Лабораторная работа № 3 исследование работы биполярного транзистора

Цель работы: испытание слоев и выпрямительного действия биполярных транзисторов. Распределение тока в транзисторе и управляющий эффект базы, характеристики транзистора

Задание к работе:

К работе допущен:

Работу выполнил:

Работу защитил:

Введение

Биполярный транзистор – электронный прибор, содержащий три полупроводниковые области с чередующимися типами проводимости: n-p-n или p-n-p, которые называются соответственно эмиттером (Э), базой (Б) и коллектором (К). Эти области разделены p-n переходами – эмиттерный (ЭП), и коллекторный (КП. Структура и условное обозначение транзисторов приведены на рис.3.1.

В зависимости от того, какой вывод транзистора – эмиттер, база или коллектор – является общим для входной и выходной цепи транзисторов, применяются три схемы включения: схема с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ), и общим коллектором (ОК).

В данной лабораторной работе исследуется транзистор типа n-p-n, включенный в схему с общим эмиттером (рис.3.2):

Разберем работу п-р-п транзистора:

Под воздействием прямого напряжения электрон попадает в базу из эмиттера – инжекция. Это называется прямо смещенный эмиттерный переход. В это же время происходит инжекция дырок из Б в Э, но т.к. Nб<<Nэ, то этим можно пренебречь. Электроны образуют эмиттерный ток Iэ.

Часть электронов инжектированных эмиттером, будет рекомбинировать в базе с дырками, образуя ток базы , но т.к. Nб<<Nэ, то очень мал. Подавляющая часть электронов доходит до коллекторного перехода, который смещен в обратном направлении, и там захватывается электрическим полем перехода и перебрасывается в квазинейтральную область коллектора (экстракция электронов), образуя коллекторный ток . Эффективность перемещения электронов через базу учитывается коэффициентом передачи тока эмиттера

(3.1)

где - статический коэффициент передачи тока Э:

Через запертый коллекторный переход будет создаваться обратный ток базы , образованный потоком дырок из коллектора в базу, под действием прямого (для дырок) напряжения, таким образом:

; ; .

Так как , следовательно (3.2)

Запишем первый закон Киргофа для точки соединения эмитте­ра, базы и коллектора:

где - динамический коэффициент передачи тока,

(3.3)

Из выражений 3.2 и 3.3 следует, что транзистор - управляемый элемент, т.к. значение выходного тока зависит от значений входных токов: и

Для расчета и анализа применения транзистора в качестве уси­лительного или переключающего элемента пользуются входными и выходными характеристиками транзистора. Входная характеристика транзистора - это зависимость между током и напряжением во вход­ной цепи (рис. 3.3):

- ток цепи базы; - напряжение «база эмиттер»; - напряжение «коллектор - эмиттер».

Выходная характеристика транзистора - это зависимость между током и напряжением в выходной цепи (рис. 3.4):

при - соnst,

где - ток цепи коллектора; - ток цепи базы.

Для снятия входных и выходных характеристик транзистора служит схема (рис. 3.4):

где Ек - источники постоянных напряжений;

, - вольтметры;

, - миллиамперметры;

VT1 - исследуемый транзистор.

Пользуясь графиками входных и выходных характеристик, можно определить h - параметры транзистора:

- входное сопротивление - [Ом]:

при

где - величина изменения напряжения ;

- величина изменения тока базы, зависящая от ;

- коэффициент обратной связи по напряжению – h_ос:

при

где - величина изменения напряжения ,

- коэффициент передачи по току (усиление по току) - :

при =const,

где - величина изменения тока;

- величина изменения тока зависимая от ;

- выходная проводимость -

при