ДОСЛІДЖЕННЯ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ТРІОДА
Мета роботи: дослідження вхідних і вихідних характеристик біполярного транзистора, який включений по схемі з СЕ
1 Короткі теоретичні відомості
Напівпровідниковими тріодами (транзисторами) називаються напівпровідникові прилади з двома електронно-дірковими переходами, розділеними областю бази. Залежно від величин і знаків напруг на переходах транзистори можуть перебувати в режимі відсічки, в активній області і в режимі насичення. Найбільш поширені схеми, в яких транзистори включені з спільним емітером (СЕ), спільною базою (СБ), спільним колектором (СК) (рис. 4.1).
СЕ – спільний емітер, СБ – спільна база, СК – спільний колектор
Рисунок 4.1 – Схеми ввімкнення біполярних транзисторів
Напівпровідниковий тріод являє собою монокристал, в якому створені три області різних провідностей р-п-р чи п-р-п (рис. 4.2).
Рисунок 4.2 – Типи біполярних транзисторів
В режимі малих сигналів транзистор, як чотириполюсник описується системою рівнянь в h -параметрах:
|
|
(4.1)
де – вхідний опір; – коефіцієнт зворотного зв’язку за напругою; – коефіцієнт передачі струму; – вихідна провідність.
Величини коефіцієнтів h при незалежних змінних і при розгляді транзисторного каскаду, як чотириполюсника
(рис. 4.3) визначаються наступним чином:
(4.2)
Рисунок 4.3 – Представлення транзистора як чотириполюсника
Еквівалентна схема транзистора з СЕ (рис. 4.4):
Рисунок 4.4 – Еквівалентна схема транзистора ввімкненого по схемі спільний емітер
Коефіцієнт передачі струму в схемі з СЕ визначають із співвідношення:
, (4.3)
де – коефіцієнт передачі струму в схемах з СБ.
У планарних транзисторів
Оскільки:
(4.4)
то при отримуємо:
(4.5)
де – тепловий струм в схемі з СБ; – тепловий струм в схемі з СЕ.
Зв’язок між вхідними і вихідними параметрами схеми утворює статичні характеристики (рис. 4.4) і (рис. 4.5).
Рисунок 4.4 – Сім’я статичних вольтамперних вхідних характеристик транзистора
Рисунок 4.5 – Сім’я статичних вольтамперних вихідних характеристик транзистора
Вид статичних характеристик для схеми з СЕ дуже залежить від температури переходу. При збільшенні температури збільшується зворотній струм і тому вхідні характеристики переміщуються вліво, а вихідні збільшують свій нахил.
2 Завдання для самостійної підготовки
2.1 Вивчити короткі відомості про побудову транзистора, принцип роботи, статичні характеристики і його параметри.
2.2 Дати відповіді на контрольні питання.
2.3 Підібрати для заданого типу транзистора напругу живлення і частоту сигналу.
3 Лабораторне завдання
3.1 Ознайомитися з принципом роботи і параметрами вимірювальних пристроїв.
|
|
3.2 Зібрати і уточнити схему для дослідження параметрів транзистора (рис. 4.6).
3.3 Зняти і побудувати сім’ї вхідних і вихідних характеристик заданого типу транзистора для вказаних струмів і напруг.
3.4 Зняти і побудувати вхідну і вихідну динамічну характеристику для заданого типу транзистора.
3.5 На сім’ї вихідних статистичних характеристик побудувати динамічну навантажувальну характеристику за рівнянням:
Рисунок 4.6 – Електрична схема дослідної установки
(4.6)
3.6 Співставити розрахункові (табличні) дані із експериментальними.
3.7 Зробити висновки.
4 Контрольні запитання
4.1 В яких схемах використовується транзистор?
4.2 Порівняйте h -параметри в схемах СЕ, СБ, СК і дайте їм характеристику.
4.3 Що таке динамічний режим роботи транзистора?
4.4 Як міняються вхідні і вихідні характеристики транзисторів різної потужності і частотного діапазону?
4.5 Як визначити h -параметри за статистичними характеристиками транзистора?
4.6 Нарисуйте еквівалентні схеми транзистора з включенням СЕ, СБ, СК.