1.9. Вопросы для самопроверки

1. Какое основное назначение транзистора?

2. Чем отличаются транзисторы типа n-p-n от транзисторов типа p-n-p?

3. Какой вид имеют входные и выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме ОЭ?

4. Как изменяется вид входных и выходных характеристик транзистора при повышении температуры окружающей среды?

5. Назовите основные схемы включения транзистора.

6. Какая схема включения транзистора имеет наибольшее распространение и почему?

7. Какая система параметров получила наибольшее применение для транзистора как четырёхполюсника?

8. Объясните выпрямляющее действие p-n перехода.

9. Объясните принцип действия биполярного транзистора.

10. Что называют коэффициентом передачи по току в схеме ОБ и в схеме ОЭ?

11. Перечислите основные физические параметры биполярного транзистора.

12. Объясните входные и выходные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ. Покажите, как по ним определяются h-параметры?

13. Приведите формулы, связывающие основные физические параметры с h-параметрами транзистора?

14. Какое аналитическое выражение, физический смысл и размерность имеют h-параметры транзистора?

15. В чём состоит практическая ценность эквивалентной схемы транзистора?

16. Почему h-параметры и эквивалентная схема транзистора справедливы только для малых сигналов?

2. Лабораторная работа № 2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

2.1. Цель работы

Целью лабораторной работы является:

- изучить основные характеристики диодов, транзисторов и стабилитронов;

- освоить методику измерения основных параметров маломощных транзисторов, полупроводниковых диодов и стабилитронов;

- определить работоспособность полупроводниковых приборов по результатам проведенных измерений.

2.2. Указания по подготовке к лабораторной работе

1. Ознакомиться с графиком выполнения лабораторной работы и сдачи отчета.

2. Повторить следующие вопросы, изученные в курсе "Электротехнические материалы": электропроводность примесных полупроводников; электрические процессы в p-n-переходе; полупроводниковые диоды. Краткое изложение, указанных вопросов приведено в разделе 3.

3. Изучить необходимый теоретический материал (см. список рекомендуемой литературы и раздел 3 данного методического указания).

4. Подготовиться к ответам на вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы.

5. Подготовить таблицы для снятия экспериментальных характеристик. Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы.

2.3. Основные теоретические сведения

2.3.1. Выпрямительные диоды и стабилитроны

Выпрямительный диод – полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от исходного полупроводникового материала выпрямительные диоды подразделяются на германиевые и кремниевые. Последние получили наибольшее распространение, поскольку имеют во много раз меньшие обратные токи и бóльшие обратные напряжения. Допустимый диапазон рабочих температур для германиевых диодов составляет -60 ÷ +70 ⁰С, для кремниевых – -60 ÷ +150 ⁰С. Германиевые диоды целесообразно применять при низких напряжениях, так как при одинаковых токах падение напряжения на германиевом диоде, включенном в обратном направлении, меньше, чем на кремниевом. Для силовых (большой мощности) выпрямительных диодов проблематичным является отвод тепла, поэтому для эффективного охлаждения разрабатывают специальные конструкции таких диодов и методы охлаждения (воздушное, жидкостное и т.д.).

Технические характеристики выпрямительных диодов

1. Прямое напряжение при заданном прямом токе.

2. Обратный ток при заданном обратном напряжении.

3. Максимально допустимый прямой ток .

4. Максимально допустимое обратное напряжение .

Параллельное и последовательное соединение выпрямительных диодов

В ряде практических случаев применяют групповое включение выпрямительных диодов. Для получения более высокого обратного напряжения применяют последовательное соединение диодов. При этом через диоды протекает одинаковый обратный ток , однако из-за неидентичности обратных ветвей ВАХ диодов обратное напряжение будет распределено между ними неравномерно (рис. 2.1,а), что может привести к пробою. Для устранения неравномерного распределения обратного напряжения между диодами их шунтируют сопротивлениями кОм (рис. 2.1,б).

Рис. 2.1. Последовательное соединение диодов: а – обратные ветви их ВАХ; б – выравнивание обратных напряжений

Для увеличения прямого тока применяют параллельное включение диодов. При этом из-за неидентичности прямых ветвей ВАХ диодов токи в параллельных ветвях будут распределены неравномерно, что может привести к перегреву (рис. 2.2, а). Для выравнивания токов в каждую ветвь последовательно с диодом включают добавочное сопротивление величиной от единиц до десятков Ом (рис. 2.2,б). Для выравнивания токов в параллельные ветви могут быть включены и дроссели.

Рис. 2.2. Параллельное соединение диодов: а – прямые ветви их ВАХ; б – выравнивание токов

Стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области обратимого электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения. ВАХ стабилитрона приведена на рис. 2.3. На ВАХ стабилитрона имеется участок со слабой зависимостью напряжения от проходящего тока (участок аб), т.е. в области пробоя напряжение на стабилитроне остается практически неизменным при больших изменениях тока. В качестве исходного материала при изготовлении стабилитронов используют кремний, что связано с необходимостью получения малых значений (точкаа на рис. 2.3). На рис. 2.4 приведена схема простейшего стабилизатора напряжения параметрического типа на одном стабилитроне. При увеличении входного напряжения возрастает ток в цепи. Избыточное входное напряжение падает на резисторе, а напряжениена сопротивлении нагрузки, равное напряжению стабилизации, практически не изменяется (нагрузка подключена параллельно стабилитрону, поэтому). При изменении сопротивленияи неизменном входном напряжении ток, проходящий через сопротивление, остается постоянным, но меняется распределение токов между стабилитроном и нагрузкой, а напряжениепо-прежнему сохраняется неизменным.

Рис. 2.3. ВАХ и условное обозначение стабилитрона	Рис. 2.4. Простейший параметрический стабилизатор

Напряжение стабилизации стабилитронов лежит в пределах 1 ÷ 1000 В и зависит от толщины запирающего слоя p-n-перехода. Стабилитроны допускают последовательное включение, при этом общее напряжение стабилизации равно сумме напряжений стабилитронов: . Параллельное соединение стабилитронов недопустимо, так как из всех параллельно соединенных стабилитронов ток будет только в одном, имеющем наименьшее напряжение стабилизации. Конструктивное исполнение стабилитронов аналогично выпрямительным диодам. Стабилизацию напряжения можно также получить с помощью диода, включенного в прямом направлении. Кремниевые диоды с высокой концентрацией примеси в области базы, предназначенные для этой цели, называютстабисторами. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является мéньшее напряжение стабилизации (0,3 ÷ 1 В).