 
 

а б

Рис. 1. Умовні позначення біполярних транзисторів:а – біполярний транзистор типу n-р-n; б – біполярний транзистор типу p-n-p

Біполярні транзистори (БТ) з’явились першими з поміж транзисторів, тому їх часто називають транзисторами. Термін “біполярний” характеризує участь у роботі транзистора носіїв заряду двох полярностей: електронів та дірок.

Основною властивістю транзисторів є те, що товщина бази не повинна перевищувати дифузну довжину пробігу неосновних носіїв, інжектованих із емітера в базу (декілька мікрометрів),концентрація домішок в емітері має бути вищою, ніж у базі, а площа колекторного переходу - більшою від площі емітерного переходу.

Транзистор - активний елемент, який підсилює потужність електричного сигналу. Це відбувається за рахунок споживання енергії зовнішніх джерел живлення. Змінюючи струм на вході за певним законом, можна одержати підсилений сигнал тієї ж форми на виході.

Характеристичні параметри транзистора можна знайти, якщо формально його подати у вигляді активного лінійного чотирьохполюсника (рис.6а), а зв’язок між напругами та струмами на його вході і виході подати у вигляді системи рівнянь:

 

де і – вхідний опір і коефіцієнт передачі (підсилення) за струмом, визначені при змінному струмі в режимі короткого замикання на виході транзистора (U2=0);

 

 
 

і – коефіцієнт зворотного зв’язку за напругою та вихідна провідність, визначені в режимі холостого ходу на вході транзистора (І1=0).

 

іб, мкА Uке, В 0.5 1.5 2.5 3.5
Ік, мА 0.2 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
сер 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
Ік, мА 2.2 2.2 2.3 2.4 2.5 2.5 2.6 2.6
2.3 2.4 2.5 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6
2.2 2.2 2.4 2.5 2.6 2.6 2.6 2.6
сер 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6 2.6 2.6
Ік, мА 2.9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
2.8 3.1 3.3 3.3 3.4 3.5 3.6
2.9 3.1 3.3 3.4 3.4 3.5 3.6
сер 2.9 3.1 3.3 3.3 3.4 3.5 3.6
                 
                           
Uке, В іб, мкА 0,5 1,5 2,5 3,5
0.2 Іб, мА 3,1 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6
3,1 3,2 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6
3,1 3,1 3,2 3,2 3,3 3,4 3,5
сер 3,1 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6
0.1 Іб, мА 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
сер 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3



КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1. Розкажіть принцип дії БТ, наведіть схеми його вмикання та статичні ВАХ.

Дія біполярного транзистора базується на використанні двох p-n переходів між базою та емітером і базою та колектором. В області p-n переходів виникають шари просторового заряду, між якими лежить тонка нейтральна база. Якщо між базою й емітером створити напругу в прямому напрямку, то носії заряду інжектуються в базу й дифундують до колектора. Оскільки вони є неосновними носіями в базі, то легко проникають через p-n перехід між базою й колектором. База виготовляється достатньо тонкою, щоб носії заряду не встигли прорекомбінувати, створивши значний струм бази. Якщо між базою й емітером прикласти запірну напругу, то струм через ділянку колектор-емітер не протікатиме.

У загальному випадку кожну схему вмикання можна характеризувати чотирма сімействами статичних вольт – амперних характеристик (ВАХ): а – вихідними ВАХ; б – вхідними ВАХ; в – характеристиками зворотного зв’язку за напругою; г – характеристиками передавання за струмом.

 

Вхідні (а) та вихідні (б) характеристики БТ при схемі вмикання із загальною базою.

2. Охарактеризуйте особливості активного режиму роботи БТ.

Активному режиму роботи транзистора відповідає відкритий стан емітерного переходу і закритий колекторний перехід. В цьому режимі переходи транзистора мають різну ширину: закритий колекторний перехід значно ширший ніж відкритий емітерний перехід. Окрім наскрізного потоку електронів, в структурі в активному режимі протікає інший потік, а саме, зустрічний потік дірок, що рухаються із бази в емітер. Два зустрічних потоки (дірок та електронів) відображають ефект рекомбінації в базі. Електронний потік створюється електронами, які рухаються із емітера, однак не доходять до колекторного переходу (як електрони, що створюють наскрізний потік), а рекомбінують із дірками в базі. Дірковий потік створюється дірками, що надходять із зовнішнього кола в базу для компенсації втрати дірок внаслідок рекомбінації з електронами. Вказані потоки створюють в зовнішніх колах емітера і бази додаткові складові струмів. На рисунку також показані потоки неосновних носіїв заряду, що створюють власний тепловий струм колекторного переходу (потік електронів, що рухаються із бази в колектор, та потік дірок з колектора в базу).

Наскрізний потік є єдиним корисним потоком носіїв в транзисторі, оскільки визначає можливість підсилення електричних сигналів. Всі інші потоки не беруть участі в підсиленні сигналу, і тому є побічними. Для того щоб транзистор мав високий коефіцієнт підсилення, необхідно щоб побічні потоки були якомога слабші в порівнянні з корисним наскрізним потоком.

3. Як визначити h-параметри БТ по його ВАХ?

Характеристичні параметри транзистора можна знайти, якщо формально його подати у вигляді активного лінійного чотирьохполюсника,а зв’язок між напругами та струмами на його вході і виході подати у вигляді системи рівнянь:

 

де і – вхідний опір і коефіцієнт передачі (підсилення) за струмом, визначені при змінному струмі в режимі короткого замикання на виході транзистора (U2=0);

і – коефіцієнт зворотного зв’язку за напругою та вихідна провідність, визначені в режимі холостого ходу на вході транзистора (І1=0).

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...