Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Краткие теоретические сведения. Лабораторная работа № 3 Исследование вольтамперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой




Цель работы

Лабораторная работа № 3 Исследование вольтамперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой

Контрольные вопросы

Содержание отчета

2.6.1 Схемы исследования стабилитрона.

2.6.2 Таблицы и графики.

2.6.3 Результаты расчетов.

2.6.4 Выводы по результатам экспериментальных исследований и расчетов.

2.7.1. Конструкция полупроводниковых стабилитронов.

2.7.2. Физические процессы в полупроводниковом стабилитроне.

2.7.3. Основное параметры стабилитронов.

2.7.4. Основные виды пробоя в р-n переходе.

2.7.5. Виды пробоя в стабилитроне.

2.7.6. Как зависит напряжение пробоя от удельного сопротивления исходных материалов р - n перехода?

2.7.7. Нарисовать и объяснить график ВАХ стабилитрона.

2.7.8. Как зависит ТКН от вида пробоя стабилитрона?

2.7.9. Как зависит величина наибольшего тока стабилизации от температуры?

2.7.10. Нарисуйте схему стабилизатора напряжения на полупроводниковом стабилитроне и объясните принцип работы при изменении входного напряжения.

2.7.11. Нарисуйте схему стабилизатора напряжения на полупроводниковом стабилитроне и объясните принцип работы при изменении сопротивления нагрузки.

 


Изучение статических характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя областями чередующейся электропроводности. Термин биполярный означает то, что работа такого транзистора основана на использовании как отрицательных (n egative) носителей заряда (электронов), так и положительных (p ositive) носителей заряда (дырок).

Различают биполярные транзисторы типа р - n - р и n - p - n, условные обозначения которых изображены на рис. 3.1.

 

    а)       б)  
Рис. 3.1 — Условные обозначения р - n - р (а) и n - p - n (б) транзисторов

 

На рис. 3.2 изображена типичная топология маломощного кремниевого

n - p - n транзистора, выполненного по планарно-эпитаксиальной технологии.

 

Рис. 3.2 — Топология биполярного n - p - n транзистора

 

Верхняя область транзистора является эмиттером, нижняя — коллектором, а средняя — базой, три электрода на рис. 3.1, 3.2 обозначены прописными буквами Э, К и Б соответственно. Поскольку все области транзистора формируются путем диффузии примесей в кремниевую пластину через одну из ее сторон (верхняя поверхность пластины), то такие транзисторы называются планарными. Все диффузии примесей выполняются в вакуумной камере при достаточно высокой температуре через отверстия (окна), протравливаемые плавиковой кислотой в окиси кремния SiO 2, слой которой защищает поверхности кремниевой пластины от проникновения примесей. В результате диффузии происходят селективно, т. е. примеси проникают только в нужные области пластины. Толщина защитного покрытия составляет приблизительно 0,5…1 мкм. Для сравнения, диаметр человеческого волоса составляет 40…60 мкм. На рис. 3.2 указаны типичные размеры различных областей планарного транзистора. Толщина областей эмиттера и базы составляет приблизительно 1 мкм каждая. Подколлектор транзистора представляет собой высоколигированный слой полупроводника n -типа, который расположен непосредственно под коллекторной областью транзистора и позволяет существенно снизить объемное сопротивление коллектора. Знак плюс рядом с буквой n означает повышеннную концентрацию примесей в данной области.

В местах присоединения выводов на кремниевую пластину осаждается алюминиевая пленка Al (рис. 3.2), к которой привариваются проволочные выводы транзистора.

В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ); с общим эмиттером (0Э); с общим коллектором (ОК).Схемы включения изображены на рис. 3.3.

 

Рис. 3.3 — Схемы включения биполярного транзистора:

а — с общей базой; б — с общим эмиттером; в — с общим коллектором

 

В зависимости от характера напряжений на р - n переходах различают следующие режимы работы биполярных транзисторов:

¾ активный режим, при котором напряжение на эмиттерном переходе прямое, а на коллекторном обратное;

¾ режим отсечки, при котором на обоих переходах обратные напряжения (транзистор заперт);

¾ режим насыщения, при котором на обоих переходах прямые напряжения (транзистор открыт и насыщен).

Режимы отсечки и насыщения характерны для работы транзистора в ключевом режиме, который используется в цифровых схемах (логические элементы, триггеры, импульсные генераторы и т. п.). Активный режим, используют при работе транзистора в аналоговых схемах (усилители, фильтры, и т. п.).

В электрических расчетах цепей используют схемы замещения транзистора. Параметры этих схем связаны с физическими (собственными) параметрами транзистора. На рис. 3.4 показана Т-образная схема замещения транзистора в схеме с ОБ, которая справедлива только для переменных составляющих токов и напряжений при условии, что работа транзистора происходит на линейном участке его входной и выходной ВАХ.

Рис. 3.4 — Т-образная схема замещения биполярного транзистора в схеме с общей базой

 

На рис. 3.4 использованы следующие условные обозначения:

· — сопротивление открытого эмиттерного перехода транзистора в схеме с общей базой;

· —объемное сопротивление базы;

· — сопротивление коллекторного перехода транзистора в схеме с общей базой;

· — эквивалентный источник коллекторного тока в схеме с общей базой;

· — коэффициент передачи тока эмиттера в схеме с общей базой;

· , — емкости эмиттерного и коллекторного переходов, каждая из которых равна сумме барьерной и диффузионной емкостей соответствующего перехода.

При постоянном напряжении сопротивление открытого эмиттерного перехода в схемы с общей базой определяется по формуле

 

,

 

где при комнатной температуре .

В зависимости от выбранной рабочей точки и типа транзистора значение сопротивления может изменяться от единиц до десятков ом.

Обычно объемное сопротивление базы и составляет 100…500 Ом.

Сопротивление коллекторного перехода при определяется по формуле

.

 

Значения лежат в пределах от 0,1 до 1 МОм.

Дифференциальный коэффициент передачи тока схемы с общей базой при определяется соотношением

 

,

и принимает значение от 0,9 до 0,999.

При расчете аналоговых транзисторных схем используют модели транзистора, основанные на его представлении в виде эквивалентного четырехполюсника, который может быть описан одной из шести систем уравнений, связывающих переменные входные и выходные токи и напряжения.

Широкое применение находит система -параметров транзистора. Эквивалентная схема (схема замещения) транзистора, составленная с учетом его -параметров, изображена на рис. 3.5.

 

Рис. 3.5 — Эквивалентная схема транзистора

 

В системе -параметров соотношения между переменными напряжениями и токами на входе и выходе схемы замещения транзистора (рис. 3.5) могут быть записаны в виде системы уравнений

 

 

где — входное сопротивление транзистора в режиме короткого замыкания на выходе;

— коэффициент обратной связи по напряжению в режиме холостого хода на входе;

— коэффициент передачи тока в режиме короткого замыкания на выходе;

— выходная проводимость транзистора в режиме холостого хода на входе.

При включении транзистора по схеме с общей базой его физические параметры связаны с h -параметрами следующими соотношениями:

 

;

;

;

,

 

где индексом “б” и отмечена схема включения транзистора (с общей базой), которой соответствует h -параметр.

Различают следующие статические ВАХ транзистора, включенного по схеме с общей базой:

· — входная ВАХ при ;

· — проходная ВАХ при ;

· — выходная ВАХ при .

В выбранной рабочей точке статической ВАХ транзистора могут быть определены следующие параметры транзистора:

· параметр — по входным ВАХ;

· параметр — по выходным ВАХ;

· параметр — по выходным ВАХ;

· входное сопротивление постоянному току — по входным ВАХ;

· выходное сопротивление постоянному току — по выходным ВАХ;

· крутизна — по проходной ВАХ.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 1535; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.026 сек.