МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
МОДЕЛЮВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК І ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ТРАНЗИСТОРА У СХЕМІ ЗІ СПІЛЬНОЮ БАЗОЮ Інструкція до лабораторної роботи № 5 з навчальної дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”, ч.1 для студентів базових напрямків 6.170102 “Системи технічного захисту інформації”, 6.170103 “Управління інформаційною безпекою” Затверджено на засіданні кафедри (Захист інформації( Протокол № від 2011 р. Львів – 2011 Моделювання характеристик і визначення параметрів транзистора у схемі зі спільною базою: Інструкція до лабораторної роботи №5 з дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”, ч.1/ Укл.: Кеньо Г.В. ( Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2011. ( 16 с. Укладач Кеньо Г.В., к. т. н., доц. Відповідальний за випуск Дудикевич В.Б., д.т. н., проф. Рецензенти: МЕТА РОБОТИ Ознайомитися з особливостями роботи транзистора в схемі зі спільною базою, промоделювати вхідні та вихідні статичні характеристики, визначити hb-параметри транзистора. ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП Серед напівпровідникових приладів важливе місце займає транзистор, який застосовується для підсилення і перетворення електричних сигналів і має три виводи. Найбільше розповсюдження отримали транзистори з двома n-p переходами, які називають біполярними, оскільки їх робота основана на використанні носіїв заряду обох знаків. Транзистор побудований на основі напівпровідникової монокристалічної пластини, в якій створені три області з різною електропровідністю. Широко застосовуються також транзистори з електропровідністю типу p–n–p, в яких діркову p електропровідність мають дві крайні області, а середня область має електронну n електропровідність. Роботу біполярного транзистора розглянемо на прикладі nрn-транзистора, у режимі без навантаження, коли увімкнені тільки джерела постійного живлення, напругою Е1 і Е2 (рис.1).
а б Рис.1. Рух електронів і дірок у транзисторах з електропровідністю типу n-p-n ( а ) і p-n-p ( б ) Полярність джерел живлення така, що на емітерному переході напруга пряма, а на колекторному зворотна. Опір емітерного переходу малий, і для отримання струму в цьому переході достатньо напруги E1 в десяті частки вольта. Опір колекторного переходу великий, і напруга Е2 зазвичай складає одиниці або десятки вольтів. З рис.1 видно, що напруга між електродами транзистора пов’язана простою залежністю UKЕ = UKБ + UБЕ. (1) При роботі транзистора в активному режимі зазвичай UБЕ << UKБ, тому UKЕ ( UKБ. (2) Вольт-амперна характеристика емітерного переходу являє собою характеристику напівпровідникового р-n-переходу за прямого зміщення. А вольт-амперна характеристика колекторного переходу подібна до характеристики діода за зворотної напруги. Принцип роботи транзистора полягає в тому, що пряма напруга емітерного переходу, тобто ділянки база емітер (UБЕ), істотно впливає на струми емітера і колектора: чим більша ця напруга, тим більший струми емітера і колектора. При цьому зміна струму колектора лише трохи менша за зміну струму емітера. Таким чином, напруга UБЕ, тобто вхідна напруга, керує струмом колектора. Підсилення електричних коливань за допомогою транзистора ґрунтується саме на цьому явищі. Фізичні процеси у транзисторі відбуваються таким чином. При збільшенні прямої вхідної напруги UБЕ знижується потенціальний бар’єр на емітерному переході, і відповідно зростає струм ІЕ через цей перехід. Електрони інжектуються з емітера в базу і, завдяки дифузії, проникають через базу до колекторного переходу. Оскільки колекторний перехід працює за зворотної напруги, то в цьому переході виникають об’ємні заряди, які показані на рисунку кружками із знаками “+” і “–”, між якими виникає електричне поле. Воно сприяє просуванню (екстракції) через ко...