4Лабораторна робота № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ТРІОДА

Мета роботи: дослідження вхідних і вихідних характеристик біполярного транзистора, який включений по схемі з СЕ

1. Короткі теоретичні відомості

Напівпровідниковими тріодами (транзисторами) називаються напівпровідникові прилади з двома електронно-дірковими переходами, розділеними областю бази. Залежно від величин і знаків напруг на переходах транзистори можуть перебувати в режимі відсічки, в активній області і в режимі насичення. Найбільш поширені схеми, в яких транзистори включені з спільним емітером (СЕ), спільною базою (СБ), спільним колектором (СК) (рис. 4.1).

СЕ – спільний емітер, СБ – спільна база, СК – спільний колектор

Рисунок 4.1 – Схеми ввімкнення біполярних транзисторів

Напівпровідниковий тріод являє собою монокристал, в якому створені три області різних провідностей р-п-р чи п-р-п (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 – Типи біполярних транзисторів

В режимі малих сигналів транзистор, як чотириполюсник описується системою рівнянь в h-параметрах:

(4.1)

де – вхідний опір; – коефіцієнт зворотного зв’язку за напругою; – коефіцієнт передачі струму; – вихідна провідність.

Величини коефіцієнтів h при незалежних змінних і при розгляді транзисторного каскаду, як чотириполюсника (рис. 4.3) визначаються наступним чином:

(4.2)

Рисунок 4.3 – Представлення транзистора як чотириполюсника

Еквівалентна схема транзистора з СЕ (рис. 4.4):

Рисунок 4.4 – Еквівалентна схема транзистора ввімкненого по схемі спільний емітер

Коефіцієнт передачі струму в схемі з СЕ визначають із співвідношення:

, (4.3)

де – коефіцієнт передачі струму в схемах з СБ.

У планарних транзисторів

Оскільки:

(4.4)

то при отримуємо:

(4.5)

де – тепловий струм в схемі з СБ; – тепловий струм в схемі з СЕ.

Зв’язок між вхідними і вихідними параметрами схеми утворює статичні характеристики (рис. 4.4) і (рис. 4.5).

Рисунок 4.4 – Сім’я статичних вольтамперних вхідних характеристик транзистора

Рисунок 4.5 – Сім’я статичних вольтамперних вихідних характеристик транзистора

Вид статичних характеристик для схеми з СЕ дуже залежить від температури переходу. При збільшенні температури збільшується зворотній струм і тому вхідні характеристики переміщуються вліво, а вихідні збільшують свій нахил.

2. Завдання для самостійної підготовки

   1. Вивчити короткі відомості про побудову транзистора, принцип роботи, статичні характеристики і його параметри.

   2. Дати відповіді на контрольні питання.

   3. Підібрати для заданого типу транзистора напругу живлення і частоту сигналу.

3. Лабораторне завдання

   1. Ознайомитися з принципом роботи і параметрами вимірювальних пристроїв.

   2. Зібрати і уточнити схему для дослідження параметрів транзистора (рис. 4.6).

   3. Зняти і побудувати сім’ї вхідних і вихідних характеристик заданого типу транзистора для вказаних струмів і напруг.

   4. Зняти і побудувати вхідну і вихідну динамічну характеристику для заданого типу транзистора.

   5. На сім’ї вихідних статистичних характеристик побудувати динамічну навантажувальну характеристику за рівнянням:

Рисунок 4.6 – Електрична схема дослідної установки

(4.6)

6. Співставити розрахункові (табличні) дані із експериментальними.

7. Зробити висновки.

1. Контрольні запитання

   1. В яких схемах використовується транзистор?

   2. Порівняйте h-параметри в схемах СЕ, СБ, СК і дайте їм характеристику.

   3. Що таке динамічний режим роботи транзистора?

   4. Як міняються вхідні і вихідні характеристики транзисторів різної потужності і частотного діапазону?

   5. Як визначити h-параметри за статистичними характеристиками транзистора?

   6. Нарисуйте еквівалентні схеми транзистора з включенням СЕ, СБ, СК.