Исследование биполярного транзистора в статическом режиме - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника лабораторная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Исследование биполярного транзистора в статическом режиме

Принцип действия и основные физические процессы в транзисторе. Дифференциальные коэффициенты передачи токов транзистора. Вольт-амперные статические характеристики и параметры. Методика снятия семейства статических характеристики биполярного транзистора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Евразийский национальный университет имени Л.Н.Гумилева
Исследование биполярного транзистора в статическом режиме
Цель работы: Изучение работы биполярного транзистора в схемах включения с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ)
При прямом включении через переход проходит большой прямой ток, а при обратном - незначительный обратный ток, который практически определяется собственной электропроводностью полупроводника, сильно зависящей от температуры среды.
Установлено, что ток диффузии, как при прямом, так и при обратном напряжении изменяется по экспоненциальному закону:
где U-внешнее напряжение. Используя соотношение (3.1), получаем выражение для тока p-n перехода:
Из рисунка 4. видно, что p-n переход обладает резко выраженной односторонней проводимостью.
На каждый p-n переход транзистора может быть подано как прямое, так и обратное напряжение. Соответственно различают четыре режима работы транзистора: режим отсечки - на оба перехода подано обратное напряжение; режим насыщения - на оба перехода подано прямое напряжение; активный режим - на эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный - обратное; инверсный режим - на эмиттерный переход подано обратное напряжение, а на коллекторный - прямое.
При работе транзистора в качестве усилителя эмиттерный переход включают в прямом направлении, т. е. он открыт (p-n переход узкий), а коллекторный включают в обратном направлении, т.е. он закрыт(p-n переход широкий).
Источник питания Ебэ подключён к эмиттерному переходу в прямом напряжении (плюсом к эмиттеру) и через эмиттерный переход проходит прямой ток. При этом из эмиттера в базу инжектируются дырки , а из базы в эмиттер - электроны. То есть ток эмиттера состоит из двух составляющих: электронной и дырочной:
IЭ=IЭ диф=IЭр+IЭn=IЭБО[exp(EЭБ/?Т)-1] (6)
Так как pэ»nб ( эмиттер легирован значительно сильнее базы), то дырочная составляющая тока эмиттера оказывается много больше электронной составляющей IЭp»IЭn, которая замыкается через цепь базы и не может участвовать в создании тока коллектора. Поэтому её и стремятся сделать по возможности малой. Отношение называется коэффициентом инжекции ( или эффективностью эмиттера).
?=IЭр /IЭ=IЭр /(IЭр+IЭn)=1/(1+IЭn /IЭр) (7)
Коэффициент инжекции близок к единице: ? =0,98-0,995. Инжектированные из эмиттера дырки в базе оказываются неосновными носителями, и они двигаются главным образом за счёт диффузии, стремясь равномерно распределиться по всему объёму базы. Так как толщина базы мала, большинство дырок не успевает рекомбинировать в ней и достигает коллекторного перехода. Но некоторое количество дырок всё же успевает рекомбинировать с электронами проводимости в базе, тем самым, вызывая дополнительный приток электронов в базу из внешней цепи.
Это обусловливает разделение дырочной составляющей тока эмиттера:
Iку - управляемая часть тока эмиттера, замыкающаяся через коллекторную цепь и определяемая дырками, дошедшими до коллекторного перехода;
Iэрек - рекомбинационная составляющая тока эмиттера ,которая замыкается через цепь базы и характеризует потери инжектированных дырок.
Отношение называется коэффициентом переноса.
В основном рекомбинация происходит в пассивной области базы, но у правильно сконструированного кристалла Iэр» Iэрек и поэтому коэффициент переноса близок к единице: ?=0,988-0,995.
Итак, у бездрейфового транзистора при обычном его режиме работы значения ? и ? близки к единице. Поэтому и отношение называемое интегральным коэффициентом передачи тока эмиттера также оказывается близким к единице: h21б=0,95-0,99.
h21б=Iку/Iэ=(Iку/Iэр)(Iэр/Iэ)=?? (9)
Этот коэффициент показывает, какая часть тока эмиттера замыкается через коллекторную цепь, а также характеризует управляющие свойства транзистора. Вблизи коллекторного перехода поток дырок попадает под действие электрического поля этого обратносмещённого перехода, что вызывает быстрый дрейф дырок через коллекторный переход в область коллектора (их экстракцию). В коллекторе дырки становятся основными носителями зарядов, они легко доходят до коллекторного вывода, создавая ток во внешней цепи транзистора. Нужно сказать, что при подключении обратного коллекторного напряжения происходит увеличение потенциального барьера и толщины коллекторного перехода, который увеличивается за счёт области базы.
В коллекторной цепи ( при отсутствии тока эмиттера, т.е. Iэ=0) появляется слабый ток обратно включённого p-n перехода.
Этот ток называют обратным током коллектора и обозначают Iкбо. Он в основном определяется концентрацией неосновных носителей (дырок) в базе, т.к. при рк»рб, концентрация неосновных носителей в коллекторе оказывается пренебрежимо малой.
Сопротивление обратносмещённого коллекторного перехода очень велико - несколько МегаОм и более. Поэтому в цепь коллектора можно включать весьма большие сопротивления нагрузки, не изменяя величину коллекторного тока. Соответственно в цепи нагрузки может выделяться значительная мощность. Сопротивление прямосмещённого эмиттерного перехода, напротив весьма мало (при токе 1mA оно составляет около 25Ом). Поэтому при почти одинаковых токах мощность, потребляемая в цепи эмиттера, оказывается несравненно меньше, чем мощность, выделяемая в цепи нагрузки. Следовательно, транзистор способен усиливать мощность, т.е. является усилительным прибором.
Поскольку в средней области значений эмиттерного тока h21Б постоянен и dh21Б / dI2 =0, то можно заключить, что d h21Б.
Транзистор также характеризуется интегральным коэффициентом передачи тока базы в схеме с общим эмиттером, равным отношению управляемой части коллекторного тока к управляемой части базового тока:
Поскольку h21Б близок к единице, то h21э 1.
Для схемы включения транзистора с общим эмиттером используются также дифференциальный коэффициент передачи тока базы.
Усилительные свойства и эквивалентная схема транзисторов по постоянн ому току.
Усилительное свойство транзистора заключается в том, что ток эмиттера Iэ, создаваемый источником Еэ, а также его приращения Iэ практически целиком передаются в коллекторную цепь, где этот с соответствующими приращениями уже течет под действием ЭДС источника Ек, которая выбирается значительно большей Еэ. Мощность, потребляемая от этого источника, Рк = Iк Ек значительно превышает мощность Рэ =Iэ Еэ, затраченную на создание тока Iэ, и тока Iк Iэ.
Таким образом, обеспечивается управление большой мощностью в коллекторной цепи при небольшой затрате мощности в эмиттерной цепи.
Оно образуется слаболегированной областью базы (порядка 100 Ом). Диоды Dэ и Dк отражают эмиттерный и коллекторный переходы. Генератор Iк = U21БIэ учитывают прямую передачу тока эмиттера в коллектор.


Для расчета электронных транзисторных схем достаточно знать параметры в одной из схем включения из справочной литературы.
Выбор рабочей точки и рассмотрение формы проходящего сигнала удобнее производить графическим путем с помощью нагрузочной прямой, построенной на семействах статических характеристик.
Динамический режим транзистора. Выбор и задание рабочей точки
Динамический режим транзистора - это режим, при котором выходной ток изменяется вследствие одновременного изменения входного тока и выходного н апряжения. Так, для схемы с ОЭ Iк =f (IБ, Uкэ). Динамический режим возникает в транизсторе, если в коллекторную цепь его включить сопротивление нагрузки Rк.
При изменении входного тока меняется ток коллектора, и, следовательно, меняется и напряжение между коллектором и эмиттером Uкэ, так как
Если увеличивается ток Iк, то уменьшается Uкэ. В свою очередь изменение Uкэ приводит к изменению Iк. Прямая линия, описываемая уравнением (18), называется нагрузочной прямой или линией нагрузки. Линию нагрузки строят на семействе выходных характеристик. Построение ее производится по двум точкам: А (Ек, 0) и В (0, Ек/Rк) и показано на рис.5. Наклон нагрузочной прямой АВ зависит от сопротивления нагрузки Rк. Для переменной составляющей коллекторного тока полное сопротивление нагрузки обычно не совпадает с сопротивлением, поставленным в цепь коллектора Rк. Входная цепь следующего каскада имеет сопротивление Rн, которое обычно разделительной емкостью отделено от Rн по постоянной составляющей. Но по переменной составляющей оно шунтирует Rк. Отсюда следует, что нагрузочная прямая по переменной составляющей будет менее наклонена к оси абцисс (прямой ЕД).
Она проходит через начальную (рабочую) точку 0 и удовлетворяет уравнению:
Uк = Eк - I 0к Rк +Ik(Rk||Rр) = U0k+Ik(Rk||Rр (19)
Нагрузочная прямая ЕД по переменному току, часто называется выходной характеристикой.
Начальному режиму транзистора соответствует начальное положение рабочей точки «0», которая определяется значениями Iок, Iоб, Uокэ. Она выбирается на нагрузочной прямой для постоянного тока в зависимости от уровня входного сигнала, назначения данного каскада, заданного коэффициента нелинейных искажений, температурного режима и т.п.
Положение ее на нагрузочной прямой обычно выбирают так, чтобы нелинейные искажения выходного сигнала были наименьшими.
Коэффициент усиления КU по напряжению, амплитуду входного сигнала, входное сопротивление транзистора по переменному току можно определить графически, пользуясь динамическими выходной и входной характеристиками. Входная динамическая характеристика лежит внутри узкого пучка входных статических характеристик и практически совпадает с ними.
Методика снятия семейства статических характеристики биполярного тра нзистора
Вольт - амперные характеристики (ВАХ) транзисторов в любой необходимой системе координат можно снимать по точкам, измеряя соответствующие постоянные напряжения и типы эмиттера, коллектора и базы. Однако, такой метод, несмотря на сравнительно малую погрешность изменений (5-10) %, является весьма трудоемким. Кроме того, длительное нахождение транзистора под током неизбежно приводит к изменению его параметров в процессе измерения.
Указанные недостатки можно устранять, применив для снятия статических характеристик транзисторов осциллографический метод, погрешность которого составляет (15-20) %, что вполне допустимо на практике.
Поскольку вольт - амперные характеристики транзисторов определяются тремя параметрами, для получения изображения характеристики на экране осциллографа один из параметров должен быть зафиксирован. Тогда, подавая на горизонтально и вертикально отклоняющие пластины напряжения, пропорциональные двум другим параметрам, плавно изменяющимся по определенному закону со временем, можно получить вольт - амперную характеристику транзистора, соответствующую фиксированному значению первого параметра. Чаще всего в качестве независимого переменного параметра используют однополупериодное синусоидальное напряжение. Например, если необходимо снять выходную статическую характеристику транзистора в схеме с ОЭ при определенном токе базы Iк = f (Uк) при Iб = const, в цепь базы подают заданный ток (рис. 3.12.), измеряя его миллиамперметром, а к цепи коллектора подключают однополупериодное синусоидальное напряжение, полученное от генератора синусоидальных сигналов и пропущенное через вентиль.
Рис. 6 Принципиальная схема для осциллографического снятия выходных характеристик транзисторов в схеме с ОЭ и вид выходных характеристик
Это изменяющееся по синусоидальному закону напряжение управляет отклонением луча по горизонтали. По такому же закону изменяется и коллекторный ток, который создает на сопротивлении падение напряжения URк =IкRк, подаваемое на вход «у» осциллографа и управляющее отклонением луча по вертикали. При этом род синхронизации должен быть «внеш.», род работы - «усилитель». Таким образом, если в течение одного полупериода синусоиды каждому мгновенному значению напряжения на коллекторе будет соответствовать определенное мгновенное значение Uу, пропорциональное току коллектора, то отклонение луча по вертикали образует все пробегаемые мгновенные значения Iк, Uк, т.е. электронный луч “начертит” вольт - амперную характеристику. Эту характеристику зарисовывают на форматку, предварительно отградуировав отклонение по “у” - по току и отклонение по “х” - по напряжению. Так как чувствительность осциллографа по оси “у” выше, чем по оси “х”, то наименьшие величины следует подавать на вход “у”, а большие на вход “х”. Напряжение с генератора должно быть такого размера, чтобы амплитудные напряжения синусоиды было несколько меньше максимального напряжения коллектора. В зависимости от полярности снимаемых напряжений и подачи их на входы “х” и “у” соответственно чувствительности последних, вольт - амперные характеристики могут быть повернуты на 90 - 1800 относительно принятого расположения оси. Поэтому снятые на форматку характеристик потом следует развернуть так, чтобы с ними было удобно работать далее.
После снятия семейства характеристик проводят градуировку вертикальной и горизонтальной шкал.
Внимание! При градуировке ручки “усиление” и “синхронизация” по входам “у” и “х” не трогать (чтобы не изменить масштаб снятых вольт - амперных характеристик).
Для градуировки вертикальной шкалы по току:
записать отклонение луча в мм (показания вольтметра перевести в амплитудные значения Um);
полученное отклонение соответствует току, равному
Для градуировки горизонтальной шкалы по напряжению:
записать показания вольтметра и соответствующее отклонение луча в мм, предварительно переводя показания вольтметра в амплитудное значение;
полученное отклонение луча соответствует значению напряжения, равному 2 Um (развертка луча проводится биполярным синусоидальным сигналом).
Исследуемые схемы, рабочие задания и методику измерений.
Форматки и графики семейства статических характеристик.
Расчеты, указанные в пунктах 5,6,7.
1. В.И. Манаев. Основы радиоэлектроники, Радио и связь, М., 1990,512 с.
2. В.Н. Ушаков, О.В. Долженко Электроника: от элементов до устройств, Радио и связь, М., 1993, 352с.
3. Основы радиоэлектроники. Под редакцией Г.Д. Петрухина, МАИ, М., 1993, 416 с.
4. И.П.Степаненко. Основы микроэлектроники. Лаборатория базовых знаний, М., 2000, 488с.
5. А.А. Каяцкас Основы радиоэлектроники, Высшая школа, М., 1988, 464 с. 6. А.Л. Булычев, П.М. Лямин, Е.С. Тулинов. Электронные приборы, Лайт ЛТД., М., 2000, 415с.
7. В.И. Нефедов. Основы радиоэлектроники, Высшая школа, М., 2000, 399 с. 8. В.И. Лачин, Н.С. Савелов. Электроника. Ростов-на-Дону. «Феникс», 2009,703с.
Исследование статических характеристик биполярного транзистора, устройство и принцип действия. Схема включения p-n-p транзистора в схеме для снятия статических характеристик. Основные технические характеристики. Коэффициент обратной передачи напряжения. лабораторная работа [245,9 K], добавлен 05.05.2014
Экспериментальное определение характеристики биполярного транзистора в ключевом режиме, являющегося основой импульсных ключей. Измерение коэффициентов коллекторного тока с использованием мультиметра. Вычисление коэффициента насыщения транзистора. лабораторная работа [33,1 K], добавлен 18.06.2015
Структура биполярного транзистора, сущность явления инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Распределение примесей в активной области транзистора. Топология биполярного транзистора, входные и выходные характеристики, сопротивление коллектора. курсовая работа [409,8 K], добавлен 01.05.2014
Технология изготовления биполярного транзистора КТ3107. Анализ процессов в биполярном транзисторе. Статистическая характеристика и эквивалентные схемы биполярного транзистора. Его работа на высоких частотах, в импульсном режиме. Математическая модель. курсовая работа [4,2 M], добавлен 11.02.2008
Устройство полевого транзистора: схемы включения и параметры. Эквивалентная схема, частотные и шумовые свойства. Устойчивость полевого транзистора при работе в диапазоне температур (тепловые параметры). Вольт-амперные характеристики транзистора. реферат [174,3 K], добавлен 27.05.2012
Модели биполярного транзистора в программе схемотехнического анализа PSpice. Представление уравнений, описывающих статические и электрические характеристики преобразователя. Зависимость параметров полупроводникового прибора от температуры и площади. курсовая работа [510,2 K], добавлен 01.11.2010
Рассмотрение пакета Electronics Workbench, проведение исследований. Знакомство с наиболее важными параметрами биполярного транзистора "2N3947". Анализ схемы снятия статистических характеристик. Основные способы увеличения напряжения питания на величину. контрольная работа [146,8 K], добавлен 22.03.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Исследование биполярного транзистора в статическом режиме лабораторная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение Про Рыбалку 7 Класс
Сочинение Про Учителя По Русскому Языку
Курсовая Работа По Клинической Диагностике Животных Собака
Дипломная работа по теме Методы улучшения финансового состояния промышленного предприятия
Реферат: Internet And You Essay Research Paper You
Дипломная работа по теме Экологический менеджмент КС 'Краснодарская'
Курсовая Работа На Тему Засоби Стимулювання Навчальної Активності Школярив
Эссе Я Корчак Как Любить Ребенка
Сочинения 10 11 Класс Русский Язык
Реферат На Тему Этический Аспект Взаимодействий Человека И Природы
Трансгенные Растения Реферат
Доклад по теме Луппиан Лариса Регинальдовна
Контрольные Работы Мерзляк Полонский Якир 5 Класс
Курсовая работа по теме Формирование налоговой нагрузки физического лица и пути ее снижения
Практическое задание по теме Строение атома. Оптические спектры атома
Лабораторная Работа По Физике Колебания
Дипломная работа по теме Рынок ценных бумаг и его особенности в Российской Федерации
Сочинение по теме Песни о богах
Реферат Северная Железная Дорога
Дипломная работа по теме Система управления персоналом и ее совершенствование в строительной организации
Вимірювання роботи виходу електронів методом Кельвіна - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Українська авіація у Другій світовій війні - История и исторические личности реферат
Суб’єкти та об’єкти лобістської діяльності - Государство и право реферат