Разработка компьютерных аналогов схем исследования биполярных транзисторов. Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Разработка компьютерных аналогов схем исследования биполярных транзисторов
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
“Санкт-Петербургский
государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
им. В.И.
Ульянова (Ленина)” (СПбГЭТУ)
Направление
210100.62 - Электроника и микроэлектроника
ВЫПУСКНАЯ
КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА
Тема:
Разработка компьютерных аналогов схем исследования биполярных транзисторов
Данная выпускная работа посвящена применению
компьютерных программ моделирования для изучения полупроводниковых приборов и
структур, влияния режимов работы и внешних факторов на их основные
электрические характеристики. Данный метод исследования выбран по причине того,
что он обеспечивает изучение широкого класса и большого количества
типономиналов приборов. Он является безопасным (используются математические
уравнения, описывающие работу различных полупроводниковых приборов) и
оперативным методом их изучения и исследования. Разновидности исследованных
структур включают как полную структуру прибора, так и отдельные элементы его
структуры (барьерную ёмкость электронно-дырочного перехода, диффузионный
резистор полупроводниковой интегральной микросхемы). Большое внимание было
уделено разработке компьютерного аналога лабораторной работы по исследованию
биполярного транзистора (с использованием метода характериографа для получения
его выходных вольт-амперных характеристик). Разработаны два варианта
характериографа - с использованием цифрового устройства (ТТЛ счётчика - К155ИЕ5
(74193)) формирования входных токов транзистора и коммутатора входных токов с
использованием аналогового ключа на основе микросхемы К590КН6. В отличие от
первой схемы, с помощью которой можно исследовать только p-n-p
транзисторы, вторая схема позволяет исследовать p-n-p
и n-p-n
транзисторы. Также были разработаны сугубо компьютерные способы изучения
основных электрических характеристик полупроводниковых приборов и структур,
таких как полупроводниковые диоды (выпрямительные, стабилитроны), биполярные и
полевые транзисторы, транзисторная оптопара, однопереходные транзисторы,
тиристоры, IGBT-транзисторы,
транзистор Дарлингтона, варикап, варистор, термистор. Приведены схемы и
результаты моделирования их работы. Всего было разработано и исследовано 35 схем моделирования полупроводниковых приборов и
структур.
. Схемы исследования биполярного
транзистора методом характериографа
1.1 Схема на основе синхронного
4-разрядного двоичного счетчика с двойной синхронизацией К155ИЕ5 (74193)
.1.2 Формирование токов базы
транзистора Q3
.1.3 Формирование напряжения на
коллекторе
1.2 Схема на основе аналогового
коммутатора К590КН6
.2.2 Формирование токов базы
транзистора Q8
.2.3 Формирование напряжения на
коллекторе
2. Моделирование характеристик
биполярных транзисторов
2.1 Статические характеристики
биполярного p-n-p транзистора в схеме с общей базой
2.2 Статические характеристики
биполярного p-n-p транзистора в схеме с общим эмиттером
.2.3 Характеристика прямой передачи
2.5 Режимные зависимости
усилительных свойств транзистора
.6 Режимные зависимости динамических
свойств транзистора
3. Моделирование характеристик
транзистора Дарлингтона
4. Моделирование характеристик
однопереходного транзистора
. Моделирование характеристик
тиристоров
5.2.1 Фазовое (временное)
регулирование
6. Моделирование характеристик
полевых транзисторов
6.1.1 Передаточная характеристика
транзистора с индуцированным p- каналом
.1.2 Передаточная характеристика
транзистора с встроенным p- каналом
.1.3 Выходная характеристика
транзистора с индуцированным p-каналом
.1.4 Температурная зависимость передаточных
характеристик МДП транзистора с p и n каналами
6.2 Полевые транзисторы с p-n
переходом в качестве затвора
6.2.1 Передаточная характеристика
p-канального полевого транзистора
.2.2 Выходная характеристика
p-канального полевого транзистора
.2.3 Температурная зависимость
выходной характеристики p-канального полевого транзистора
7. Моделирование характеристик IGBT
транзистора
.3 Температурная зависимость
характеристики передачи
8. Моделирование характеристик
диодов
8.1 Вольт-амперные характеристики
диода
8.1.1 Прямая ветвь ВАХ диода и её
температурная зависимость
.1.2 Обратная ветвь ВАХ диода и её
температурная зависимость
.1.3 Обратная ветвь ВАХ диода и её
температурная зависимость. Область пробоя
8.2 Динамические характеристики
диода
8.2.1.1 Временная зависимость тока
через диод
.2.1.2 Зависимость динамических
свойств диода от температуры
8.2.2.1 Температурный анализ импульсных
свойств диода
.4 Стабилитрон как формирователь
прямоугольных импульсов
9. Моделирование характеристик
варикапа
. Моделирование характеристик
диффузионного резистора
. Моделирование характеристик
транзисторной оптопары
. Моделирование характеристик
фотоэлемента
. Моделирование характеристик
варистора
13.1 Вольт-амперная характеристика
варистора
.2 Моделирование характеристик
варистора в динамическом режиме
14. Моделирование характеристик
термистора
компьютерный программа
полупроводниковый моделирование
В данной работе исследуются возможности
применения компьютерного моделирования для изучения характеристик традиционных
полупроводниковых приборов. Эта работа фактически позволяет заменить
существующие лабораторные работы их компьютерными аналогами, а широкая база
имеющихся библиотек электронных компонентов - существенно разнообразить учебные
исследования. Имеющиеся библиотеки электронных компонентов позволили даже
вернуться к изучению таких приборов как, например варисторы, термисторы, а
также добавить к уже существующим в учебном классе лабораторным работам
исследования IGBT
транзисторов, однопереходных транзисторов и т.д.
Особо стоит отметить то, что впервые с учебной
целью было осуществлено цифро-аналоговое моделирование электронных схем, в
частности разработана схема характериографа исследования биполярного
транзистора как n-p-n,
так и p-n-p
структуры.
В работе приводится описания схем и режимов
моделирования, основных статических и динамических характеристик нелинейных
полупроводниковых приборов.
1.
Схемы исследования биполярного транзистора методом характериографа
Метод характериографа при исследовании
вольт-амперных характеристик биполярного транзистора позволяет наглядно
продемонстрировать зависимости, что облегчает процесс обучения. Разработаны два
варианта характериографа - с использованием цифрового устройства (ТТЛ счётчика
- К155ИЕ5 (74193)) формирования входных токов транзистора и коммутатора входных
токов с использованием аналогового ключа на основе микросхемы К590КН6. В
отличие от первой схемы с помощью, которой можно исследовать только p-n-p
транзисторы, вторая схема позволяет исследовать p-n-p
и n-p-n
транзисторы.
.1 Схема на основе синхронного 4-разрядного
двоичного счетчика с двойной синхронизацией К155ИЕ5 (74193)
Данная схема позволяет получить на
экране характериографа одновременно 8 зависимостей тока коллектора от базового
тока. Схема построена для исследования выходных вольт-амперных характеристик
транзистора n-p-n. Далее
приведена схема устройства, перечень и описание её элементов, а также графики
токов и напряжений в ключевых узлах схемы и пояснения к ним. Схема разделена на
две части, схему формирования токов базы исследуемого транзистора и схему
формирования напряжения коллектора исследуемого транзистора. В части,
формирующей токи базы исследуемого транзистора, ключевую роль играет цифровой
счётчик К155ИЕ5. Три из четырёх его выходов присоединены через резисторы различных
номиналов, отличающихся в 2 раза (400, 800 и 1600 кОм) к базе исследуемого
транзистора, таким образом, мы получаем три различных тока на выходе. В итоге
при работе счётчика мы получаем семь (если не считать нулевой ток) различных
уровней базового тока путём сложения во всех возможных комбинациях трёх
вышеописанных токов. Вторая часть схемы представляет собой цепочку из трёх
операционных усилителей формирующих пилообразное развёртывающее напряжение на
коллекторе исследуемого транзистора. Подробнее работа этих операционных
усилителей с графиками выходных напряжений описана ниже в пункте 1.1.3. Обе
части схемы питаются от разных источников синусоидального напряжения, что
связано с особенностями компьютерного моделирования. Таким образом, мы получаем
семь различных токов базы исследуемого транзистора и линейно увеличивающееся
напряжение на коллекторе. Сняв зависимость коллекторного тока исследуемого
транзистора от напряжения на коллекторе, мы получим семь кривых коллекторного
тока (выходных характеристик) исследуемого транзистора в зависимости от
различных токов базы.
Рис. 1. Схема исследования биполярного
транзистора методом характериографа на основе цифрового счётчика К155ИЕ5
V3 и V5
- источники синусоидального напряжения;(D5SBA60/SDG) - двухполупериодный
диодный мост;(1N4376) и C1 - диод и фильтрующий конденсатор, выпрямляют
напряжение, подаваемое с диодного моста;и D10 (BZ-056) - параметрический
стабилизатор напряжения 5 вольт;
С3 - фильтрующий конденсатор;(Q2N4064), R7 и R8
- формируют импульсы, подаваемые на 5й вывод счётчика 74193, необходимые для
его счёта в прямом направлении;- цифровой счётчик, через 20 мс после включение
схемы формирует сигнал на сброс, который включает счётчик;
- синхронный 4-разрядный двоичный счетчик
(описание приведено ниже);, R3, R4 -резисторы со специально подобранными
номиналами (400кОм, 800кОм, 1.6Мом), позволяют формировать разные уровни токов
базы транзистора Q3;, D6, D7 - диоды, уменьшают взаимное влияние базовых токов;B
- операционный усилитель, формирует прямоугольный сигнал из синусоидального за
счёт большого коэффициента усиления; A - операционный усилитель, является
интегрирующим и из прямоугольного сигнала формирует пилообразный сигнал;A -
операционный усилитель, является инвертирующим и формирует напряжение
коллектора исследуемого транзистора Q3. Буферный элемент, исключает влияние
транзистора Q3 на источник развертывающего пилообразного напряжения;(Q2N2222) -
исследуемый транзистор. В базу подаются дискретизированные по уровням токи, на
коллектор подаётся пилообразное напряжение развёртки;- резистор, с которого
снимается напряжение, пропорциональное току коллектора (реально току эмиттера).
Основные параметры и характеристики синхронного
4-разрядного двоичного счетчика с двойной синхронизацией К155ИЕ5 (74193)
Микросхема представляет собой двоичный счетчик.
Каждая ИС состоит из четырех JK-триггеров, образуя счетчик делитель на 2 , 4 и
8. Установочные входы обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают
все триггеры в состояние низкого уровня (на входы R0(1) и R0(2) подается
высокий уровень). Выход Q1 не соединен с последующими триггерами. Если ИС
используется как четырехразрядный двоичный счетчик, то счетные импульсы
подаются на С1, а если как трехразрядный - то на вход С2. Корпус К155ИЕ5 типа
201.14-1. Зарубежные аналоги 74193, SN7493N, SN7493J.
Таблица 1. Электрические
параметры счётчика
Выходное напряжение низкого уровня
при Uп=4,75 В
Выходное напряжение высокого
уровня при Uп=4,75 В
Напряжение на антизвонном диоде
при Uп=4,75 В
Входной ток низкого уровня по
входам установки в 0 при Uп=5,25 В
Входной ток низкого уровня по
счетным входам С1 и С2 при Uп=5,25 В
Входной ток высокого уровня по
входам установки в 0 при Uп=5,25 В
Входной ток высокого уровня по
счетным входам С1 и С2 при Uп=5,25 В
Ток входного пробивного напряжения
по входам установки в 0 и счетным входам С1 и С2
Время задержки распространения при
включении по счетному входу С1 при Uп=5 В
Время задержки распространения при
выключении по счетному входу С1 при Uп=5 В
Ток короткого замыкания приUп=5,25
В
Таблица 2. Предельно
допустимые режимы эксплуатации
Максимальное напряжение на выходе
закрытой ИС
Температура окружающей среды
К155ИЕ5
Рис.
2. Схема
подключения синхронного 4-разрядного двоичного счетчика 74193
Рис.
4. Условное
графическое обозначение
1 -вход счетный С2; 2 - вход
установки 0 R0(1); 3 - вход установки 0 R0(2); 4,6,7,13 - свободные; 5 -
напряжение питания +Uп; 8 - выход Q3; 9 - выход Q2; 10 - общий; 11 - выход
Q4; 12 - выход Q1; 14 - вход счетный C1;
Основные параметры и характеристики
двухполупериодного диодного моста D5SBA60
Таблица 3. Технические характеристики диодного
моста
Падение напряжения в прямом
направлении:
Основные параметры и характеристики диода 1N4376
Основные параметры и характеристики
низкочастотного n-p-n транзистора
2N4064of transistor: Si:
n-p-ncollector power dissipation (Pc): 10Wcollector-base voltage (Ucb):
300Vcollector-emitter voltage (Uce): 250Vemitter-base voltage (Ueb):
7Vcollector current (Ic max): 1Ajunction temperature (Tj): 200°Cfrequency (ft):
15MHzcapacitance (Cc), Pf: 10current transfer ratio (hFE), min/max: 40MINof
2N4064 transistor: RCAof 2N4064 transistor: TO131
Основные параметры
и характеристики n-p-n
транзистора Q2N2222
Voltage -
Collector Emitter Breakdown (Max)
DC Current Gain
(hFE) (Min) @ Ic, Vce
1.1.2 Формирование токов базы
транзистора Q3
Далее приведены графики, поэтапно показывающие,
как формируются семь различных токов базы для исследуемого транзистора Q3.
Рис. 5. Напряжение на стабилитроне D10 (5
вольт)
Рис. 6. Напряжение на коллекторе
транзистора Q1
Рис. 7. Напряжение на коллекторе
транзистора Q1 в большем
масштабе
Транзистор Q1 формирует импульсы, подаваемые на
5й (счетный) вход счётчика 74193.
Рис. 8. Напряжения, подаваемые на входы
счётчика 74193
Рис. 9. Цифровые сигналы на выходе
счётчика 74193
Рис. 10. Напряжения на резисторах R3, R4,
R9.
Рис. 11. Токи базы транзистора Q3
1.1.3 Формирование напряжения
на коллекторе
Далее приведены графики, поэтапно показывающие,
как формируется развёртывающее напряжение коллектора для исследуемого
транзистора Q3. Операционный
усилитель U4B формирует прямоугольный сигнал из синусоидального напряжения за
счёт большого коэффициента усиления. ОУ U3A является интегрирующим и из
прямоугольного сигнала формирует пилообразный сигнал. ОУ U5A является
инвертирующим и формирует напряжение коллектора исследуемого транзистора Q3.
Рис. 12. Графики выходных напряжений
операционных усилителей U3A, U4B и U5A.
Рис. 13. Токи коллектора и эмиттера
транзистора Q3
Рис. 14. Напряжение на эмиттере транзистора
Q3
Рис. 15. График выходной вольт-амперной
характеристики транзистора Q3 при разных токах базы
1.2 Схема на основе аналогового
коммутатора К590КН6
Для транзистора p-n-p
следует сформировать базовые токи другого направления (вытекающие из
транзистора) и для подобной схемы вместо счётчика К155ИЕ5 (74193) используется
аналоговый коммутатор К590КН6 (ADG408B),
в прочем работу самого аналогового коммутатора обеспечивает тот же самый
счётчик К155ИЕ5. Принципиальная схема данного формирователя представлена на
рис. 16.
Рис. 16. Схема исследования биполярного
транзистора методом характериографа на основе микросхемы К590КН6
Основные параметры и характеристики восьмиканального
аналогового коммутатора с дешифратором К590КН6
Микросхемы К590КН6 (зарубежный аналог ADG408B)
представляют собой восьмиканальный аналоговый коммутатор с дешифратором и
предназначены для коммутации цифровых и аналоговых сигналов в системах сбора и
обработки информации, АЦП и ЦАП. Эти схемы совместимы со схемами ТТЛ.
Содержат 230 интегральных элементов.
Корпус типа 402.16-18, масса не более 2 г.
Рабочая температура: -60...+85 °С.к=300 Ом;
Uк=15 В; Tв=300 нс
Основные параметры биполярного p-n-p
транзистора BF821
Исходный полупроводниковый материал, на основе
которого изготовлен транзистор: кремний (Si)
Pc max Ucb max
Uce max Ueb max Ic max Tj max Ft max Cc tip Hfe
310mW 300V 300V
5V 50mA 150°C 60MHz - 50MIN
Характеристики остальных элементов уже были
приведены при описании первой схемы моделирования на основе счётчика К155ИЕ5.
1.2.2 Формирование токов базы
транзистора Q8
Восьмиканальный аналоговый коммутатор К590КН6 по
очереди коммутирует токи с каждого из 8 своих входов на базу транзистора Q8.
Имея постоянное напряжение на всех входах коммутатора и 8 специально
подобранных по номиналу резисторов, мы получаем 8 различных уровней тока базы,
возрастающих каждый раз в два раза. Индуктивность L1
отфильтровывает часть нежелательных выбросов, возникающих при переключении
аналогового коммутатора. Переключение же самого аналогового ключа обеспечено
цифровым счётчиком К155ИЕ5, описание которого уже было приведено выше.
Рис. 17. Токи базы транзистора Q8
1.2.3 Формирование напряжения
на коллекторе
Часть схемы формирования
пилообразного напряжения на коллекторе исследуемого транзистора Q3 идентична
соответствующей части схемы с использованием цифрового счётчика К155ИЕ5 и
подробно описана выше в пункте 1.1.3.
Рис. 18. График выходной вольт-амперной
характеристики транзистора Q8 при разных токах базы
2. Моделирование характеристик
биполярных транзисторов
Биполярный транзистор - это полупроводниковый
прибор с двумя взаимодействующими выпрямляющими электрическими переходами и
тремя (или более) выводами, усилительные свойства которого обусловлены
явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.
.1 Статические характеристики биполярного p-n-p
транзистора в схеме с общей базой
Рис. 19. Схема моделирования биполярного p-n-p
транзистора с общей базой
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 20. Входная характеристика биполярного p-n-p
транзистора в схеме с общей базой
Как видно из графика, с ростом коллекторного
напряжения уменьшается падение напряжения на эмиттерном переходе, что
свидетельствует о наличии отрицательной обратной связи по постоянному
напряжению.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 21. Выходная ВАХ биполярного p-n-p
транзистора в схеме с общей базой
Начальный участок графика (V1<0)
соответствует режиму насыщения транзистора, а область неизменного тока
коллектора - активному режиму работы.
2.2 Статические характеристики биполярного p-n-p
транзистора в схеме с общим эмиттером
Рис. 22. Схема моделирования выходных ВАХ
биполярного p-n-p
транзистора в схеме с общим эмиттером
.STEP I_I1 LIST 0 0.1m 0.2m 0.3m
0.4m 0.5m
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 23. Выходная ВАХ биполярного p-n-p
транзистора в схеме с общим эмиттером
Виден заметный наклон характеристик в области
активного режима работы транзистора, что связано с зависимостью коэффициента
передачи транзистора по току от напряжения на коллекторе из-за модуляции
толщины базовой области транзистора коллекторным напряжением.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 24. График характеристики обратной
связи по напряжению биполярного p-n-p
транзистора
Из графика видно, что в схеме с общим эмиттером
обратная связь по напряжению положительная.
2.2.4 Характеристика прямой
передачи
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 25. График зависимости коэффициента
передачи по току от рабочего тока при разных коллекторных потенциалах
биполярного p-n-p
транзистора
При малых токах базы коэффициент передачи
нарастает с ростом током базы, что связано с появлением электрического поля в
базе. Спад же при больших токах базы связан с эффектом Федотова-Кирка
(возрастание толщины базы в биполярном транзисторе с ростом тока коллектора при
неизменном напряжении на коллекторе, вызванное уменьшением размера области
пространственного заряда коллекторного перехода из-за увеличения концентрации
неосновных носителей в базе при больших токах коллектора).
Рис. 26. Схема моделирования частотных
свойств биполярного p-n-p
транзистора
Помимо моделирования частотных свойств схемы с
общим эмиттером из моделирования этой же схемы можно также получить и частотные
свойства схемы с общей базой.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 27. Частотная зависимость коэффициента
передачи биполярного p-n-p
транзистора при разных токах базы в схеме с общей базой
С ростом частоты растёт шунтирующее действие
барьерных ёмкостей p-n
перехода и в токе эмиттера возрастает не связанная с усилительными свойствами
транзистора ёмкостная составляющая тока эмиттера, поэтому усилительные свойства
транзистора ухудшаются. С ростом тока базы усиливается действие поля,
создаваемого подвижными носителями заряда, ускоряющее движение неосновных
носителей заряда. Вследствие этого время пролёта через базу уменьшается,
уменьшается рекомбинация в базе и до коллектора доходит большее число
неосновных носителей заряда.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
При увеличении напряжения на коллекторе
расширяется коллекторный переход, т.е. уменьшается толщина нейтральной базы,
что приводит к увеличению коэффициента передачи.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 29. Частотная зависимость коэффициента
передачи тока базы в зависимости от выбора рабочей точки (постоянной
составляющей тока базы) в схеме с общим эмиттером
В схеме с общим эмиттером проявляются те же
эффекты, что и в схеме с общей базой. Поэтому влияние рабочих токов и
коллекторного напряжения подобны ранее приведённым.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 30. Частотная зависимость коэффициента
передачи при разных напряжениях коллектора в схеме с общим эмиттером
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 31. Частотная зависимость коэффициентов
передачи в схемах с общей базой и общим эмиттером
Из графика видно, что частотные свойства
биполярного транзистора хуже в схеме с общим эмиттером. Различия в частотных
свойствах связаны с тем, что в отличие от схемы с общей базой схеме с общим
эмиттером чувствует фазовый сдвиг между токами, в то время как схема с общей
базой чувствительна только к амплитудам токов.
Рис. 32. Схема моделирования работы
биполярного транзистора на импульсах
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 33. График зависимости тока коллектора
как функции времени при разных токах эмиттера
С ростом тока эмиттера возрастает количество
инжектированных в базу транзистора неосновных носителей заряда, что увеличивает
время их рассасывания.
Рис. 34. Схема моделирования импульсных
характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 35. Импульсные характеристики
биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером
С ростом тока базы возрастает количество
инжектированных в базу транзистора неосновных носителей заряда, что увеличивает
время их рассасывания. Как видно из рисунка в режиме насыщения коллекторный ток
не зависит от тока базы.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 36. Зависимость импульсных
характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером от температуры
С ростом температуры увеличивается время жизни
неосновных носителей заряда что приводит к увеличению времени рассасывания
накопленного заряда, т.е. к снижению быстродействия транзистора.
Диод Шоттки - это полупроводниковый диод,
выпрямительные свойства которого основаны на использовании выпрямляющего
электрического перехода между металлом и полупроводником.
Рис. 37. Схема моделирования биполярного
транзистора с диодом Шоттки
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 38. Импульсные свойства биполярного
транзистора с диодом Шоттки
Диод Шоттки шунтирует коллекторный переход
транзистора, уменьшая степень (глубину) насыщения, что увеличивает
быстродействие импульсной схемы при её выключении.
.5 Режимные зависимости
усилительных свойств транзистора
Рис. 39. Схема моделирования режимных
зависимостей биполярного транзистора в схеме с общей базой
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 40. Зависимости альфа и бета
биполярного транзистора от тока базы при разных U
коллектора
2.6 Режимные зависимости
динамических свойств транзистора
Рис. 41. Схема моделирования импульсных
характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 42. Режимные зависимости импульсных
свойств биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером
Из графика видно, что время рассасывания
уменьшается с увеличением напряжения на коллекторе, т.к. уменьшается толщина базы
и в ней накапливается меньший заряд.
3.
Моделирование характеристик транзистора Дарлингтона
Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) -
объединение двух или более биполярных транзисторов с целью увеличения
коэффициента усиления по току. Такой транзистор используется в схемах,
работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения,
выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если
необходимо обеспечить большой входной импеданс. До появления полевых транзисторов
этот транзистор использовался в двух основных назначениях: как элемент с
высоким входным сопротивлением и как элемент с большим коэффициентом усиления
по току.
Рис. 43. Схема моделирования входных,
выходных и частотных характеристик транзистора Дарлингтона
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 44. Входные характеристики транзистора
Дарлингтона при разных напряжениях коллектора
Как видно из рисунка входное напряжение
складывается из двух падений напряжений на эмиттерных переходах транзистора.
.STEP I_I1 LIST 0 0.2m 0.25m 0.3m
0.35m 0.4m 0.45m 0.5m
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 45. Выходные характеристики транзистора
Дарлингтона при разных токах базы
Как видно из графика у транзистора Дарлингтона
выходная ВАХ начинается не с нулевого значения напряжения в отличие от обычного
биполярного транзистора.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 46. Частотная зависимость тока
транзистора Дарлингтона при разных напряжениях коллектора
С увеличением напряжения на коллекторе,
частотные свойства транзистора Дарлингтона практически не изменяются. В тоже
время заметно существенное ухудшение частотных свойств транзистора Дарлингтона
(из-за последовательного включения двух транзисторов) по сравнению с обычным
биполярным транзистором.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 47. Частотная зависимость выходного
тока транзистора Дарлингтона при разных входных токах
Как видно из графика граничная частота
практически не изменяется с изменением входного тока, в то время как
статический коэффициент усиления изменяется существенно, что хорошо заметно на
графике токовой зависимости статического коэффициента усиления по току от тока
базы приведённым ниже.
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*))
W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
Рис. 48. График токовой зависимости
статического коэффициента усиления по току от тока базы транзистора Дарлингтона
Из данного графика видна более существенная
зависимость усилительных свойств транзистора от выбора рабочей точки.
4. Моделирование характеристик
однопереходного транзистора
Однопереходный транзистор (ОПТ) - это
полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и тремя
выводами, переключающие и усилительные свойства которого обусловлены модуляцией
сопротивления базы в результате инжекции в неё неосновных носителей заряда.
Основой транзистора является кристалл
полупроводника (например n-типа), который называется базой . На концах
кристалла имеются омические контакты Б1 и Б2, между которыми располагается
область, имеющая выпрямляющий контакт Э с полупроводником p-типа, выполняющим
роль эмиттера.
Усилительные и переключающие свойства ОПТ
обусловлены изменением сопротивления базы в результате инжекции в неё
неосновных носителей заряда.
Принцип действия однопереходного транзистора
удобно рассматривать, воспользовавшись эквивалентной схемой, где верхнее
сопротивление и нижнее
сопротивление - сопротивления
между соответствующими выводами базы и эмиттером, а Д - эмиттерный р-п переход.
Ток, протекающий через сопротивления и
,
создаёт на первом из них падение напряжения, смещающее диод Д в обратном
направлении. Если напряжение на эмиттере Uэ меньше падения напряжения на
сопротивлении - диод Д закрыт, и
через него течёт только ток у
Похожие работы на - Разработка компьютерных аналогов схем исследования биполярных транзисторов Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Построение Организационной Структуры Предприятия Курсовая
Реферат по теме Культура Древнего
Механизм Современного Государства Курсовая Работа
Дипломная работа: Анализ финансового состояния ОАО "Третье Нефтекамское монтажное управление" и пути его оптимизации
Реферат На Тему Обеспечение Эффективности Производства Мяса В Украине
Курсовая работа по теме Оптимизация портфеля ценных бумаг
Практическое задание по теме Советские авиационные конструкторы А.М.Люлька и Н.Д.Кузнецов
Сочинение На Тему Добро И Зло Сосуна
Анализ Долгосрочных И Краткосрочных Кредитов Реферат
Учебное пособие: Методические указания к изучению курса «История мифологии» для студентов 1 курса факультета филологии и журналистики (отделения отечественной и романо-германской филологии) ростов-на-дону
Правовое Положение Иностранцев В Рф Реферат
Отчет О Прохождении Практики В Поликлинике
Реферат: Mining Techniques Essay Research Paper Mining TechniquesThe
Доклад по теме Новгородская боярская республика
Контрольная работа по теме Проведення відбору експертів в галузі "Архітектура комп’ютерів"
Коммуникативные Барьеры И Пути Их Снижения Эссе
Курсовая работа по теме Невербальное общение
Курсовая работа по теме Экономический рост в высокоразвитых и развивающихся странах
Реферат На Тему Система "Клиент-Банк"
Эссе На Тему Вина
Реферат: Егэ как форма итоговой аттестации
Реферат: Оценка конкурентоспособности инновационной организации и ее научно-технической продукции 2
Похожие работы на - Динамика нравственности как основа прогноза