МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Технологический институт

Федерального государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

"Южный федеральный университет"

Приоритетный национальный проект "образование"

Кафедра электрогидроакустической и медицинской техники

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

Исследование статического режима

биполярного транзистора

по курсу

Электроника и микропроцессорная техника

Таганрог 2010

УДК 621.37; 681,383 ( 07.07 )

Гаврилов A.M., Германенко О. Н. Руководство к лабораторной работе по курсу "Электроника" по теме "Исследование статического режима биполярного транзистора''. Таганрог: ТРТУ , 1995

Приведено описание лабораторной работы, содержащее цель работы, основные теоретические положения, методические указания по выполнению лабораторной работы, домашнее задание, содержание отчета, контрольные вопросы и список литературы.

Рецензент: В.Ю. Волощенко, канд. техн. наук , доцент кафедры физики ТРТУ .

Текст набран и распечатан на кафедре ЭГА и МТ: О.Н.Германенко А.В Аленгоз.

Цель работы: ознакомление с подклассом биполярных транзисторов; изучение основ работы, режимов по постоянному току, системы параметров и вольтамперных характеристик; освоение методики экспериментального измерения вольтамперных характеристик и определения параметров эквивалентных схем замещения; изучение условных обозначений, классификации, маркировки и конструкции биполярных транзисторов; ознакомление с особенностями применения транзисторов в электронных устройствах.

Основные положения

Транзистором называют преобразовательный полупроводниковый прибор, пригодный для усиления мощности и имеющий три и более выводов. Различают биполярные и полевые транзисторы. Электронная промышленность выпускает широкий ассортимент транзисторов, применение которых позволяет создавать экономичную по питанию, малогабаритною и надежную аппаратуру.

Биполярным транзистором (БТ) называется полупроводниковый прибор с двумя встречно включенными взаимодействующими р-n-переходами и тремя в более выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей.

БТ имеют два р-n-перехода, образованных на смежных границах чередующихся полупроводниковых областей с противоположным типом проводимости, имеют трехслойную структуру и могут быть р-n-р и n-p-n типа. Использование носителей обеих полярностей послужило основанием для названия таких транзисторов биполярными. Транзисторы, у которых p-n-переходы создаются у поверхностей соприкосновения полупроводниковых слоев, называют плоскостными. Структура плоских БТ, рис.1, содержит две крайние области с проводимостью одного типа и среднюю область противоположной проводимости. Средний слой называют базой (Б), один из крайних - эмиттером (Э), другой - коллектором (К). Между эмиттером в базой расположен эмиттерный p-n-переход (ЭП), а между базой и коллектором - коллекторный (КП). Основным назначением коллектора является экстракция неосновных носителей заряда из базовой области, поэтому площадь коллекторного перехода больше, чем эмиттерного. В зависимости от технологии изготовления БТ концентрация примесей в базе может быть распределена равномерно или неравномерно. При равномерном распределении в базе отсутствует внутреннее электрическое поле, и неосновные носители, попавшие в базу, движутся к коллектору исключительно вследствие диффузии. Такие БТ называют диффузионными или 6ездрейфовыми. При этом понятие "диффузионный транзистор" отражает основные процессы в базе и его не следует путать с названием технологии изготовления. При неравномерном распределении примеси в базе формируется внутреннее электрическое поле, и неосновные носители заряда движутся в ней в результате дрейфа и диффузии. Дрейф является доминирующим, поэтому такие БТ называют дрейфовыми.

а) б)

Рис. 1.

Важнейшими условиями работы БТ являются - очень малое расстояние между р-n-переходами (несколько мкм) и ничтожно малое, в сравнении с эмиттером, легирование примесями области базы. Поэтому при изготовлении БТ эмиттер и коллектор выполняют низкоомными, а базу высокоомной (десятки-сотни Ом). Удельное сопротивление коллектора несколько больше, чем у эмиттера. Все закономерности, выполняющиеся для единичного p-n-перехода, остаются справедливыми и для каждого из p-n-переходов БТ.

Низкочастотные БТ (до 30 МГц) изготавливают широко распространенным методом вплавления в кристалл слаболегированного полупроводника (база) с двух сторон наплавляют кусочки акцепторного (донорного) вещества. При этом вблизи границ сплавления образуется два слоя с необходимым типом проводимости, представляющие собой эмиттер и коллектор транзистора. Такие БТ называются сплавными. Высокочастотные БТ изготавливают методом диффузии. Поскольку процесс диффузии протекает медленно, то можно с высокой точностью контролировать толщину диффузионного слоя и получать базу толщиной около 1 мкм. Это позволяет значительно улучшить частотные свойства БТ. Кроме того, технология производства диффузионных БТ предусматривает плавное изменение концентрация примеси от эмиттерного перехода к выводу коллектора, вследствие чего электрическое поле коллекторного перехода распространяется и на область базы. Благодаря действию этого ускоряющего поля время прохождения через базу к коллектору неосновных носителей заряда уменьшается, что также способствует расширению частотного диапазона БТ (более 1000 МГц).