Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Исследование биполярного транзистора, включенного с общей базой




Цель работы — снятие и анализ входных и выход­ных характеристик транзистора, включенного с ОБ; опре­деление по ним h-параметров (рисунок1).

Пояснения. Биполярные транзисторы являются наи­более универсальными и распространенными полупроводниковыми приборами, предназначенными для усиле­ния и генерирования электрических колебаний, и имеют трехслойную р-n-р- или n-р-n-структуру (рисунок 19). Каждый слой имеет вывод, название которого совпадает с названием слоя или области транзистора. Среднюю область транзистора называют базой, а крайние — эмит­тером и коллектором. Эти транзисторы получили назва­ние биполярных потому, что перенос тока в них осу­ществляется носителями заряда двух типов: электронами и дырками.

Рисунок – 18 Функциональная схема с общей базой. Рисунок – 19 Структурная схема транзистора.

 

Биполярный транзистор имеет два p-n-перехода — эмиттерный П1 и коллекторный П2 — и два запирающих слоя с контактными разностями потенциалов UK1 и UK2, обусловливающих напряженности ЕK1 и EK2 электрических полей в них. Ширина переходов I01и I02 ширина базовой области IБ.

В зависимости от выполняемых в схеме функций транзистор может работать в трех режимах.

В активном режиме транзистор работает в усилителях, когда требуется усиление электрических сигналов с минимальным искажением из формы. При этом на эмиттерный переход подают внешнее напряжение в прямом направлений, а на коллекторный – в обратном (рисунок 20).

Рисунок – 20 Схема транзистора.

 

Основные носители эмиттера под действием напряжения Uэб преодолевают эмиттерный переход, а им на встречу движутся основные носители базы, которых значительно меньше, поскольку концентрация примеси в базе мала. Часть дырок эмиттера рекомбинирует с элек­тронами базы вблизи перехода П1, а остальные инжектируются (впрыскиваются) в базовую область.

На пути к коллекторному переходу часть дырок эмиттера рекомбинирует с электронами базы (в реальных транзисторах от 0,1 до 0,001 количества носителей заря­ди, покинувших эмиттер). Остальные дырки достигают коллекторного перехода, на который подано обратное напряжение UКБ, и с ускорением перебрасываются в кол­лектор полем перехода П2.

Таким образом, ток Iэ основных носителей, покидаю­щих эмиттер, частично теряется в переходе П1 и базе на рекомбинацию, эти потери составляют ток базы IБ. Остальная его часть достигает коллектора, где рекомбинирует с электронами, поступающими в него из внешней цепи в виде тока iK. Уход дырок из эмиттера восполняет­ся генерацией пар электрон—дырка в эмиттерной области и отводом электронов во внешнюю цепь в виде токаIБ.Расход электронов базы на рекомбинацию компенси­руется их притоком в виде тока IБ.

Токи транзистора, работающего в активном режиме, связаны уравнением Iэ == Iк. + IБ, которое можно перепи­сать в приращениях: ΔIэ = ΔIк + Δ IБ.Таким образом, при появлении переменной составляющей входного тока транзистора (в рассматриваемом случае это ток эмитте­ра) появляется переменная составляющая выходного (коллекторного) тока. Если в цепь коллектора включить резистор, то падение напряжения Uвых на нем окажется значительно больше переменного напряжения UBX вход­ного сигнала, т. е. транзистор усиливает входной сигнал (рисунок 21,а).

В активном режиме транзистор управляется в любой момент процесса усиления, т.е. каждому изменению входного сигнала соответствует изменение входного.

В режиме насыщения (рисунок 21,в) на оба перехода транзистора подается прямое напряжение. При этом в базу инженируется потоки основных носителей эмиттера и коллектора и сопротивление промежутка коллектор – эмиттер транзистора резко уменьшается. Режим насыщения используют в тех случаях, когда необходимо уменьшить почти до нуля сопротивление цепи, в которую включен транзистор.

В режиме отсечки (рисунок 21,г) оба перехода транзистора закрыты, так как на них подаются обратные, напряжения. В этом режиме транзистор обладает большим сопротивлением. Обратные токи эмиттерного IЭбо и коллекторного IКБо переходов малы (особенно крем­ниевых транзисторов).



Рисунок – 21 Схема транзистора.

 

При включении биполярного транзистора в электри­ческую схему образуется две цепи: управляющая и уп­равляемая. В управляющей цепи действует входной сиг­нал, который обычно подают на эмиттер или базу. В уп­равляемой цепи (коллекторной или эмиттерной) форми­руется выходной сигнал, поступающий затем на вход следующего каскада или в нагрузку. Третий электрод транзистора является общим для входной и выходной цепей.

Широко распространены три схемы включения тран­зисторов: с общей базой общим эмиттерами общим коллектором (рисунок 22). Для ра­счета транзисторных схем используют два семейст­ва вольт - амперных характеристик: входные и выход­ные.

 

Рисунок – 22 Схемы включения транзисторов с ОБ, ОЭ, ОК.

 

Входные характеристики транзистора показывают за­висимости тока входного электрода от напряжения меж­ду ним и общим электродом при постоянном напряже­нии на выходном электроде. Для схемы с общей базой (ОБ) это зависи­мость тока эмиттера от напряжения между ним и базой при постоянном напряжении на коллекторе: Iэ = (Uэб) при Uкб = const.

Выходные характеристики транзистора показывают зависимость тока выходного электрода от напряжения между ним и общим электродом. Снимают выходные характеристики для ряда постоянных токов входного электрода. Для схемы с ОБ это зависимости тока кол­лектора от напряжения между ним и базой при постоянных значениях тока эмиттера: Iк= (Uкб) при Iэ = const.

В режиме усиления малых сигналов, когда нелинейностью ВАХ можно пренебречь, транзистор, включенный с ОБ, эквивалентно представляют в виде линейного четырёхполюсника (рисунок 22), входные и выходные параметры которого связаны следующими уравнениями:

 

Δ Uэб = h11Б ΔIэ + h12БΔUкб;

ΔIк = h21БΔIэ + h22БΔUкб.

 

Рисунок – 23 Транзистор включенный с ОБ.

 

Физический смысл h -параметров транзистора состоит в следующем:

h11Б — входное сопротивление в режиме короткого замыкания на выходе;

h12Б — коэффициент внутренней обратной связи в режиме холостого хода на входе;

h21Б — коэффициент передачи тока в режиме корот­кого замыкания на выходе;

h22Б — выходная проводимость транзистора в режиме холостого хода на входе.

Рассчитывают h-параметры для схемы с ОБ по фор­мулам

h11Б=ΔUэб/ΔIэпри Uкб = const; (3)

h12Б =ΔUэб/ΔUкбпри Iэ= const; (4)

h21Б=ΔIк/ΔIэпри Uкб = const; (5)

h22Б =ΔIк/ΔUкбпри Iэ= const. (6)

Аналитический расчет h-параметров сложен и неточен. Намного проще их получают измерением или по ВАХ.

Для определения h12Б на входной характеристике, соответствующей среднему значению коллекторного на­пряжения, обозначают рабочую точку А (р. y) транзис­тора (рисунок 23), которая задается средними значения­ми входного тока Iэpyи входного напряженияUэбpy. Через рабочую точку А (р. y) проводят касательную и строят треугольник BCD. Затем, используя формулу (3), находят

H11Б=BD/CD= ΔUэб /ΔIэ

Для определения h12Б необходимо построить две вход­ные характеристики для двух значений напряжения на выходном электроде (рисунок 23). Через рабочую точку А (р. т) проводят линию Iэ = const, что соответствует холостому ходу на входе транзистора по переменному току. Точки пересечения характеристик и этой линии проецируют на ось Uэб и определяют ΔUэБ. Затем, ис­пользуют формулу (4), находят h12Б, приняв ΔUкб = Uкб2-Uкб1.

Для определения h21Б семейство выходных характе­ристик в области рабочей точки пересекают линией Uкб = const, что соответствует короткому замыканию по переменному току на выходе транзистора (рисунок 23). Затем по формуле (5) находят h21Б, графически опреде­лив Δ/к ивычисливΔIэ= Iэ2— Iэ1.

Для определения h22Б(рисунок 23) снимают выходную характеристику для тока эмиттера Iэpy в рабочей точке, о затем находят ΔIки ΔUкби по формуле (6) рассчитывают h22Б.

 

Рисунок – 23 Схема h параметров транзистора с ОБ.

 





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. III Криминалистическое исследование материалов, веществ, изделий из них и следов их применения.
  2. Quest15Исследование материалов документов
  3. V Криминалистическое исследование видео- и фонограмм, средств видео- и звукозаписи и информации, зафиксированной с их помощью.
  4. Автор программы доцент кафедры общей психологии Терещенко В.В.
  5. АНАМНЕЗ И ОБЪЕКТИВНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
  6. Атрофия: 1) определение и классификация 2) причины физиологической и патологической атрофии 3) морфология общей атрофии 4) виды и морфология местной атрофии 5) значение и исходы атрофии.
  7. Бактериологическое исследование кала на патогенную кишечную флору
  8. Биохимическое исследование крови
  9. Буддизм, являясь одной из главных религий, не стал базой ни для одной из основных цивилизаций
  10. Было проведено исследование, чтобы выяснить зависит ли развитие заболевания от сферы деятельности человека.
  11. Внутреннее исследование трупа
  12. Вопрос №13 Взаимосвязь понятий общей психологии и социальной психологии




Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 774; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2021 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.013 с.) Главная | Обратная связь