Лаб.раб.№03.doc (1077153)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.М Г Т У им. Н.Э. Баумана.Кафедра ЭВМ и С.Исследование характеристик биполярных транзисторов.Методические указанияк лабораторной работе по курсу «Микроэлектроника и схемотехника"для студентов специальности 22.02 "Автоматизированныесистемы обработки информации и управления".Лабораторная работа №3Исследование характеристик биполярных транзисторов.МОСКВА 2003This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.ОГЛАВЛЕНИЕ1.

Теоретическая часть.1.1. Принцип действия транзистора.1.2. Модели биполярных транзисторов.1.2.1. Т-образная модель биполярного транзистора для схемы ОБ.1.2.2. Т-образная модель биполярного транзистора для схемы ОЭ.1.2.3. Модель биполярного транзистора Эберса-Молла.1.2.4. Модель биполярного транзистора Гуммеля-Пуна.1.3. Н-параметра транзистора.2. Задание.................................

................................ ................................ ............................... 12Таблица 1................................ ................................ ................................ ................................ 14Приложение 1. Параметры биполярных транзисторов в EWB.Приложение 2. Анализ схем по постоянному току в EWB.П2.1. Построение ВАХ.П2.2 Построение передаточных характеристик.Список литературы.This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.Лабораторная работа №3.Цель работы – исследование и построение вольтамперных (ВАХ) и определение h –параметров биполярных транзисторов.Продолжительность работы – 2 академических часа.1. Теоретическая часть.Для расчета рабочей точки схемы на транзисторах необходимы ВАХполупроводникового прибора. ВАХ можно взять из справочника по полупроводниковымприборам или построить их с помо щью программы Electronics WorkBench.

( EWB) Дляопределения рабочей точки необходимы две ВАХ – входная характеристика и выходнаяхарактеристика. Входная характеристика – зависимость тока базы ( I Б ) от напряжения базаэмиттер (U БЭ ) при постоянномнапряжении коллектор -эмиттер (U КЭ ) и выходнаяхарактеристика – зависимость тока коллектора ( I K ) от напряжения коллектор -эмиттер (U КЭ )при постоянном токе базы ( I Б ) .1.1.Принцип действия транзистора.Транзистор имеет два взаимодействующих p -n перехода и три внешних вывода. Взависимости от типа проводимости центрального слоя различают p-n-p и n-p-n транзисторы. Вданной работе будет использоваться p-n-p транзистор (рис. 1.1).Переход, обычно смещенный в прямом направлении, называется эмиттерным, асоответствующий слой n – типа – эмиттером.

Центральный слой называется базой. Второй p-nпереход, смещенный в обратном направлении, называется коллектором.В равновесном состоянии (напряжение смещения не подано) результирующие токи черезпереходы равны нулю. П риложим к эмиттерному переходу напряжение в прямомнаправлении. Высота потенциального барьера эмиттерного перехода понизится и возрастетдиффузионный поток дырок из эмиттера в базу (потоком электронов из базы в эмиттер можнопренебречь т.к.

он мал).KTНа коллекторный переход подается достаточно большое U K >> φ T =отрицательноеqсмещение, в результате чего потенциальный барьер у коллекторного перехода сильновозрастает. При этом диффузия дырок из коллектора в базу отсутствует. Ток коллектораThis document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.образован потоком неосновных носителей заряда дырок из базовой области, pn и электроновиз коллекторной области, np. (рис. 1.2).У биполярного транзистора можно выдел ить четыре этапа переноса носителей заряда отэмиттера к коллектору:• инжекция электронов из эмиттера в базу;• диффузия и дрейф электронов в области базы;• рекомбинация электронов в области базы, в результате чего появляется ток базы;• экстракция электронов в области коллектора.миттерный переход (разомкнутьЕсли исключи ть инжекцию дырок в базу через ээмиттерную цепь, IЭ = 0), то через коллекторный p-n переход будет протекать только тепловойток I Ko .

При I Э > 0; дырки, инжектированные в базу из эмиттера, диффу ндируют по объемубазы, и часть их достигает коллекторного перехода, электрическое поле которого являетсяускоряющим для дырок базовой области, и общий поток дырок через коллекторный переходвозрастает.Таким образом, величина тока протекающего через колл екторный переход зависит отвеличины тока протекающего через эмиттерный переход. Для того, чтобы большая частьинжектированных в базу дырок достигала коллекторного перехода, толщину базы W втранзисторе делают значительно меньше диффузионной длины свободно го пробега дырок Lp,а площадь коллекторного перехода больше площади эмиттера.

Однако часть дырок успеваетрекомбинировать внутри базы, образуя ток базы:(1.1.1)IЭ = IK + IБ ,Связь между приращениями эмиттерного и коллекторного токов характеризуетсякоэффициентом передачи тока:ΔI KdIα = K =при U K = CONST .(1.1.2)dI Э Δ I ЭТак выглядит в основных чертах механизм управления коллекторным током с помощьютока через эмиттерный переход. Но в транзисторе наблюдается и обратно е явление : влияниеколлекторного напряжения на напряжение эмиттерного перехода.Это влияние называется обратной связью по напряжению и учитывается с помощьюкоэффициента обратной связи по напряжениюdU Эα ЭК =при I Э = CONST .dU KОбратная связь по напряжению возникает из – за эффекта модуляции толщины базы,причина которого состоит в том, что при увеличении коллекторного напряжения расширяетсяколлекторный переход, сосредоточенный в области базы, а следовательно уменьшаетсятолщина базы.This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.Изменение толщины влияет на распределение дырок вдоль базы, вызывая увеличениеконцентрации дырок у эмиттерного перехода, что равносильно увеличению напряжениясмещения на нем.Эффект модуляции толщины базы приводит к увеличению выходной проводимости иизменению коэффициента передачи эмиттерного тока.Различают три схемы включения транзистора с общей базой (ОБ), с общим эмиттером(ОЭ) и с общим коллектором (ОК).

(рис. 1.3)Характеристики и параметры для разных схем включения различны. Наибольшеераспространение получили усилители с общим эмиттером и с общей базой.При включении с ОБ входным параметром является ток эмиттера, а выходным ток коллектора.(1.1.3)IK = α * IЭ + IK0 ,где IKo - тепловой ток коллекторного перехода при IЭ = 0,oα - коэффициент передачи по току схеме с ОБ.Семейство коллекторных (входных) характеристик транзистора I K=f (U K) при I Э=constпредставлены на рис. 1.4.На характеристиках видны два резко различных режима работы транзистора : активныйрежим, соответствующий U K<0 и режим насыщения при U K>0 (второй квадрант). Активныйрежим описывается уравнением ( 1.3.1), из которого видно, что коллекторный ток не зависитот напряжения.Семейство входных характеристик с ОБ описывается уравнением (2) представлено нарисунке 1.5.φ *β *I(1.1.4)U Э = Т /N Э ,I Э0I Э0.где I Э/ 0 =1 - α N *α IThis document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.IЭо- тепловой ток эмиттерного перехода при IK=0;α N , α I - коэффициенты передачи эмиттерного тока соответственно при нормальном иинверсном включении тран зистора, т.е.

, когда эмиттерный переходсмещен в обратном, а коллекторный в прямом направлении.Семейство входных характеристик располагается довольно плотным “пучком” исмещается очень незначительно с ростом UK.Для схемы с общим эмиттером (рис. 1.3,б) входным параметром является ток базы.Выходное напряжение U KЭ складывается из напряжений на обоих p-n-переходах и,следовательно, при одном и том же токе будет больше, чем в схеме ОБ на величину UЭБ .В связи с этим характеристики схемы с ОЭ отличаются от характеристик схемы с ОБв следующем :ooooКривые коллекторного семейства (рис. 1. 6) не пересекают ось координат иполностью расположены в первом квадранте , сдвигаясь по оси напряжений навеличину UЭБ .Кривые выходных характеристик имеют гораздо больший н аклон и заметносгущаются при больших токах базы.Ток I Ko* при оборванной базе (I Б=0) на много больше тока I Ko при оборванномэмиттере (IЭ=0) и зависит от выходного напряжения.Входной ток I Б может иметь не только положительную, но и небольшуюотрицательную величину (-IKo).This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.На рисунке 1.7 представлены входные характеристики транзистора по схеме с ОЭ.В отличие от характеристик с ОБ , входные характеристики в схеме с ОЭ сдвинуты внизна величину I Ko.

Кроме того, они более линейны, чем при включении с ОБ.ВС ростомколлекторного напряжения кривые сдвигаются в сторону больших напряжений.Аналитическое выражение для входных вольт – амперных характеристик схемы ОЭлегко получить из уравнений (1) и (3).α1(1.1.5)Ik =* Iб + IK0 *1- α1- αα1= 1 + β , где β =Но- коэффициент передачи тока базы в схеме ОЭ, тогда:1- α1- αI K = β * I Б + I K 0 * (1 + β ) = β * I Б + I K 0 ,(1.1.6)где I K 0 = (1 + β ) * I K 0 .Минимальное значение коллекторного тока I K = I K 0 п получается приI Б = - I K 0 , то есть I K = β * (- I K 0 ) + (1 + β ) * I K 0 = I K 0 .Следовательно, в диапазоне отI Б = - I K 0 доI Б = 0 транзистор управляетсяотрицательным входным током.1.2.

Модели биполярных транзисторов.1.2.1. Т-образная модель биполярного транзистора для схемы ОБ.На р ис. 1.2.1. приведена простейшая Т -образная модель, основанная на физическихпроцессах протекающих в транзисторе.условные обозначения на рис. 1.2.2:rЭ - сопротивление прямо-смещенного перехода эмиттер-база;This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.rБ - объемное сопротивление области базы;rK - сопротивление обратно-смещенного перехода коллектор-база;C K - емкость обратно-смещенного перехода коллектор-база;α - см.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лабораторной работы