№ 60 (1107945)

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

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М. В. ЛомоносоваФизический факультеткафедра общей физики и физики конденсированного состоянияМетодическая разработкапо общему физическому практикумуЛаб. работа № 60ИЗУЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКБИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРАРаботу поставил доцент Антипов С.Д.Москва 2012 г.Подготовил методическое пособие к изданию доц. Авксентьев Ю.И.3ИЗУЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКБИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА1.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БИПОЛЯРНОГОТРАНЗИСТОРА (БПТ)БПТ состоит из трех областей, которые образуют два р-n перехода. Одна изкрайних областей вместе с выводом носит название эмиттера (Э), другая крайняяобласть вместе с выводом называется коллектором (К), а средняя область вместе свыводом - базой (Б). Происхождение названия областей соответствует ихфункциональным действиям при приложении внешних напряжений к БПТПоскольку средняя область является основной, управляющей областью, основой дляпостроения двух n-р переходов, она названа базой (называют ее также"основанием", "основным электродом", "управляющим электродом").Транзисторы бывают типа р-n-р и n-p-n.

Рассмотрим схему транзистора p-n-р.Нижняя р-область (рис.1), примыкающая к базе, является в схеме источникомносителей тока. Она инжектирует подвижные заряды в базу, поэтому называют ееэмиттером.Инжекцией называется введение носителей тока в область, где они являютсянеосновными носителями. В случае БПТ типа р-n-р эмиттер инжектирует в базу дырки,где они оказываются неосновными носителями. Верхняя р-область, примыкающая кбазе, в схеме "собирает" носители заряда, вышедшие из эмиттера, поэтому этаобласть получила название коллектора.Переход между эмиттером и базой (p-n-переход) называется эмиттернымпереходом.

Переход между базой и коллектором (n-р переход) называетсяколлекторным переходом (см.рис.1).Режим работы транзистора, его функциональные свойства определяются4соотношениями потенциалов на его электродах, а также схемой включения егоэлектродов.Рассмотрим обычный режим транзистора, когда он работает в качестве усилителя.Усиление определяется как процесс, при котором небольшой ток или напряжениеуправляет большим током или напряжением. В идеальном случае на выходетранзистора будет получен сигнал тока или напряжения, воспроизводящий формуменьшего входного сигнала тока или напряжения, но превосходящий его поамплитуде.При включении БПТ в электрическую схему два его электрода служат длявведения входного сигнала и два электрода - для выведения выходного сигнала.Поскольку БПТ имеет три электрода, то один из них обязательно используетсядважды и оказывается общим для входных и выходных цепей.

Когда общим длявхода и выхода является эмиттер (база, коллектор), такая схема носит название схемыс общим эмиттером - ОЭ (с общей базой - ОБ, с общим коллектором – ОК ).Рассмотрим схему с ОЭ. Она находит широкое применение, так какхарактеризуется большим коэффициентом усиления по току и по напряжению. Вэтой схеме включения:а) к эмиттерному р-n переходу напряжение источника питания подается в прямомнаправлении, а к коллекторному n-р переходу - в обратном направлении, т.е. цепибаза-эмиттер и база-коллектор работают как диоды, диод база-эмиттер открыт и диодбаза-коллектор смещен в обратном направлении (рис.2, а,б);б) коллектор имеет более отрицательный потенциал, чем база и эмиттер, а базаимеет немного более отрицательный потенциал, чем эмиттер (рис.2, а,б). Для БПТтипа n-p-n полярность источников питания противоположна.

Для таких транзисторовколлектор положителен как относительно базы, так и относительно эмиттера, а базаимеет небольшой положительный потенциал относительно эмиттера.Ток базы I  , ток в цепи коллектора IK и ток в цепи эмиттера IЭ подчиняются 1-му5закону Кирхгофа:IЭ = Iб + IК .Из опыта известно, что приращение токаIK прямо пропорциональноприращению тока IБ, т.е.IК = Iб ,где  - коэффициент пропорциональности, его называют коэффициентомусиления по току БПТ, включенного в схеме с ОЭ.Рассмотрим физические процессы, происходящие в БПТ типа р-n-р,включенном в схеме с ОЭ.К эмиттерному р-n переходу напряжение E1 подается в прямом направлении.Это означает, что под влиянием приложенного напряжения E1 потенциальныйбарьер на границе р-n перехода уменьшается и начинается движение дырок изэмиттера в базу, а электронов - из базы в эмиттер, т.е.

через эмиттерный переходначинает протекать ток. Желательно добиться максимального перехода дырок изэмиттера на базу, а обратный переход электронов из базы на эмиттер свести кминимуму. Для такой односторонней инжекции дырок в базу концентрациюдырок в эмиттере делают в I02- I03 раз больше концентрации электронов в базе.Поэтому встречный поток электронов из базы в эмиттер можно не учитывать ипереход дырок из эмиттера в базу создает ток эмиттера Iэ, т.е. Iэ  Iдырок. Приэтом уменьшение количества дырок в эмиттере компенсируется уходом из негово внешнюю цепь такого же количества электронов.Так как коллекторный переход включен в обратном направлении,сопротивление его значительно превышает сопротивление материала базы.Поэтому падение напряжения на базе оказывается пренебрежимо малым. Этоозначает практически полное отсутствие электрического поля в базе.Следовательно, дырки, вышедшие в базу из эмиттера, далее перемещаются по базелишь за счет диффузии.

Если ширина базы w мала по сравнению со средней длинойпробега дырки до места ее рекомбинации lQ, то большая часть дырок достигаетколлекторного перехода. Обычно это условие в БПТ всегда выполняется. Так, в GeI0  (0,3-0,5) мм, и чтобы уменьшить вероятность рекомбинации дырок, толщинабазы берется не более 0,25 мм.Вблизи коллекторного перехода, включенного в обратном направлении, потокдырок попадает под действие захватывающего их электрического поля. Это полевызывает быстрый дрейф дырок через коллекторный переход в область коллектора,где дырки становятся основными носителями и беспрепятственно доходят до выводаколлектора. В месте контакта коллекторной области с металлическим выводом этидырки рекомбинируют с поступающими из внешней цепи свободными электронамии тем самым обеспечивают протекание тока IK в цепи коллектора.Следует отметить, что не все дырки, прошедшие через эмиттерный переход,доходят до коллекторного перехода.

Часть дырок, вошедших в базу иперемещающихся по ней, все же успевает рекомбинировать с электронами.6Рекомбинация дырок в базе вызывает соответствующий приток электронов побазовому выводу от источника питания E1 и следовательно, появление тока базы Iб.Поэтому коллекторный ток IK оказывается меньше эмиттерного тока Iэ на величинуIб, т.е.Iк = Iэ - Iб.В электронной технике напряжения обычно измеряют относительно общейточки для входных и выходных цепей. Поскольку в схеме с ОЭ общей точкойявляется эмиттер, то все напряжения рассматриваются относительно эмиттера(см.рис.2).Обычно напряжение между базой и эмиттером обозначают Uбэ (см.

рис.2), анапряжение между коллектором и эмиттером – UКЭ.2. ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ(входные и выходные) БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА ВСХЕМЕ С 0ЭПо своей сути БПТ является усилителем тока, так как небольшой по величинеток базы Iэ управляет значительно большим током коллектора Iк .

Однако БПТможно также использовать и в качестве усилителя напряжения. Для этого в цепиколлектора БПТ подключается сопротивление (резистор) нагрузки Rк.Режим работы БПТ, когда отсутствует сопротивление нагрузки Rк в цепиколлектора, называют статическим.

При анализе и расчете транзисторных схемиспользуютсяхарактеристикитранзистороввстатическомрежиме.Характеристиками транзистора обычно называют графически представленныезависимости между токами и напряжениями в его входных и выходных цепях.Статическими характеристиками называют характеристики БПТ, снятые встатическом режиме. В справочниках обычно приводятся статические входныехарактеристики и статические выходные характеристики, которые являютсянаиболее важными для БПТ.а)Входные вольт-амперные характеристики. Статической входнойхарактеристикой транзистора называется график зависимости величины входноготока IBX от величины входного напряжения Uвх при постоянном значениивыходного напряжения Uвых:Iвх = f(Uвх)Uвых = const .Статической выходной характеристикой транзистора называется графикзависимости выходного тока Iвых от выходного напряжения Uвых при постоянномзначении входного тока Iвх:Iвых = f(Uвых)Iвх = const.Рассмотрим схему с ОЭ (см. рис.

2, б). Входной ток здесь - ток базы Iб, входное7напряжение - Uбэ.Напряжение Uбэ задается потенциометром R1, включенным в цепь источникапитания 1. Напряжение Uкэ определяется потенциометром R2, включенным в цепьисточника 2.На рис.3 для примера представлены две входные характеристики транзисторав схеме с ОЭ: Iб = f(Uбэ) при Uкэ= 0 В и Uкэ= -5 В.Особенностью входных характеристик является зависимость их наклона отвеличины коллекторного напряжения Uкэ. При уменьшении отрицательногонапряжения Uкэ наклон характеристик в сторону оси напряжений Uбэ заметноуменьшается.

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