Лабораторная работа № 3

Транзистор в схеме с общей базой

Цели работы:

1. Ознакомиться с реальными характеристиками и параметрами низкочастотного транзистора малой мощности, включенного по схеме с общей базой.

2. Определить h-параметры.

3. Проанализировать работу транзистора в усилительном каскаде.

1. Краткие теоретические сведения

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными (p–n) переходами и тремя или более выводами, предназначенный для усиления тока, напряжения или мощности. Основа работы транзистора – это взаимодействие двух p–n-переходов. При этом ток одного может управлять током другого. Суть управления заключается в том, что носители заряда, инжектируемые через прямосмещенный переход, доходят до обратносмещенного перехода и изменяют его ток.

Технологическим основанием биполярного транзистора служит пластина полупроводника, называемая базой. С двух сторон в нее вплавлена примесь, создающая области с проводимостью, отличной от проводимости базы. У транзисторов n–p–n-типа база обладает дырочной проводимостью, а крайние области – электронной. Транзисторы p–n–p-типа имеют обратную структуру. Примыкающие к базе области чаще всего делают неодинаковыми.

Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером, а соответствующий ей электронно-дырочный переход – эмиттерным.

Область транзистора, основным назначением которой является экстракция носителей из базы, называют коллектором, а соответствующий ей электронно-дырочный переход – коллекторным.

В процессе работы транзистора носители заряда, инжектированные в базу (не основные для нее), перемещаются от эмиттера к коллектору за счет разности концентраций (диффузионные транзисторы). В базе они частично рекомбинируют с основными носителями. Следовательно, для эффективной работы транзистора база должна иметь малую толщину и минимальную степень легирования. Иногда для ускорения процессов переноса в базу путем неравномерного легирования «встраивается» электрическое поле, которое к силам диффузии добавляет электрические силы (дрейфовые транзисторы). Если на коллекторный переход подать обратное напряжение, то из-за низкого легирования базы область коллекторного перехода, обедненная свободными носителями, расширяется в сторону базовой области, что приводит к уменьшению ее ширины (эффект Эрли).

При использовании транзистора в радиотехнических устройствах на его переходы подают внешние напряжения (рис. 3.1). В зависимости от полярности этих напряжений каждый из переходов может быть смещен либо в прямом (открыт), либо в обратном (закрыт) направлении. Соответственно получают четыре режима работы транзистора:

 режим отсечки – оба перехода закрыты;

 режим насыщения – оба перехода открыты;

 активный режим – эмиттерный переход частично открыт, а коллекторный закрыт;

 инверсный (обратный активному) режим – коллекторный переход открыт, а эмиттерный закрыт.

Режимы осечки, насыщения и инверсный используются как переключающие и импульсные. Активный режим характерен для работы транзистора в усилителях и генераторах.

Имеются три основные схемы подключения транзисторов, различающиеся характеристиками и параметрами.

Рис. 3.1. Схема включения транзистора

с общей базой

Схема с общей базой (ОБ): сигнал подается на эмиттер относительно базы, снимается с коллектора относительно базы; используется для усилителей напряжения (рис. 3.1).

Схема с общим эмиттером (ОЭ): сигнал подается на базу относительно эмиттера, снимается с коллектора относительно эмиттера; используется для усилителей тока и мощности.

Схема с общим коллектором (ОК): сигнал подается на базу относительно коллектора, снимается с эмиттера относительно коллектора; используется в устройствах согласования и повторителях.

Транзисторы классифицируются по исходному материалу, рассеиваемой мощности, диапазону рабочих частот, принципу действия. В зависимости от исходного материала их делят на две группы: германиевые (Ge) и кремниевые (Si). Германиевые транзисторы работают в интервале температур от –60 до +78...85 °C, кремниевые – от –60 до +120...150 °C. По диапазону рабочих частот их делят на транзисторы низких, средних и высоких частот, по мощности – на транзисторы малой, средней и большой мощности.

Транзисторы малой мощности подразделяются на шесть групп: усилители низких и высоких частот, малошумящие усилители, переключатели насыщенные, ненасыщенные и малотоковые (прерыватели).

Транзисторы большой мощности подразделяются на три группы: усилительные, генераторные, переключательные.