Контрольные вопросы

1. Схема и методика снятия статических характеристик транзистора для схемы ОБ.

2. Входные и выходные характеристики транзистора, включенные по схеме с ОБ.

3. Что общего у полевого транзистора с биполярным транзистором, электронной лампой?

4. Схема и методика исследования вольт-амперных характеристик транзистора для схемы ОЭ.

5. Входные и выходные характеристики для схемы включения с ОЭ.

6. Опишите устройство полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

7. Схема для исследования нагрузочной характеристики транзистора. Описать методику её снятия и нарисовать вид нагрузочной характеристики для схемы с ОЭ.

8. Перечислить статические h-параметры транзистора и описать методику их определения по вольтамперным характеристиками.

9. Чем определяется толщина канала в полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом.

10. Объяснить методику и схему измерения входной ВАХ биполярного транзистора, с помощью амперметра-вольтметра.

11. Объяснить методику и схему измерения входной ВАХ биполярного транзистора с помощью осциллографа в режиме характериографа.

12. Объясните причину насыщения в стоковой характеристике полевого транзистора.

13. Объяснить методику и схему измерения выходной ВАХ биполярного транзистора с помощью амперметра-вольтметра.

14. Объяснить методику и схему измерения выходной ВАХ биполярного транзистора с помощью осциллографа в режиме характериографа.

15. Как зависит вид стоковой характеристики от напряжения на затворе?

16. Объяснить методику и схему измерения частотных характеристик передаточных параметров биполярного транзистора с помощью амперметра.

17. Объяснить методику и схему измерения частотных характеристик передаточных параметров биполярного транзистора с помощью измерителя диаграмм Боде.

18. В чем отличие полевых транзисторов с изолированным затвором? Что физически означает изолированный затвор?

19. Объяснить методику и схему измерения входной ВАХ биполярного транзистора, с помощью амперметра-вольтметра.

20. Объяснить методику и схему измерения входной ВАХ биполярного транзистора с помощью осциллографа в режиме характериографа.

21. Опишите устройство и работу полевого транзистора с встроенным каналом.

22. Объяснить методику и схему измерения выходной ВАХ биполярного транзистора с помощью амперметра-вольтметра.

23. Объяснить методику и схему измерения выходной ВАХ биполярного транзистора с помощью осциллографа в режиме характериографа.

24. Опишите устройство и работу транзистора с индуцированным каналом.

25. Объяснить методику и схему измерения частотных характеристик передаточных параметров биполярного транзистора с помощью амперметра.

26. Как возникает инверсия типа проводимости?

Ответы на контрольные вопросы

1.Для снятия статических характеристик транзистора с ОБ используется измерительная схема (рис.1.5). Эмиттер питается от регулируемого источника тока Iэ (отрицательной полярности), а на коллектор напряжение подается от регулируемого источника напряжения U_к, причем напряжение должно регулироваться в диапазоне от –1В до +10В, т.к. падающая часть выходной характеристики (режим насыщения транзистора), заходит в область отрицательных коллекторных напряжений (рис.4б).

рис.4б

2.Входной характеристикой для схемы с ОБ является зависимость напряжения U_эб от входного тока I_э при фиксированном U_кб (рис.1.4а). Эта характеристика подобна обычной  характеристике полупроводникового диода смещенного в прямом направлении. При подаче положительного коллекторного напряжения U_кб>0 характеристика смещается влево. Это свидетельствует о наличии в транзисторе внутренней обратной связи, возникающей по ряду причин. Например, увеличение коллекторного напряжения вызывает уменьшение толщины базы, из-за чего увеличивается градиент концентрации основных носителей, что вызывает увеличение тока эмиттера и веерообразное смещение входных характеристик влево.

Выходная характеристика для схемы с ОБ (рис.1.4б) выражает зависимость тока коллектора I_к =f₂(U_кб) при заданных входных токах I_э. Как видно из рис.1.4б при U_кб=0 ток коллектора I_к  0, т.к. основные носители области эмиттера, инжектированные в базу, дрейфуют через коллекторный p-n-переход в область коллектора. Ток коллектора I_к (ток неосновных носителей) исчезает (обращается в ноль) только при некотором напряжение обратной полярности (при прямом смещении коллекторного перехода).

Незначительный наклон выходных характеристик указывает на высокое омическое сопротивление коллекторного перехода в закрытом  состоянии, достигающий десятков и даже сотен кОм.

рис.1.4б

3.Эксплуатационные параметры транзисторов. Транзисторы харак теризуются эксплуатационными параметрами, предельные значе ния которых указывают на возможности их практического применения. При работе в качестве усилительных приборов используются рабочие области характеристик биполярных и полевых транзисторов, показанные на рис. 1.23 и 1.24 соот ветственно.

К основным эксплуатационным параметрам относятся:

Максимально допустимый выходной ток, обозначаемый для биполярных транзисторов как I_Кmах. Превышение I_Кmаxприводит к тепловому пробою коллекторного перехода и выходу транзистора из строя. Для полевых транзисторов этот ток обозначается I_Cmаx. Он ограничивается максимально допустимой мощностью, рассеи ваемой стоком транзистора.

   

                      Рисунок 1.23                                    Рисунок 1.24

Максимально допустимое напряжение между выходными элект родами: U_КЭ max для биполярных транзисторов U_СИ maxполевых транзисторов. Это напряжение определяется значениями пробивного напряжения коллекторного перехода биполярных транзисторов и пробивного напряжения участка «сток — затвор» полевых транзисторов.

Максимально допустимая мощность, рассеиваемая выходным электродом транзистора. В биполярном транзисторе это мощ ность Р_К mах, рассеиваемая коллектором и бесполезно расходуемая на нагревание транзистора. В случае ПТ это мощность Р_C mах, рассеиваемая стоком транзистора.

У биполярных транзисторов при недостаточном теплоотводе разогрев коллекторного перехода приводит к резкому увеличению I_к. Процесс имеет лавинообразный характер и транзистор необратимо выходит из строя. Влияние температуры на основные характеристики БТ иллюстрируют рис. 1.25, а, б. Здесь сплош ными линиями показаны характеристики, соответствующие нор мальной температуре (+ 20° С), а штриховыми — повышенной температуре (+ 60° С).

  

  

                                      Рисунок 1.25

С ростом температуры входная характеристика сдвигается влево и уменьшается входное сопротивление БТ. При повы­шении температуры наблюдается смещение выходных характе ристик БТ вверх, как показано на рис. 1.25, б. В этом случае наблюдается уменьшение выходного сопротивления БТ, что можно заметить по изменению наклона выходных характеристик. Особенно сильно зависит от температуры неуправляемый ток коллектора. Он возрастает примерно вдвое при повышении температуры на 10° С.

При повышении температуры окружающей среды мощность Р_К mах уменьшается, поэтому БТ нуждаются в схемах температур ной стабилизации режима. Полевые транзисторы имеют заметные преимущества по температурной стабильности при сравнении с БТ. Следует отметить, что влияние температуры отличается от наблюдаемого в БТ и проявляется по-разному у ПТ разных структур. У транзисторов с p-n переходом с ростом температуры уменьшается контактная разность потенциалов U_к, что способст вует увеличению I_с. Одновременно с повышением температуры уменьшается подвижность носителей в канале, что способствует уменьшению I_с.

При определенном напряжении U_зи влияние изменения кон тактной разности потенциалов и изменения подвижности носи­телей в канале на I_с оказывается одинаковым. В этом случае у ПТ с p-n переходом наблюдается точка температурной стабильности тока стока. Здесь                                      U_3т = U_ЗИотс — (0,5...0,9) В. Указанное свойство ПТ с p-nпереходом иллюстрирует рис. 16.26. У МДП транзисто ров p-n переход «подложка — канал» оказывает меньшее управ­ляющее действие на I_с. Под действием температуры меняется U_ЗИ, изменяются подвижность носителей в канале и концентрация носителей за счет ионизации поверхностных уровней. Эти явления обусловливают наличие точек температурной стабильности I_с у МДП транзисторов: U_3т= U_{ЗИ пор} +(0,8...2,4) В. У полевых тран зисторов с p-n переходом наблюдается резкое изменение входной характеристики при изменении температуры:      I_З = I_З0 [exp (q_eU_ЗИ / kT) – 1].              

При отрицательных температурах значение I₃ очень мало и практически не меняется. Это объясняется наличием линейного сопротивления утечки между выводами прибора.

4На рис.1.7 приведена принципиальная схема стенда для снятия вольт-амперных характеристик  транзистора, включенного с ОЭ. Входная  цепь (цепь базы) питается от регулируемого источника тока I положительной полярности, которой поддерживает заданной ток базы. Величина тока базы I_б измеряется миллиамперметром РА1. Напряжение между эмиттером и базой U_бэ измеряется внешним вольтметром. Напряжение на коллекторе устанавливается от регулируемого источника напряжения Е_к. Напряжение коллектора U_кэ измеряется с помощью внешнего вольтметра. Для измерения коллекторного тока I_к служит миллиамперметр РА2.

Рис. 1.7

5Входная и выходная характеристики транзистора с ОЭ несколько отличаются от характеристик транзистора с ОБ (см. рис.1.6).

Входной характеристикой транзистора, включенного по схеме с ОЭ, является зависимость напряжения U_бэ от входного тока I_б, U_бэ =₁(I_б) при заданном напряжении U_кэ. Совокупность таких зависимостей называется семейством входных характеристик транзистора (рис.6 б). При U_кэ =0 тепловой ток I_к0 в цепи коллектора отсутствует и зависимостьU_бэ =₁(I_б)  соответствует ВАХ эмиттерного р-n–перехода,  включенного в прямом направлении. При U_кэ>0 в цепи коллектора появляется ток-I_к0, направленный навстречу току I_б. Для компенсации этого тока в цепи базы нужно создать ток I_б=I_к0, приложив соответствующее напряжение U_бэ.  Это приводит к смещению входной характеристики вправо вниз.

Выходной характеристикой транзистора по схеме с ОЭ считывается зависимость I_к =₂(U_кэ) при заданном токе I_б (рис.1.6в). Если U_бэ=0, в цепи коллектора протекает только тепловой ток, так как в этом случае инжекция дырок из эмиттера в базу (для p-n-p-транзистора I_к0 = I_б) или инжекция электронов из эмиттера в базу (для n-p-n–транзистора) отсутствует. При U_кэ=0 ток в цепи коллектора не проходит, это объясняется тем, что напряжение U_бэ  и U_кэ направлены встречно друг другу, т.е. потенциал коллектора выше потенциала базы и коллекторный переход оказывается при этом закрыт. Поэтому выходные характеристики не пересекают ось ординат.\

6