Глава 1. Биполярные транзисторы.
Простые задачи.
Предположим, что только 2% всех электронов, инжектированных в базу транзистора, рекомбинируют с основными носителями. Если 1 млн носителей покидает эмиттер за 1 мкс, сколько электронной покинет базу за это же время? Сколько электронов пройдут через коллекторную область за это же время?
Если ток эмиттера IЭ равен 6 мА, то коллектора IК =5,75 мА, то чему равен ток базы IБ. Чему равно при этом значение коэффициента В по постоянному току?
Транзистор имеет ток IК =100 мА и ток IБ =0,5 мА. Чему равны коэффициенты α и В по постоянному току?
Транзистор имеет коэффициент В=150 (по постоянному току). Если ток IК =45 мА, то чему равен ток базы?
Транзистор типа КТ 801 является мощным транзистором с сопротивлением базы rБ=10 Ом, чему равно равно падение напряжения IБrБ при токах IК =1 мА,10 мА и 50 мА?
Транзистор типа КТ 801 имеет коэффициент В=90. Определить токи IБ и IК, если IЭ =10мА.
Транзистор имеет В=400. Чему при этом равен ток IБ, если ток IК =50 мА?
На рис1.1 показана выходная (коллекторная) характеристика транзистора. Рассчитайте коэффициент В в точках А и Б. Ток базы в точке Б равен 200 мкА.
Отрезок коллекторной (выходной) характеристики транзистора измерен при следующих условиях: напряжение UКЭ НАС меньше, чем 1 В, коэффициент В=200, напряжение UКЭ ПРОБ =40 В и ток IКЭО= 50 нА. Покажите шесть кривых, расположенных между кривыми с токами IБ =0 и IБ,необходимым, чтобы обеспечить коллекторный ток 50 мА. Укажите область насыщения, активную область, область пробоя и рабочую область.
На рис1.2 показана зависимость B=F(IК) для транзистора КТ 801. Чему равен ток , IБ когда ток IК =1А и 7А?
На рис.1.3,а показана схема включения транзистора с открытой (неподключенной) базой. Если напряжение UКЭ изменяется при 9В, то чему равен ток IКЭО? Если изменить сопротивление RК c 10 кОм до 100 кОм, как это показано на рис.1.3,б, то чему равно новое значение UКЭ (считать, что ток IКЭО остается прежним)?
Транзистор имеет семейство коллекторных характеристик, показанных на рис1.3,в. Если транзистор используется в схеме на рис.1.3,г, то чему будет равно напряжение UКЭ0. Чему будет равно напряжение UКЭ ПРОБ?
Через транзистор протекает ток IК=10 мА, а падение напряжения UКЭ =12В. Чему равна мощность рассеяния?
Транзистор типа КТ 3117 имеет предельную мощность 310 мВт при температуре 25○С. Если приложить напряжение UКЭ =10В, то чему равен максимальный ток транзистора без нарушения структуры транзистора?
Нарисуйте нагрузочную линию для рис.1.4,а. Покажите области насыщения и отсечки.
Нарисуйте линю нагрузки для рис.1.4,б, которой соответствует максимально возможный ток коллектора. Если напряжение на базе отключить, то чему будет равно напряжение UКЭ?
Чему равен ток IБ на рис1.4,а и напряжение UКЭ? Находится ди транзистор в насыщении?
Предположим, что подсоединили светодиод последовательно с транзистором 10 кОм (рис.1.4,а). Чему равен ток диода? Объясните принцип работы диода.
Чему равны ток базы транзистора на рис1.4,б, ток коллектора, напряжение UКЭ?
Нарисуйте линии нагрузки для схемы на рис1.5,а. Чему равны ток IКН, напряжение отсечки?
Чему равен ток IК на рис.1.5,б? Чему равны напряжение между коллектором и землей, а также между коллектором и эмиттером?
Чему равно максимальное значение тока IК на рис.1.5,б ? Если напряжение U0Б =2В, то чему равно напряжение коллектор-земля?
На рис.1.5,в напряжение U0Б =10 В. Определите напряжение UКЭ.
Если напряжение U0Б =5 В на рис 1.5,в, то чему равен тока через светодиод? Чему равно напряжение UКЭ?
На рис.1.6,а показана схема подключения оптрона для «развязки» (изоляции) низковольтового напряжения напряжения на входе от высоковольтного напряжения на входе (около 1000 в). На рис.1.6,б приведена передаточная характеристика изолирующего фототранзистора. Ответьте на следующие вопросы: а) Чему равен максимально возможный ток через фототранзистор? б) Какой максимальный ток через светодиод протекает, когда U0Б =+5 В? Чему равно напряжение UКЭ фототранзистора для этих условий? в) Если U0Б =0, то чему равно напряжение UКЭ на фототранзисторе?
Определите коллекторные токи транзисторов Т1 и Т2, включенных по схеме Дарлингтона, если коэффициент В транзистора Т2 равен 150. Коэффициент транзистора Т1 определите, используя рис.1.2.
Задачи на нахождение неисправностей
На рис.1.4,а напряжение UКЭ равно 20 В. Укажите следующие возможные причины неисправностей: а) закорочен переход эмиттра-коллектора; б) резистор 10 кОм оборван; в) резистор 47 кОм оборван; г) переход база-коллектор закорочен.
Напряжение на рис.1.5,а достигает величины приблизительно 3 В. Укажите возможные причины неисправностей: а) резистор 10 кОм закорочен; б) резистор 1,8 кОм оборван; в) переход база-эмиттер закорочен; г)переход коллектор-эмиттер закорочен.
При напряжении на базе рис.1.4,б напряжение на коллекторе приблизительно равно 0 В. Назовите некоторые возможные причины.
Определите открыт или закрыт светодтод на рис1.5,в для следующих условий: а) коллекторно-эмиттерный переход закорочен; б) резистор 100 Ом оборван; в) коллекторно-эмиттерный переход оборван; г) отпаялся от земли резистор 100 Ом.
Задачи на проектирование
Перепроектируйте транзисторный ключ на рис.1.4,а, чтобы получит ток IКН=5 мА.
Перепроектируйте источник тока на рис.1.5,в, чтобы установить ток светодиодя около 35 мА при ЕП= 5 В. U0Б =5 В.
Перепроектируйте транзисторный на рис.1.4,а, чтобы выполнялись следующие параметры: ЕП= +15 В, UВХ = 0 или15 В и ток IКН = 5 мА.
Перепроектируйте источник тока для светодиода подобно на рис.1.5,в, обеспечивающий следующие параметры: Е+П=10 В; UВХ = 0 или10 В и Ig= 20мА.
Перепроектируйте усилитель на рис.1.7 так, чтобы ток эмиттера транзистора Т1 устанавливался («подпитывался») источником тока и превышал бы ток базы транзистора Т2 в пять раз.
Сложные (проблемные) задачи.
Если в простейшем транзисторном ключе на рис.1.4,а напряжение UВХ = Е+П , то сформулируйте правило, удовлетворяющие условию глубокого насыщения, при RБ/RК=10. Докажите, что это является корректным.
На рис.1.7 показан усилитель, транзисторы которого соединены по схеме Дарлингтона. Ответьте на следующие вопросы: а) чему равно напряжение на транзисторе R=100 Ом; б) чему равен ток коллектора транзистора Т1, если коэффициент усиления тока В2 второго транзистора равен 150? в) определить ток базы транзистора Т1, если коэффициент В1=100, а В2=150.
На рис.1.8 представлен ключ, транзисторы которого включены по схеме Дарлингтона. Определите степень насыщения транзистора Т1 при подаче на вход ступеньки напряжения UВХ =+3 В. Будет ли транзистор Т2 насыщен?
На рис1.9 показан ключ, собранный по схеме Дарлингтона. Транзисторы Т1 и Т2 выполнены по стандартам биполярной технологии. Ответьте на вопросы: а) какую роль в ключе играет транзистор Т3? б) нарисуйте топологический фрагмент ключа, включающий транзисторы Т1,Т2 и Т3; в) нарисуйте этот же топологический фрагмент, если транзистор Т3 изготовлен как часть транзисторов Т1 и Т2 (т.е. все три транзистора представляют собой совмещенную транзисторную структуру).
Ответьте на следующие вопросы для схемы рис.1.10: а) чему равен ток светодиода, когда напряжение на базе транзистора Т1 равно 0; б) чему равен ток светодиода, если напряжение на базе транзистора Т1 равно 10В?
Нарисуйте график зависимости B=F(TK) для бокового транзистора с площадью эмиттера 10*20 мкм. Ответьте на вопросы: а) почему максимум В достигается при микроамперных токах коллектора? б) объясните, почему транзистор со скрытым слоем имеет больший коэффициент В, чем транзистор без него.
Транзистор n-p-n типа включен по схеме с ОБ, показанной на рис.1.11. Пусть площадь эмиттера равна 0,01 см2, концентрация дырок в базе 1012 см-3, а коэффициент диффузии 50 см2/с.
а) если напряжение, измеренное вольтметром, равно 25 мВ, то какое напряжение покажет вольтметр, если коллектор накоротко замкнуть с базой? б) оценить эффективную толщину базы;
в) если источником постоянного тока служит батарея напряжением 25 мВ, то вычислите ток эмиттера, если коллектор накоротко замкнуть с базой.