МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра РТЭ
отчет
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Твердотельная электроника»
Тема: Исследование биполярного транзистора
Студент гр. 0207 _________________ Маликов Б.И.
Преподаватель _________________ Тупицын А.Д.
Санкт-Петербург
2023
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение свойств биполярного транзистора в режиме постоянного тока и при переменном сигнале в зависимости от схемы его включения.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя р–п-переходами, предназначенный в основном для усиления и генерации электрических сигналов. Различают два типа биполярных транзисторов: p–n–р и n–p–n (рис. 1). Направление стрелки у эмиттерного электрода совпадает с положительным направлением тока в эмиттерном переходе, а её остриё указывает на область с электронной проводимостью.
Рис. 1 – Типы транзисторов
В зависимости от полярности подаваемых напряжений на переходы транзистора различают следующие режимы его работы.
Активный режим – эмиттерный переход смещен в прямом, а коллекторный в обратном направлении. Этот режим работы биполярного транзистора является основным.
Режим насыщения – эмиттерный и коллекторный переходы смещены в прямом направлении.
Режим отсечки токов – оба перехода смещены в обратном направлении.
Инверсный активный режим – эмиттерный переход смещён в обратном направлении, а коллекторный – в прямом.
Рис. 2 – Три случая включения транзистора p-n-p
Схема с общим эмиттером (ОЭ) обладает усилительными свойствами как по току, так и по напряжению. Входное сопротивление составляет единицы килоом, а выходное – единицы, десятки килоом. Эта схема осуществляет поворот фазы напряжения на 180°.
Схема с общей базой (ОБ) не обеспечивает усиление по току, однако она может работать на предельных частотах транзистора, что особенно важно при использовании ее в диапазоне сверхвысоких частот. Схема обладает малым входным сопротивлением (десятки – сотни ом) и большим выходным (сотни килоом).
Схема с общим коллектором (ОК) имеет коэффициент усиления по напряжению меньше единицы, но при этом усиливает ток и мощность. Её отличительной особенностью является малое выходное сопротивление. Эту особенность схемы часто используют для обеспечения согласования усилителя с низкоомной нагрузкой.
Статический режим работы биполярного транзистора характеризуется семействами статических характеристик, снятыми при постоянном токе в отсутствие нагрузки в выходной цепи.
Типы и параметры объектов исследования
Табл. 1
Технические параметры транзистора П306
Параметр |
Значение |
IКmax, А |
0,4 |
UКЭ0 max , В |
60 |
UКБ0 max , В |
60 |
PК max , Вт |
10 |
Tmax, кГц |
-60
… +120
|
СХЕМА
ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 3 – Схема с общей базой для измерения входных и выходных характеристик
Рис. 4 – Схема с общим эмиттером для измерения входных и выходных характеристик
Результаты измерений
1. Входные характеристики транзистора:
1.1 Входные характеристики биполярного транзистора в схеме с общей базой:
Табл. 2
Входные характеристики при UКБ = 0
IЭ, мА |
0 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
UЭБ, В |
0 |
0,55 |
0,58 |
0,62 |
0,65 |
0,68 |
0,7 |
Табл. 3
Входные характеристики при UКБ = -20 В
IЭ, мА |
0 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
UЭБ, В |
0 |
0,52 |
0,54 |
0,6 |
0,62 |
0,65 |
0,68 |
Рис. 5 – Графики входных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой при разных значениях напряжения UКБ
1.2 Входные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером:
Табл. 4
Входные характеристики при UКЭ = 0
IБ, мА |
0 |
-0,2 |
-1 |
-3 |
-10 |
UБЭ, В |
0 |
-0,45 |
-0,5 |
-0,55 |
-0,6 |
Табл. 5
Входные характеристики при UКЭ = -20 В
IБ, мА |
0 |
-0,4 |
-2 |
-5 |
-10 |
UБ, В |
0 |
-0,6 |
-0,76 |
-0,96 |
-1,22 |
Рис. 6 – Графики входных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером при разных значениях напряжения UКЭ
2. Выходные характеристики транзистора:
2.1 Выходные характеристики биполярного транзистора в схеме с общей базой:
Табл. 6
Выходные характеристики при IЭ = 0
IК, мА |
0 |
-0,04 |
-0,04 |
-0,04 |
-0,042 |
-0,044 |
-0,046 |
UКБ, В |
0,41 |
0,35 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
0 |
-20 |
Табл. 7
Выходные характеристики при IЭ = 4 мА
IК, мА |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-3,4 |
-3,6 |
-3,6 |
-3,8 |
UКБ, В |
0,56 |
0,54 |
0,52 |
0,5 |
0,48 |
0,4 |
0 |
-20 |
Табл. 8
Выходные характеристики при IЭ = 8 мА
IК, мА |
0 |
-2 |
-4 |
-6 |
-7 |
-7,3 |
-7,3 |
-7,6 |
UКБ, В |
0,6 |
0,58 |
0,56 |
0,52 |
0,5 |
0,45 |
0 |
-20 |
Рис. 7 – Графики выходных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой при разных значениях эмиттерного тока
Построим графики выходных характеристик биполярного транзистора при разных значениях эмиттерного тока в отдельности:
Рис. 8 – Выходная характеристика биполярного транзистора в схеме с общей базой при IЭ = 0
Рис. 9 – Выходная характеристика биполярного транзистора в схеме с общей базой при IЭ = 4 мА
Рис. 10 – Выходная характеристика биполярного транзистора в схеме с общей базой при IЭ = 8 мА