Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Біполярний транзистор.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2025
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є отримання практичних навичок в практичному дослідженні та математичному моделюванні характеристик біполярних транзисторів.
ВСТУП. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.
Біполярний транзистор – це напівпровідниковий прилад з двома взаємодіючими p-n переходами і трьома (або більше) виводами, підсилювальні властивості якого обумовлені явищами інжекції та екстракції неосновних носіїв заряду.
Область транзистора, яка розміщена між p-n переходами, називається базою Б (англ. - B). Емітерна область Е (англ. - E) призначена для інжекція носіїв в базу, а колекторна область К (англ. - C) – для екстракції цих носіїв з бази. У відповідності до типу провідності областей, розрізняють n-p-n та p-n-p транзистори.
Кожний з двох p-n переходів (емітерний та колекторний) транзистора може бути зміщеним в прямому та зворотньому напрямках. У відповідності до цього розрізняють декілька режимів роботи транзистора:
режим відсічки – обидва p-n переходи зміщені в зворотньому напрямку;
режим насичення – обидва p-n переходи зміщені в прямому напрямку;
активний режим – емітерний p-n переход зміщений в прямому напрямку, а колекторний – в зворотньому;
інверсний режим – емітерний p-n переход зміщений в зворотньому напрямку, а колекторний – в прямому.
Перші два режими характерні для використання транзистора в якості ключа: в режимі відсічки транзистор – закритий (струм через нього не тече), а в режимі насичення – відкритий (падіння напруги між колектором і емітером є мінімальним, і через транзистор протікає максимальний струм). Третій, активний режим, є характерним для використання транзистора в якості підсилювального приладу.
Зонні діаграми біполярного p-n-p транзистора наведені на рис. 1 (без зміщення p-n переходів) та на рис. 2 (зміщеного транзистора в активному режимі роботи). Типові вхідна та вихідна характеристики біполярного транзистора наведені на рис. 3.
Рис. 1. Зонна діаграма біполярного p-n-p транзистора без зміщення.
а) б)
Рис. 2. Зонна діаграма біполярного p-n-p транзистора в активному (лінійному) режимі роботи (а) та спосіб зміщення транзистора (б).
а) б)
Рис. 3. Вхідна (а) та вихідна (б) характеристики біполярного транзистора.
Сума колекторного та базового струмів становить емітерний струм IE: IE = IB + IК. Передача струму в транзисторній структурі характеризується двома коефіцієнтами:
коефіцієнт передачі струму , який визначається як співвідношення між колекторним IК та емітерним IE струми = IК/IE;
коефіцієнт підсилення струму транзистора, який визначається як співвідношення між колекторним IК та базовим IB струми = IК/IB.
Коефіцієнтами та співвідносяться як
EMBED Equation.3
В першому наближенні коефіцієнт підсилення струму є величиною постійною, і в залежності від якості транзистора знаходиться в межах = 30500. Чим менше інжектованих емітером носіїв заряду залишається в базі (рекомбінуючи ці носії утворюють струм бази), і відповідно, чим більше цих носіїв екстрагується (втягується) в колектор, тим вищий в транзистора коефіцієнт підсилення струму.
Вхідну вольт-амперна характеристика транзистора в першому наближені описується рівнянням
EMBED Equation.3
де: IE –струм емітера; IE0 –струм насичення емітерного p-n переходу; VБЕpn –напруга на емітерному p-n переході; m – неідеальність емітерного p-n переходу; EMBED Equation.3 – температурний потенціал; k – постійна Больцмна; T – абсолютна температура; q – заряд електрона.
Вихідна вольт-амперна характеристика транзистора – це залежність струму колектора від напруги між колектором та емітером при різних струмах бази. На початку вольт-амперної характеристики, тобто в процесі переходу від режиму насичення до активного режиму, струм колектора наростає до свого значення IК = IB. При збільшенні напруги між колектором та емітером ширина області бази дещо зменшується і, відповідно, зростає кількість носіїв, які екстрагуються колектором. Результатом цього є часткове зростання струму колектора. При значних напругах на колекторі транзистора має місце лавинне помноження носіїв заряду, що призводить до значного зростання струму, і в результаті цього – до можливості виходу транзистора з ладу (для спрощення на рис. 3 режим лавинного помноження носіїв не показано).
Розрізняють три основні схеми включення транзисторів: 1) схема з спільним емітером, 2) схема з спільним колектором, 3) схема з спільною базою. Кожна з цих схем характеризується певними особливостями системи параметрів і має відповідні переваги в конкретних застосуваннях.
При зростанні колекторної напруги має місце модуляція (зміна) товщини бази, що призводить до зростання струму колектора при незмінному струмі бази. Кількісними характеристиками модуляції є диференційний опір rK вихідної ВАХ та напруга Ерлі VAF. Спосіб визначення вказаних величин наведено на рис. 4.
Рис. 4. Спосіб визначення диференційного опору rK та напруги Ерлі VAF.
Основними частотними характеристиками біполярних транзисторів є циклічні частоти , на яких коефіцієнти, відповідно, та спадають в EMBED Equation.3 :
За функціональним призначенням:
загального застосування;
потужні,
високовольтні;
високочастотні;
низькошумові;
інтегральні;
сенсорні (фото-, магніто-, тензо-транзистори).
Типові структури транзисторів наведені на рис. 5, а типовий розподіл концентрації носіїв заряду – на рис. 6.
Рис. 5. Типові структури біполярних транзисторів.
Рис. 6. Типовий розподіл концентрації носіїв заряду в структурі
ЗАВДАННЯ ТА ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Зберіть вимірювальний стенд (рис. 7), під’єднайте до нього досліджуваний прилад (клеми C, B, E), мультиметри (клеми VRB, VRC, C, B, E) та елементи живлення (клеми POWER).
2. Змінюючи положення змінних резисторів RIN, ROUT, що задають напруги вхідного та вихідного кіл, отримайте вхідні та вихідні вольт-амперні характеристики досліджуваних біполярних транзисторів.
3. Розрахуйте значення коефіцієнтів підсилення та коефіцієнт передачі струму досліджуваних транзисторів.
4. При заданому струмі колектора визначте значення напруг насичення досліджуваних транзисторів.
5. Проведіть моделювання характеристик біполярних транзисторів в ППП „MicroCap” (схеми та основні підходи моделювання наведені на рис. 8 – 10).
6. Змінюючи параметри моделі транзисторів отримайте результати моделювання, які максимально наближені до експериментальних даних.
Рис. 1. Схема та фотографія вимірювального стенду.
Рис. 2 . Сімейство отриманих вольт-амперних характеристик
Рис. 10 . Приклад результатів моделювання амплітудно-частотних (а) та фазо-частотних (б) характеристик біполярного транзистора.
Висновок: На дані лабораторні роботі я вивчив роботу напівпровідникового біполярного транзистора ,за допомогою прогами MicroCap я промоделював вольт-амперні амплітудно-частотні та фазо-частотні характеристики .
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Звіт
Про виконання лабораторної роботи
Тема: Дослідженя характеристик біполярного транзистора
Виконав:
Студент групи Ел-32
Степчук Володимир
Прийняв:
Голяка Р. Л.
Львів 2008
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора