Физические основы электроники. Транзисторы. Гальваномагнитные и термоэлектрические приборы. Оптоэлектронные приборы. Учебное пособие
.pdf
|
|
|
Окончание табл. 5.31 |
||
|
|
|
|
|
|
Номер |
Сопротивле- |
Сопротивле- |
Коэффициент |
Температура |
|
варианта |
ние в цепи |
ние нагрузки |
передачи тока β |
T, °С |
|
базы RБ, кОм |
Rн, кОм |
||||
|
|
|
|||
15 |
180 |
1,5 |
59 |
65 |
|
16 |
190 |
5 |
69 |
70 |
|
17 |
220 |
2 |
79 |
75 |
|
18 |
250 |
3 |
89 |
80 |
|
5.32. Транзистор с известным β и
IКБО = 10 мкА при T0 = 25 °С используется в схеме, изображенной на рис. 5.31.
Напряжение источника питания EК , напряжение «база–эмиттер» UБЭ . Определить напряжение UКЭ при T0 = 25 °С
и заданной температуре T. Считать, что температурный коэффициент напряжения ТКН = –2,5 мВ/град. Необходимые численные значения заданы в табл. 5.32.
–Eк
Iк
Rб |
Uкб |
|
Rн |
|
|||
|
|
|
Uкэ
Iб Uэб
Iэ
Рис. 5.31
Таблица 5.32
Варианты для задачи 5.32
Номер |
Напряже- |
Напряжение |
Коэффициент |
Температура |
|
вариан- |
|||||
ние UБЭ, мВ |
питания EК, В |
передачи тока β |
T, °С |
||
та |
|
|
|
|
|
1 |
100 |
20 |
49 |
50 |
|
2 |
150 |
25 |
59 |
60 |
|
3 |
180 |
30 |
69 |
65 |
|
4 |
90 |
28 |
79 |
70 |
|
5 |
100 |
15 |
89 |
75 |
|
6 |
120 |
18 |
99 |
80 |
|
7 |
130 |
20 |
59 |
50 |
|
8 |
140 |
25 |
69 |
60 |
51
Окончание табл. 5.32
Номер |
Напряже- |
Напряжение |
Коэффициент |
Температура |
|
вариан- |
|||||
ние UБЭ, мВ |
питания EК, В |
передачи тока β |
T, °С |
||
та |
|
|
|
|
|
9 |
110 |
30 |
79 |
65 |
|
10 |
100 |
28 |
89 |
70 |
|
11 |
150 |
15 |
49 |
75 |
|
12 |
180 |
18 |
59 |
80 |
|
13 |
90 |
20 |
49 |
50 |
|
14 |
100 |
25 |
49 |
60 |
|
15 |
120 |
30 |
59 |
65 |
|
16 |
130 |
28 |
69 |
70 |
|
17 |
140 |
15 |
79 |
75 |
|
18 |
110 |
18 |
89 |
80 |
–Eк
Iк
Rб |
Uкб |
|
Rн |
|
|||
|
|
|
Uкэ
Iб Uэб
Iэ
Рис. 5.32
5.33. В схеме, показанной на рис. 5.32, используется транзистор с коэффициентом передачи тока β и обратным током
коллектора IКБО = 10 мкА. Напряжение источника питания EК . Определить RБ
и Rн , если ток коллектора IК и напряжение UКЭ . Необходимые численные значения заданы в табл. 5.33.
|
|
|
|
Таблица 5.33 |
|
|
Варианты для задачи 5.33 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Номер |
Напряжение |
Напряжение |
Коэффициент |
Ток коллектора |
|
передачи |
|||||
варианта |
питания EК, В |
UКЭ, В |
IК, мА |
||
тока β |
|||||
|
|
|
|
||
1 |
15 |
6 |
50 |
1 |
|
2 |
25 |
5 |
59 |
1,2 |
|
3 |
30 |
7 |
69 |
1,3 |
|
52
|
|
|
Окончание табл. 5.33 |
||
|
|
|
|
|
|
Номер |
Напряжение |
Напряжение |
Коэффициент |
Ток коллектора |
|
передачи |
|||||
варианта |
питания EК, В |
UКЭ, В |
IК, мА |
||
тока β |
|||||
|
|
|
|
||
4 |
28 |
10 |
79 |
1,5 |
|
5 |
15 |
8 |
89 |
2 |
|
6 |
18 |
9 |
99 |
1,8 |
|
7 |
20 |
6 |
59 |
1 |
|
8 |
25 |
7,5 |
69 |
1,2 |
|
9 |
30 |
8 |
79 |
1,3 |
|
10 |
28 |
8 |
89 |
1,5 |
|
11 |
15 |
7 |
49 |
1,5 |
|
12 |
18 |
5 |
59 |
1,7 |
|
13 |
20 |
12 |
49 |
1 |
|
14 |
25 |
6 |
49 |
1,2 |
|
15 |
30 |
9 |
59 |
1 |
|
16 |
28 |
6 |
69 |
1,2 |
|
17 |
15 |
7 |
79 |
1,3 |
|
18 |
18 |
5 |
89 |
1,5 |
|
5.34.Удельная проводимость канала n-типа полевого транзистора σ
иширина канала w при напряжении UЗИ 0. Найти напряжение
отсечки Uотс , считая, что подвижность электронов |
в канале n = |
0,13 м2/(В с), а относительная диэлектрическая |
проницаемость |
кремния ε = 12. При напряжении UЗИ 0 сопротивление «сток–исток» RСИ0 50 Ом. При каком напряжении на затворе сопротивление «сток–исток» составит RСИ ? Необходимые численные значения заданы в табл. 5.34.
5.35. В кремниевом полевом транзисторе с управляющим p–n-пе- реходом с каналом p-типа половина ширины канала при напряжении
UЗИ 0 составляет b/2. Удельное сопротивление канала равно ρ. Определить: а) напряжение отсечки Uотс , считая, что подвижность дырок p и относительная диэлектрическая проницаемость кремния
53
ε = 12; б) половину ширины канала b/2, если напряжение на затворе UЗИ Uотс / 2, а ток стока IС 0 . Необходимые численные значения
заданы в табл. 5.35.
|
|
|
Таблица 5.34 |
|
|
Варианты для задачи 5.34 |
|
||
|
|
|
|
|
Номер |
Удельная |
Ширина |
Сопротивление |
|
проводимость |
||||
варианта |
канала w, мкм |
«сток–исток» RСИ, Ом |
||
канала σ, См/м |
||||
|
|
|
||
1 |
15 |
10 |
180 |
|
2 |
20 |
9 |
120 |
|
3 |
25 |
12 |
130 |
|
4 |
30 |
7 |
150 |
|
5 |
28 |
14 |
200 |
|
6 |
21 |
15 |
180 |
|
7 |
15 |
16 |
300 |
|
8 |
20 |
17 |
280 |
|
9 |
25 |
18 |
270 |
|
10 |
30 |
19 |
260 |
|
11 |
28 |
20 |
150 |
|
12 |
21 |
5 |
200 |
|
13 |
15 |
7 |
180 |
|
14 |
20 |
9 |
300 |
|
15 |
25 |
20 |
150 |
|
16 |
30 |
5 |
200 |
|
17 |
28 |
7 |
180 |
|
18 |
21 |
9 |
300 |
|
5.35. В кремниевом полевом транзисторе с управляющим p–n-пе- реходом с каналом p-типа половина ширины канала при напряжении
UЗИ 0 составляет b/2. Удельное сопротивление канала равно ρ. Определить: а) напряжение отсечки Uотс , считая, что подвижность дырок p и относительная диэлектрическая проницаемость кремния
ε = 12; б) половину ширины канала b/2, если напряжение на затворе UЗИ Uотс / 2, а ток стока IС 0 . Необходимые численные значения
заданы в табл. 5.35.
54
|
|
|
Таблица 5.35 |
|
|
Варианты для задачи 5.35 |
|
||
|
|
|
|
|
Номер |
Половина ширины |
Удельное |
Подвижность |
|
канала при UЗИ = 0, |
сопротивление |
|||
варианта |
дырок μp, м2/(В · с) |
|||
|
b/2, мкм |
канала ρ, Ом · м |
|
|
1 |
3 |
0,1 |
0,05 |
|
2 |
5 |
0,15 |
0,06 |
|
3 |
7 |
0,18 |
0,03 |
|
4 |
3 |
0,19 |
0,08 |
|
5 |
1 |
0,2 |
0,05 |
|
6 |
3 |
0,22 |
0,06 |
|
7 |
5,5 |
0,09 |
0,03 |
|
8 |
1,5 |
0,07 |
0,09 |
|
9 |
2,8 |
0,11 |
0,05 |
|
10 |
2 |
0,1 |
0,05 |
|
11 |
4,5 |
0,15 |
0,06 |
|
12 |
5 |
0,18 |
0,03 |
|
13 |
2,5 |
0,19 |
0,09 |
|
14 |
2 |
0,2 |
0,06 |
|
15 |
3 |
0,22 |
0,07 |
|
16 |
2 |
0,09 |
0,05 |
|
17 |
4 |
0,07 |
0,06 |
|
18 |
3 |
0,11 |
0,03 |
|
5.36. Крутизна полевого транзистора с управляющим p–n-перехо- дом и каналом n-типа при напряжениях UЗИ0 = – 0,7 В и UСИ0 = 10 В
равна S. Чему равна крутизна транзистора при указанных напряжениях UЗИ и UСИ , если напряжение отсечки транзистора Uотс = 3В? Необ-
ходимые численные значения заданы в табл. 5.36.
5.37. Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом, имеющим максимальный ток стока IС max = 2 мА и значение максимальной
крутизны передаточной характеристики Smax , включен в усилитель-
ный каскад по схеме с общим истоком. Сопротивление нагрузки равно Rн . Определить коэффициент усиления по напряжению, если
55
напряжение «затвор–исток» равно UЗИ . Необходимые численные значения заданы в табл. 5.37.
|
|
|
|
|
Таблица 5.36 |
|
Варианты для задачи 5.36 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Номер |
Крутизна |
|
Напряжение «затвор– |
Напряжение «сток – |
|
варианта |
S, мА/В |
|
|
исток» UЗИ, В |
исток» UСИ, В |
1 |
1 |
|
|
–1 |
10 |
2 |
2 |
|
|
–2,5 |
12 |
3 |
1,5 |
|
|
–2,7 |
13 |
4 |
1,8 |
|
|
–2,3 |
15 |
5 |
1 |
|
|
–2 |
20 |
6 |
3 |
|
|
–2,5 |
18 |
7 |
0,9 |
|
|
–1 |
10 |
8 |
1,5 |
|
|
–2,3 |
20 |
9 |
0,8 |
|
|
–2 |
30 |
10 |
2 |
|
|
–1,5 |
40 |
11 |
1,5 |
|
|
–2 |
15 |
12 |
5 |
|
|
–2,5 |
17 |
13 |
2 |
|
|
–1 |
12 |
14 |
1 |
|
|
–2,5 |
14 |
15 |
1,9 |
|
|
–1 |
16 |
16 |
2 |
|
|
–2,3 |
18 |
17 |
1,5 |
|
|
–2 |
10 |
18 |
5 |
|
|
–2,5 |
20 |
|
|
|
|
|
Таблица 5.37 |
|
Варианты для задачи 5.37 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Номер |
Максимальная |
|
Сопротивление |
Напряжение |
|
крутизна переда- |
|
||||
|
«затвор– исток» |
||||
варианта |
точной характери- |
|
нагрузки Rн, кОм |
||
|
UЗИ, В |
||||
|
стики Smax, мА/В |
|
|
||
|
|
|
|
||
1 |
1 |
|
|
15 |
–1,5 |
2 |
2 |
|
|
20 |
–1,6 |
3 |
1,5 |
|
|
18 |
–1,3 |
4 |
1,8 |
|
|
30 |
–1,1 |
56
|
|
Окончание табл. 5.37 |
||
|
|
|
|
|
Номер |
Максимальная |
Сопротивление |
Напряжение |
|
крутизна переда- |
||||
«затвор–исток» |
||||
варианта |
точной характери- |
нагрузки Rн, кОм |
||
UЗИ, В |
||||
|
стики Smax, мА/В |
|
||
|
|
|
||
5 |
1 |
35 |
–1,5 |
|
6 |
3 |
28 |
–1,6 |
|
7 |
0,9 |
11 |
–1,3 |
|
8 |
1,5 |
16 |
–1,1 |
|
9 |
0,8 |
14 |
–0,5 |
|
10 |
2 |
15 |
–0,6 |
|
11 |
1,5 |
20 |
–0,3 |
|
12 |
5 |
18 |
–0,1 |
|
13 |
2 |
30 |
–1,3 |
|
14 |
1 |
35 |
–1,1 |
|
15 |
1,9 |
28 |
–1,5 |
|
16 |
2 |
11 |
–1,6 |
|
17 |
1,5 |
16 |
–1,3 |
|
18 |
5 |
14 |
0 |
|
5.38. Дан полевой транзистор с управляющим p–n-переходом, имеющим указанные IС max и Uотс . Определить: а) какой ток будет проте-
кать при |
обратном напряжении |
смещения «затвор–исток», равном |
||
UЗИ ; б) чему равна крутизна и максимальная крутизна в этом случае. |
||||
Необходимые численные значения заданы в табл. 5.38. |
|
|||
|
|
|
|
Таблица 5.38 |
|
Варианты для задачи 5.38 |
|
||
|
|
|
|
|
Номер |
Напряжение |
|
Максимальный ток |
Напряжение, |
«затвор–исток» |
|
отсечки |
||
варианта |
|
стока IС max, мА |
||
UЗИ, В |
|
Uотс, В |
||
|
|
|
||
1 |
2 |
|
1 |
4 |
2 |
1,6 |
|
1,2 |
5 |
3 |
1,3 |
|
1,3 |
7 |
4 |
1,8 |
|
1,5 |
10 |
5 |
2,5 |
|
2 |
5 |
57
|
|
Окончание табл. 5.38 |
||
|
|
|
|
|
Номер |
Напряжение |
Максимальный ток |
Напряжение, |
|
«затвор–исток» |
отсечки |
|||
варианта |
стока IС max, мА |
|||
UЗИ, В |
Uотс, В |
|||
|
|
|||
6 |
2,6 |
1,8 |
7 |
|
7 |
2,3 |
1 |
6 |
|
8 |
2,1 |
1,2 |
5 |
|
9 |
2,5 |
1,3 |
8 |
|
10 |
2,6 |
1,5 |
6 |
|
11 |
2,3 |
1,5 |
7 |
|
12 |
2 |
1,7 |
5 |
|
13 |
2 |
1 |
12 |
|
14 |
2,1 |
1,2 |
6 |
|
15 |
1,5 |
1 |
3 |
|
16 |
1,6 |
1,2 |
6 |
|
17 |
1,3 |
1,3 |
4 |
|
18 |
2,5 |
1,5 |
5 |
|
5.39. Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом имеет
указанные IС max и Uотс . Определить ток стока IС |
и крутизну S тран- |
||||
зистора при напряжении на затворе, равном UЗИ . Необходимые чис- |
|||||
ленные значения заданы в таблице 5.39. |
|
|
|||
|
|
|
|
Таблица 5.39 |
|
|
Варианты для задачи 5.39 |
|
|
||
|
|
|
|
Напряжение, |
|
Номер |
Напряжение |
Максимальный ток |
|
|
|
«затвор–исток» |
|
отсечки |
|
||
варианта |
стока IС max, мА |
|
|
||
|
UЗИ, В |
|
|
Uотс, В |
|
1 |
–2 |
2 |
|
4 |
|
2 |
–5 |
1,2 |
|
5 |
|
3 |
–3 |
1,3 |
|
7 |
|
4 |
–1 |
1,5 |
|
10 |
|
5 |
–1 |
2 |
|
11 |
|
6 |
–3 |
1,8 |
|
3 |
|
7 |
–4 |
2 |
|
6 |
|
8 |
–1,5 |
1,2 |
|
5 |
|
58
|
|
Окончание табл. 5.39 |
||
|
|
|
напряжение, |
|
Номер |
Напряжение |
Максимальный ток |
|
|
«затвор–исток» |
отсечки |
|
||
варианта |
стока IС max, мА |
|
||
|
UЗИ, В |
|
Uотс, В |
|
9 |
–2 |
1,3 |
8 |
|
10 |
–2 |
2,5 |
12 |
|
11 |
–5 |
1,5 |
7 |
|
12 |
–3 |
1,7 |
5 |
|
13 |
–1 |
1 |
12 |
|
14 |
–1 |
1,2 |
6 |
|
15 |
–3 |
1 |
13 |
|
16 |
–4 |
2,2 |
2 |
|
17 |
–1,5 |
1,3 |
4 |
|
18 |
–2 |
1,5 |
5 |
|
5.40. В усилительном каскаде с общим истоком, показанном на рис. 5.40, сопротивление нагрузки составляет Rн = 20 кОм. Эффектив-
ное входное сопротивление полевого транзистора равно Rвх эфф =
= 20 кОм, крутизна S = 2 мА/В. Определить коэффициент усиления каскада. Необходимые численные значения заданы в табл. 5.40.
Примечание. Методы расчета усилительных каскадов для любой схемы включения приведены в [12].
Ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Iс |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Си |
Rн |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Rз |
|
Rи |
|
Eс |
|
|
|
+ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 5.40
5.41 Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом и каналом n-типа используется в цепи усилительного каскада, изображенного на
рис. 5.41. Максимальный ток стока IС max , напряжение отсечки транзистора Uотс . Известно, что при напряжении питания EС протекает
59
ток стока IС = 1 мА. Модуль коэффициента усиления по напряжению усилителя | KУ | = 10. Определить: а) напряжение смещения «затвор– исток» UЗИ ; б) крутизну передаточной характеристики транзистора в рабочей точке S; в) сопротивление резистора в цепи истока RИ ; г) сопротивление нагрузки в цепи стока RС. Внутреннее сопротивление
транзистора считать много больше сопротивления нагрузки в цепи стока. На рабочей частоте емкостное сопротивление считать пренебрежимо малым. Необходимые численные значения заданы в табл. 5.41.
Примечание. Методы расчета усилительных каскадов для любой схемы включения приведены в [11] и [12].
|
|
|
Таблица 5.40 |
|
|
Варианты для задачи 5.40 |
|
||
|
|
|
|
|
Номер |
Эффективное |
Сопротивление |
Крутизна переда- |
|
входное |
||||
точной характери- |
||||
варианта |
сопротивление |
нагрузки Rн, кОм |
||
стики S, мА/В |
||||
|
Rвх эфф, кОм |
|
||
|
|
2 |
||
1 |
20 |
20 |
||
2 |
22 |
19 |
1 |
|
3 |
25 |
18 |
2 |
|
4 |
30 |
17 |
1,5 |
|
5 |
15 |
16 |
1,8 |
|
6 |
18 |
15 |
1 |
|
7 |
16 |
21 |
3 |
|
8 |
30 |
22 |
0,9 |
|
9 |
32 |
23 |
1,5 |
|
10 |
20 |
24 |
0,8 |
|
11 |
22 |
25 |
2 |
|
12 |
25 |
26 |
1,5 |
|
13 |
30 |
27 |
5 |
|
14 |
15 |
30 |
2 |
|
15 |
18 |
25 |
1 |
|
16 |
16 |
20 |
1,9 |
|
17 |
30 |
15 |
2 |
|
18 |
32 |
10 |
1,5 |
|
60
