Лабораторная работа № 8

По дисциплине: Физические основы микроэлектроники

На тему: «Исследование биполярного транзистора в статическом режиме»

Выполнил: Бережной Сергей Александрович

Группа: МТР-21

Проверил: Сукиязов Александр Гургенович

2013 г.

Цель работы:

Исследовать основные статические характеристики и параметры биполярных транзисторов, познакомиться с методикой измерения характеристик и обработкой экспериментальных данных,

Приборы и принадлежности:

- вольтметр

- амперметр

- источник постоянного напряжения

- биполярный транзистор

- резисторы

Краткая теория:

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора, Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости, По этому способу чередования различают n-p-n и p-n-p транзисторы (n - электронный тип примесной проводимости, p - дырочный), В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» — «два»),

Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером, На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны, В действительности же главное отличие коллектора — большая площадь P-n-перехода, Кроме того, для работы транзистора необходима малая толщина базы,

Биполярный транзистор состоит из трёх различным образом легированных полупроводниковых слоев: эмиттера E, базы B и коллектора C, В зависимости от типа проводимости этих зон различают NPN (эмиттер − n-полупроводник, база − p-полупроводник, коллектор − n-полупроводник) и PNP транзисторы, К каждой из зон подведены проводящие невыпрямляющие контакты, База расположена между эмиттером и коллектором и слаболегирована, поэтому имеет большое омическое сопротивление,

Общая площадь контакта база-эмиттер значительно меньше площади контакта коллектор-база (это делается по двум причинам - большая площадь перехода коллектор-база увеличивает вероятность захвата неосновных носителей заряда из базы в коллектор и, так как в рабочем режиме переход коллектор-база обычно включен с обратным смещением, что увеличивает тепловыделение, способствует отводу тепла от коллектора), поэтому биполярный транзистор общего вида является несимметричным устройством (нецелесообразно путем изменения полярности подключения поменять местами эмиттер и коллектор и получить в результате аналогичный исходному биполярный транзистор инверсное включение),

Входной характеристикой биполярного транзистора является зависимость ходкого тока базы от напряжения база-эмиттер при постоянном напряжении о л лектор-эмиттер, Выходной характеристикой биполярного транзистора является зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эммитер при постоянном токе базы,

Рис, 1 Принципиальная схема снятия статических характеристик транзистора в схеме с общим эмиттером,

В схеме используются два регулируемых источника напряжения Е1 и Е2, С помощью источника Е1 регулируется напряжение смещения на базе транзистора, Источник напряжения Е2 питает цепь коллектора, Контроль тока базы осуществляется амперметром РА1, Вольтметром РУ1 измеряется напряжение база-эмиттер,

Контроль тока коллектора осуществляется амперметром РА2, С помощью вольтметра РУ2 измеряется напряжение коллектор-эмиттер, При снятии входных статических характеристик с помощью источника напряжения Е2 устанавливается напряжение коллектор-эмиттер, значение которого процессе измерения остается неизменным, С помощью источника напряжения Е1 останавливается напряжение база-эмиттер, значение которого изменяется в процессе измерения,

При снятии выходных статических характеристик с помощью источника напряжения Е1 устанавливается ток базы, значение которого в процессе измерения остается неизменным, С помощью источника напряжения Е2 устанавливается напряжение коллектор-эмиттер, значение которого изменяется в процессе измерения,

Выполнение работы:

В соответствии с принципиальной схемой, указанной на рисунке 1 собираем схему измерений,

Установиливаем пределы измерений амперметра РА1 - 2 мА, вольтметра РV1 - 2 В, Тумблеры переключения режимов работы вольтметров РV1 и РV2 устанавливаем в положение измерения постоянных величин (=), Ручки управления выходным напряжением источников E1 и Е2 поворачиваем против часовой стрелки до упора, После проверки преподавателем собранной схемы включаем установку,

Вращая ручку регулировки выходного напряжения источника Е2, устанавливаем напряжение коллектор-эмиттер равное 5В, Вращая ручку регулировки выходного напряжения источника Е1, изменяем значение напряжение база-эмиттер, При каждом значении напряжения база-эмиттер записываем показания амперметра РА1 в соответствующий столбец таблицы,

Повторяем данную операцию при двух значениях напряжения коллектор-эмиттер равных 10В и 15В, полученные экспериментальные данные заносим в таблицы,

Uкэ=5В

Uбэ (В)	0,05	0,1	0,15	0,2	0,21	0,22	0,23	0,24
Iб(мкА)	0,001	0,004	0,027	0,096	0,119	0,147	0,174	0,205

Uкэ=10В

Uбэ (В)	0,05	0,1	0,15	0,16	0,17	0,18	0,19	0,2
Iб(мкА)	0,002	0,004	0,029	0,04	0,051	0,067	0,086	0,107

Uкэ=15В

Uбэ (В)	0,05	0,08	0,1	0,11	0,12	0,13	0,14	0,15
Iб(мкА)				0,001	0,005	0,01	0,05	0,14

Вывод: Изменяя напряжение коллектор-эмиттер 5, 10 и 15 В частично меняется напряжение на базе-эмиттере.

Снятие выходных статических характеристик транзистора,

Измерительные приборы и источники напряжения подключаются согласно рисунку 1,1 (см, выше)

Выходной характеристикой биполярного транзистора является зависимость:ока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы, Контроль тока коллектора осуществляется амперметром РА2, С помощью вольтметра РV2 измеряется напряжение коллектор-эмиттер,

Выполнение работы:

Устанавливаем пределы измерений амперметра - 20 мА, вольтметра - 20 В, тумблеры переключения режимов работы вольтметров РУ1 и РУ2 устанавливаем в положение измерения постоянных величин (=), Ручки управления выходным напряжением источника Е2 поворачиваем против часовой стрелки до упора,

При этом ток коллектора не должен превышать 15-20мА при изменении напряжения на коллекторе, Проводим измерения при трех значениях тока базы 16, полученные экспериментальные данные занести в таблицы,

Iб=50мкА

Uk (В)		0,05	0,1	0,15	0,2
Ik(мкА)	0,04	0,28	1,03	1,44	1,56	1,62	1,74	1,88

Iб=50мкА

Uk (В)		0,05	0,1	0,15	0,2
Ik(мкА)	0,09	0,75	2,36	3,43	3,79	3,95	4,3	4,76

Iб=150мкА

Uk (В)		0,05	0,1	0,15	0,2
Ik(мкА)	0,12	1,04	3,83	5,7	6,3	6,61	7,3	8,84

Вывод: Изменяя ток базы 20,50 и 150 мкА изменяется напряжение на коллекторе. Входная характеристика резистора влияет на выходную характеристику.

Дата добавления: 2014-01-15