Дослідження вольт-амперних характеристик

Принцип роботи напівпровідникового транзистора

Через р-n контакт може проходити струм лише одного напрямку. Тому

для підсилення вхідного змінного струму в обох напрямках, включаються відповідні постійні напруги зміщення: на вході у транзистор (Рис.2) буде напруга U_з,е-б від джерела постійного струму, яка модулюється напругою вхідного сигналу U_вх (остання накладається на напругу зміщення), на виході транзистора (Рис.3) буде напруга U_з,к-б від джерела постійного струму, яка модулюється напругою вихідного сигналу U_вих.

На вході у транзистор напруга зміщення вмикається у прямому напрямкові, а на виході - у зворотному. Таке ввімкнення створює малий опір R_е-б на переході е-б і великий опір R_б-к на переході б-к, так, що R_е-б<<R_б-к. На вході транзистора підключається зовнішній опір R_вх, який за величиною близький R_е-б, а на виході R_вих, причому R_вих ~ R_б-к.. Таке ввімкнення зумовлює лінійність підсилення і при цьому R_вих/R_вх>>1. При підключенні напруг зміщення у переході е-б виникне струм j_e-б, створений вільними електронами емітера та дірками бази. Проте діроковим струмом можна знехтувати, тому що дірок значно менше ніж електронів, як це передбачено конструкцією транзистора: об’єм бази значно менший від об’єму емітера. Електрони емітера проходять в область бази, практично не зменшуючись числом за рахунок рекомбінації з дірками бази і потрапляють у прискорююче поле напруги зміщення на переході б-к. Таким чином, при зворотному включенні напруги зміщення на переході б-к виникає колекторний струм j_б-к, причому,

практично j_б-к = j_e-б = j_е-к, де j_е-к - струм переходу емітер-колектор.

Зробимо оцінку величини вихідних напруг та потужностей у порівнянні з вхідними. За законом Ома

U_вих= І_вихR_вих, І_вх=U_вх/R_вх, але І_вих=І_вх, тому U_вих/U_вх>>1.

Потужність струму Р=ІU, а тому

P_вих/P_вх=І_вихU_вих/І_вхU_вх=R_вих/R_вх>>1

З цих оцінок видно, що у транзисторі відбувається підсилення вхідного сигналу по напрузі й потужності.

Вхідна напруга U_сиг подається на дільницю база-емітер, до якої прикладена напруга зміщення U_еб. При цьому через базу тече деякий струм І_б. Коло колектора (вихідне) живитьс я від джерела U_еk. Підсилений сигнал знімається з опору R₂.

Статичні характеристики транзистора знімаються на сталому струмі. До них відносяться залежність струму І_б від напруги U_еб при сталій напрузі U_еk - вхідні характеристики та залежність І_к від напруги U_еk при сталому струмі І_б - вихідні характеристики. В роботі розглядаються сімейства цих

Б-база. Е-колектор. Е- емітер. Е. і-вхідний отр. Е.^- вихідний отр. и^щ.-вхідний сигнал. 1^1;. и^б - напруги зміщення. ІСп-ключ. vi.У^-вольтметри. а|. А^ - амперметри

характеристик при різних сталих U_еk та І_б.

По вхідних характеристиках знаходиться вхідний опір

R₁ = DU_еб/DІ_б при U_еk = const, (1)

а по вихідних - вихідний опір

R₂ = DU_еk/DІ_к при І_б = const. (2)

Однією з найважливіших характеристик транзистора є коефіцієнт підсилення струму бази

b=DІ_к/DІ_б при U_еk = const, (3)

та коефіцієнт підсилення по напрузі

К = DU_вих/DU_вх = DІ_к R₂/DІ_б R₁ = b R₂/ R₁ . (4)

Формула для К справджується лише в обмеженій області режимів роботи транзистора і залежить від частоти та амплітуди вхідного сигналу.

Дата добавления: 2015-05-24