Главная страница

Лабы ОСЭЛ. Физические основы электроники


Скачать 1.58 Mb.
НазваниеФизические основы электроники
АнкорЛабы ОСЭЛ.doc
Дата03.02.2018
Размер1.58 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаЛабы ОСЭЛ.doc
ТипДокументы
#15161
страница4 из 8
1   2   3   4   5   6   7   8

2.3. Контрольные вопросы


1. Почему образуется запирающий слой в электронно-дырочном переходе? Каковы его электрические свойства?

2. Что такое барьерная ёмкость электронно-дырочного перехода? От каких параметров электронно-дырочного перехода она зависит?

3Как зависит барьерная ёмкость от напряжения электронно-дырочного перехода? Почему?

4. Как зависит барьерная ёмкость от температуры? Почему?

5. Как влияет барьерная ёмкость на быстродействие и частотные свойства полупроводниковых приборов?

6. Как используют барьерная ёмкость в электронной технике?

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА


Цель работы: получение экспериментальных вольт-амперных характеристик (ВАХ) биполярного транзистора и определение его h-параметров при включении его по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

3.1. Основные теоретические положения


Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя областями чередующейся электропроводности, двумя электронно-дырочными переходами и тремя электродами, предназначенный для усиления мощности в электрической цепи. Структура транзистора типа n-p-n и схема включения с ОЭ в электрическую цепь представлены на рис. 3.1. При работе транзистора в активном режиме (режиме усиления) к эмиттерному p-n переходу (ЭП) должно быть подключено прямое напряжение, а к коллекторному (КП) – обратное.


Рис. 3.1. Биполярный транзистор и схема его включения с ОЭ


Схема с ОЭ является наиболее распространенной, поскольку обладает наилучшими свойствами усиления мощности электрического сигнала. При включении транзистора по схеме с ОЭ входной является цепь базы, а выходной – цепь коллектора (эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей).

Входной характеристикой транзистора в схеме с ОЭ является зависимость тока базы IБ от напряжения база-эмиттер UБЭ, а выходной - зависимость тока коллектора IК от напряжения коллектор-эмиттер UКЭ.

Семейство входных характеристик IБ(UБЭ) при UКЭ = const изображено на рис. 3.2, а. ПриUКЭ= 0 входная ВАХ имеет вид прямой ветви ВАХ электронно-дырочного перехода, поскольку ЭП и КП при этом смещены в прямом направлении и соединены параллельно друг другу (EК= 0и внутреннее сопротивление этой ЭДС равно нулю, рис. 3.1). ПриUКЭ> 0 входная ВАХ смещена вправо вследствие дополнительного падения напряжения на ЭП от протекающего по транзистору коллекторного тока. Это падение напряжения существует даже при отсутствии тока базы и соответствует участку «о-а» на рис. 3.2, а.

При уменьшении UБЭ до нуля (вывод базы и эмиттера соединены между собой) ток базы является обратным током КП и направлен противоположно указанному на рис. 3.1 (участок «о-б» на рис. 3.2, а). Однако этот отрицательный ток базы незначителен и практически его бывает трудно зафиксировать.

Семейство выходных характеристик IК (UКЭ) при IБ = const изображено на рис. 3.2, б. При IБ = 0 выходная ВАХ имеет вид обратной ветви ВАХ электронно-дырочного перехода, увеличенной в ( + 1) раз (где - коэффициент передачи тока), поскольку КП при этом смещен в обратном направлении. При увеличении тока базы выходные ВАХ смещаются вверх на величину IБ..


Рис. 3.2. Семейства входных (а) и выходных (б) ВАХ транзистора в схеме с ОЭ


Характеристикой передачи тока транзистора в схеме с ОЭ является зависимость тока коллектора IК от тока базы IБ при фиксированном напряжении коллектор-эмиттер UКЭ. Семейство характеристик передачи тока транзистора в схеме с ОЭ изображено на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Семейство характеристик передачи транзистора в схеме с ОЭ
Характеристика передачи тока показывает, что при изменении небольшого по абсолютной величине (микроамперы) тока базы практически пропорционально изменяется значительный ток коллектора (миллиамперы), т. е. в транзисторе происходит процесс усиления электрического сигнала. Некоторая нелинейность характеристик передачи тока транзистора в схеме с ОЭ приводит к нелинейным искажениям усиленного сигнала. Следует отметить, что характеристики передачи могут быть построены без специальных измерений. Для этого можно определить соответствующие параметры по семействам входных и выходных характеристик. Применяются и другие характеристики передачи.

Транзистор в схеме усиления сигнала (на линейных участках своих характеристик) имеет 2 входных и 2 выходных вывода, поэтому его можно представить в виде линейного четырехполюсника. Наиболее удобный вид имеют уравнения связи входных и выходных токов и напряжений транзисторного четырехполюсника, выраженные через h-параметры. В схеме с ОЭ входным током является ток базы IБ, входным напряжением - напряжение база-эмиттер UБЭ, выходным током - ток коллектора IК, выходным напряжением - напряжение коллектор-эмиттер UКЭ. Система уравнений для этой схемы имеет вид:
UБЭ = h11Э IБ +h12ЭUКЭ

IК = h21Э IБ +h22ЭUКЭ
В этих уравнениях I и U - приращения соответствующих токов и напряжений. Формулы для расчёта и физический смысл h-параметров определяются подстановкой в систему уравнений UКЭ = 0 ( короткое замыкание (к. з.) на выходе) или IБ = 0 (холостой ход (х.х) на входе для переменного тока):

h11Э = UБЭ /IБ – входное сопротивление в режиме к. з. на выходе для переменного тока;

h12Э = UБЭ /UКЭ - коэффициент обратной связи по напряжению в режиме х. х. на входе для переменного тока;

h21Э = IК/IБ - коэффициент передачи тока в режиме к. з. на выходе для переменного тока;

h22Э = IК /UКЭ - выходная проводимость в режиме х. х. на входе для переменного тока.

Соответствующие приращения токов и напряжений определяются по характеристикам транзистора (рис. 3.2) при заданном режиме его работы.
1   2   3   4   5   6   7   8


написать администратору сайта