Исследование биполярного транзистора

Цель работы: изучение статических характеристик и параметров биполярного плоскостного транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ).

Оборудование и принадлежности: лабораторный стенд, транзистор МП40, соединительные провода.

Основные теоретические сведения

Биполярный транзистор - это трехэлектродный полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими электронно-дырочными переходами. В зависимости от чередования слоев существуют транзисторы типов p-n-р и n-p-n (рис. 6 а, б). Их условное обозначение на электронных схемах показано на рис. 6 в, г.

Центральную часть кристалла называют базой. С одной стороны к базе примыкает область с высокой концентрацией примеси, которая называется эмиттером, а с другой стороны базы - область с низкой концентрацией примеси, называемая коллектором. Так же называются p-n-переходы, создаваемые этими слоями со слоем базы, а также внешние выводы этих слоев. Внешнее напряжение подключают к транзистору таким образом, чтобы обеспечивалось смещение эмиттерного перехода в прямом направлении, а коллекторного перехода - в обратном направлении.

Поскольку в эмиттерном переходе внешнее напряжение действует в прямом направлении, потенциальный барьер для дырок, основных носителей зарядов эмиттерного слоя в p-n-p-транзисторе, уменьшается, и дырки из эмиттера под действием диффузии будут в большом количестве переходить (инжектировать) в область базы. Большинство дырок в последующем достигает коллектора и вызывает коллекторный ток транзистора.

Существуют три способа включения транзистора (рис. 7):

· с общей базой (ОБ) (рис. 7, а);

· с общим эмиттером (ОЭ) (рис. 7, б);

Включение транзистора по схеме с ОЭ получило широкое распространение, так как дает существенные преимущества по сравнению с другими схемами включения: значительное усиление по току, большое усиление по напряжению, максимальное усиление по мощности, большое входное и небольшое выходное сопротивление по сравнению со схемой с ОБ, что упрощает согласование каскадов усилителей.

Для расчета и анализа усилительных каскадов достаточно двух семейств характеристик - входных и выходных (рис.8). Выходные характеристики транзистора в схеме ОЭ определяют зависимость коллекторного тока Iк=F(Uкэ) при Iб=const (рис.8, а). Входные (базовые) характеристики транзистора отражают зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при фиксированном напряжении коллектор - эмиттер (рис.8, б): Iб= F(Uба) npu Uкэ = const.

По экспериментально снятым и построенным в соответствующих системах координат характеристикам можно определить малосигнальные параметры транзистора - h -параметры.

В режиме малого сигнала характеристики с достаточной степенью точности могут считаться линейными. В этом режиме транзистор принято изображать в виде линейного четырехполюсника (рис.9), связь между входными и выходными параметрами которого выражаются следующими уравнениями:

где при - входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе;

при - коэффициент обратной связи, показывающий, какая часть напряжения передается с выхода на вход при разомкнутой входной цепи;

при - коэффициент усиления транзистора по току, измеренный при коротком замыкании на выходе;

при - выходная проводимость транзистора при разомкнутой входной цепи.

Данные уравнения позволяют определить h-параметры по экспериментальным характеристикам (рис.10, 11):

Интересное из раздела

Определение параметров нелинейности усилителя аппаратуры ВЧ связи по ЛЭП на основе аппроксимации его коэффициента усиления и выбор оптимального режима
1. Аппроксимировать полиномом седьмой степени экспериментальную зависимость коэффициента усиления Кэ = f ( Uсм ) заданного усилительного каскада н ...

Расчет усилителя постоянного тока
электромагнитная головка тип - ГЗМ-105 Диапазон частот - 31,5 - 18 кГц Величина выходного напряжения (на НЧ) - 0,7 мВ Величина выходног ...

Повышение технологичности печатного узла усилителя на ОУ
Целью данного курсового проекта является повышение технологичности печатного узла усилителя на ОУ за счет применения прогрессивных методов монтажа SMD-к ...