Лабораторна робота № 6–2

Лабораторна робота №6-2 вивчення властивостей біполярного напівпровідникового транзистора

Мета роботи: експериментально зняти статичні характеристики напівпровідникового транзистора та визначити за ними його основні параметри.

Обладнання: лабораторна установка для зняття статичних характеристик біполярного транзистора.

Теоретичні відомості

Біполярний транзистор - триелектродний напівпровідниковий прилад, який має два взаємодіючих електронно-діркових переходи. В такому транзисторі три області напівпровідника чергуються за типом електропровідності. В залежності від порядку чергування областей розрізняють транзистори ітипів, принцип дії яких однаковий. Одну з крайніх областей транзисторної структури найбільш легованої (емітер) використовують в режимі інжекції. Проміжна область називається базою, а інша крайня область – колектором (рис. 1). Основним призначенням колектора є екстракція носіїв заряду з базової області, які інжектовані до неї емітером. Електронно-дірковий перехід між емітером та базою називається емітерним, а між базою і колектором – колекторним. На емітер для забезпечення режиму інжекції подається пряма напруга , а на колектор, який працює в режимі екстракції – зворотна напруга. Загальна точка емітерного та колекторного кіл з’єднана з базовим електродом. Таке включення транзистора носить назву схеми с загальною базою (ЗБ). Існують схеми включення транзистора с загальним емітером (ЗЕ) та загальним колектором (ЗК) (рис. 2).

Звернемо увагу, у всіх схемах включення транзистора виконується рівність . Оскільки товщина бази в транзисторі значно менше дифузійної довжини пробігу дірок вструктурі, то основна частина дірок, які інжектовані емітером, пролітають крізь базу до колекторного переходу. Дірки під дією поля колекторного переходу, якій включено в зворотному напрямку, створюють в його цепі струм, величина якого пропорційна емітерному току:

,. (1)

Коефіцієнт пропорційності називаєтьсякоефіцієнтом передачі струму емітера. Для достатньо тонкої базі, коли втрати дірок за рахунок їх рекомбінації в базі малі, коефіцієнт передачі струму може доходити до , але не більше 1 (одиниці). Транзистор являє собою керований прилад, колекторний струм якого залежить від струму емітера. Зміна струму колектора при зміні струму на емітері відбувається практично безінерційно, що дозволяє використовувати транзистор як на низьких, так і на високих частотах.

Оскільки напруга в колі колектора, який включено в зворотному напрямку, значно більша, ніж у колі емітера, який включено в прямому напрямку, а струми в цих колах практично рівні, то потужність на опорі навантаження , який включено в колекторне коло (схема із загальною базою) може бути значно більшою за потужність, що втрачається на керування струмом в колі емітера, таким чином транзистор виявляє підсилювальний ефект. Вихідним струмом биполярного транзистора можна керувати вхідним струмом: струмом емітера для схеми включення транзистора із загальною базою (ЗБ), або ж струмом базидля схеми включення транзистора із загальним емітером (ЗЕ).

Коефіцієнт передачі струму в колекторне коло:

• для схеми із ЗБ визначається величиною ,

• для схеми із ЗЕ визначається величиною , яка може приймати значення від декількох одиниць до декількох сот.

Як правило, транзистори в підсилювальному режимі працюють при малих вхідних сигналах. В цьому випадку статичні параметри транзисторів можна визначити за статичними характеристиками на лінійних ділянках їх вольт-амперних характеристик.

Основними статичними характеристиками транзистора є його вхідні та вихідні характеристики. Вхідними характеристиками транзистора є сімейство залежностей вхідного струму від вхідної напруги при декількох постійних значеннях вихідної напруги. Для схеми з ЗБ це є залежності =при=, а для схеми з ЗЕ – залежності=при=. Вихідними характеристиками транзистора є сімейство залежностей вихідного струму від вихідної напруги при декількох постійних значеннях вхідного струму. Для схеми з ЗБ це є залежності=при=, а для схеми з ЗЕ – залежності=при=.

На рис. 3 та рис. 4 наведені типові статичні характеристики транзистора при включенні його з ЗБ (рис. 3) та з ЗЕ (рис. 4). За цими характеристиками визначаються статичні параметри транзистора, якими є:

(А)	=при=– вхідний опір транзистора;	(2)
	=при=- коефіцієнт зворотного зв’язку за напругою;
(Б)	=при=- коефіцієнт передачі струму;
	=при=- вхідна провідність транзистора.

Основними параметрами, які враховуються при застосуванні транзистора є і.

На рис. 3 та рис. 4 наведена методика графічного визначення статичних параметрів транзистора. На рис. 3 при включенні транзистора з ЗБ в робочій точці А тастатичні параметри визначаються за формулами:

(А)	при ;	при ;	(3)
(Б)	при ;	при .

На рис. 4 при включенні транзистора з ЗЕ в робочій точці Б тастатичні параметри визначаються за формулами:

(А)	при ;	при ;	(4)
(Б)	при ;	при ;

Іншими важливими електричними параметрами біполярного транзистора є граничні значення його струмів та напруг, які не можна перевищувати при експлуатації цих приладів. Основними такими параметрами є:

– максимально допустимий струм колектора;

–максимально допустима напруга на колекторі;

– максимально допустима потужність, яка може бути розсіяна колектором (=);

⁰– максимальна зовнішня температура навколишнього середовища.

Граничні значення цих параметрів знаходяться в довідниковій літературі відповідно для кожного типу транзисторів.