Файл: Лаба 3 и 4.docx

Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Кафедра систем и управления

Лабораторная работа №3 и №4

Снятие статических характеристик биполярного транзистора. Исследование полевого транзистора

По дисциплине СвСУ

Выполнил: Проверил:

Преподаватель: Русак Л. В.

Минск 2010

Цель работы:

1. Снятие и анализ вольтамперных характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

2. Снятие и анализ стоко-затворных и стоковых характеристик полевого транзистора. Определение крутизны характеристики и активной выходной проводимости.

Теория:

Транзистор — электронный прибор из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов.

По структуре транзисторы подразделяются:

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.

Обозначение: э - эмиттер, к - коллектор, б - база;

Транзисторы типа р-n-р имеют среднюю область с электронной, а крайние области с дырочной электропроводностью. Средняя область транзистора называется базой, одна крайняя область - эмиттером, другая - коллектором. Таким образом в транзисторе имеются два р-n- перехода: эмиттерный - между эмиттером и базой и коллекторный - между базой и коллектором. Площадь эмиттерного перехода меньше площади коллекторного перехода.

---

Эмиттером называется область транзистора назначением которой является инжекция носителей заряда в базу. Коллектором называют область, назначением которой является экстракция носителей заряда из базы. Базой является область, в которую инжектируются эмиттером неосновные для этой области носители заряда.

Схемы включения биполярных транзисторов:

В электрическую цепь транзистор включают таким образом, что один из его выводов (электрод) является входным, второй - выходным, а третий - общим для входной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: ОБ, ОЭ и ОК. Для транзистора n-р-n в схемах включения изменяются лишь полярности напряжений и направление токов. При любой схеме включения транзистора (в активном режиме) полярность включения источников питания должна быть выбрана так, чтобы эмиттерный переход был включен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном.

Характеристики транзистора, включенного по схеме О_Б:

Входной характеристикой является зависимость:

IЭ = f(U_ЭБ) при U_КБ = const .

Выходной характеристикой является зависимость:

IК = f(U_КБ) при I_Э = const .

Выходные ВАХ имеют три характерные области: сильная зависимость Iк от U_КБ (нелинейная начальная область); слабая зависимость Iк от U_КБ (линейная область); пробой коллекторного перехода.

Характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ:

Входной характеристикой является зависимость:

IБ = f(U_БЭ) при U_КЭ = const .

Выходной характеристикой является зависимость:

IК = f(U_КЭ) при I_Б = const .

Режимы работы биполярных транзисторов

Транзистор может работать в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах. При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном - обратное.

Режим отсечки, или запирания, достигается подачей обратного напряжения на оба перехода (оба р-n- перехода закрыты).

Если же на обоих переходах напряжение прямое (оба р-n- перехода открыты), то транзистор работает в режиме насыщения.

В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причем транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы (усиление, генерирование и т.п.).

Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом.

---

p –тип n -тип

Обозначение: З - затвор, И - исток, С - сток.

Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы часто включают в более широкий класс униполярных электронных приборов (в отличие от биполярных).

Практическая часть 1:

Рисунок 1 - Схема для исследования биполярного транзистора

Таблица 1 - Данные для построения входных характеристик транзистора

Входной ток, I б , мк А.	1	5	10	20	50	100	200	300	400	500
Входное напряжение, UБЭ, мВ, при Uкэ1= 0 В	495	538,2	556,4	574,6	598,7	617,3	636,4	648,1	656,7	663,6
Входное напряжение, UБЭ, мВ, при Uкэ2=15 В	624,1	674,5	695,2	715,5	742,1	762,2	782,5	794,8	803,7	810,9

---

Таблица 2 - Данные для построения выходных характеристик транзистора

Выходное напряжение, Uкэ, В	0,1	1	2	5	10	15	20	25	30	35
Выходной ток, 1к, мА, при входном токе, 1Б1=100мкА.	-3,265	-16,19	-16,45	-17,23	-18,52	-19,81	-21,11	-22,4	-23,69	-24,98
Выходной ток, 1к, мА, при входном токе, 1Б2=300 мкА.	-6,633	-33,39	-33,93	-35,53	-38,20	-40,86	-43,53	-46,2	-48,87	-51,53
Выходной ток, 1к, мА, при входном токе, 1Бз=500 мкА.	-8,71	-45,6	-46,33	-48,52	-52,16	-55,8	-59,45	-63,09	-66,74	-70,38

Входные и выходные характеристики транзистора:

---

Рисунок 2 -Входная характеристика биполярного транзистора.

Рисунок 3 - Выходная характеристика биполярного транзистора

Определение h-параметры транзистора:

H₁₁=∆U_бэ/∆I_б=810,9-794,8/500-300=16,1/200=80,5 ОМ

H₁₂=∆U_бэ/∆U_кэ=16,1/15-0=1.073

H₂₁=∆I_к1/∆I_б=55.8-40.86/500-300=14.94/200=74.7

H₂₂=∆I_к2/∆U_кэ=40,86-38,20/15-10=2,66/5=0,532 мСм

Вывод 1:

Выходная характеристика: Представляет зависимость тока коллектора Ik от напряжения приложенного к коллектору Uk. Рабочим является линейный участок, на котором выбирается рабочая точка и определяются h - параметры. Из графика так же видно, что при дальнейшем увеличении напряжения коллектора ток коллектора уже не изменяется. Лишь при изменении напряжения эмиттера можно добиться сдвига характеристики.

Входные характеристики: Они представляют зависимость тока базы Iб от напряжения на эмиттере Uэ. Эти характеристики имеют квадратичную форму и напоминают вольтамперную характеристику полупроводникового диода. Можно сказать, что транзистор это два диода включенных навстречу друг другу.

---