Федеральное агентство связи

Федерально-государственное образовательное бюджетное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский Государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Бурятский филиал

( БФ ФГОБУ ВПО «СиБГУТИ»)

Курсовая работа

по дисциплине «Электроника»

на тему: « Биполярный транзистор КТ339А»

Вариант

Выполнил(а):Абидуева С.Д.,

студент(ка) гр.Т111

Проверил: Кравченко В.А.,

преподаватель «Электроники»

г. Улан-Удэ – 2013 г.

Содержание

Введение………………………………………………………………………………стр.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………стр.

1. Общие сведения о биполярных транзисторах………………………………стр

1. Основные процессы в транзисторе…………………………………..стр.

1.1.2. Токи транзистора……………………………………………………….стр.

1.1.3. Коэффициент передачи тока эмиттера…………………………………стр.

2. Биполярный транзистор КТ339А………………………..……………………стр.

1.2.1. Конструкция и назначение КТ339А…………………………………….стр.

1.2.2. Параметры КТ339А………………………………………………………стр.

1.2.3. Вольт-амперные характеристики КТ339А………………………………..стр.

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ………………………………………………………………стр.

1. Исходные данные……………………………………………………………..стр.

2. Построение нагрузочной линии по постоянному току……………………..стр.

3. Выбор рабочей точки………………………………………………………….стр.

4. Определение h-параметров…………………………………………………..стр.

5. Расчёт величин элементов эквивалентной схемы…………………………..стр.

6. Расчёт граничных и предельных частот…………………………………….стр.

7. Определение частотных зависимостей Y-параметров…………………….стр.

Заключение…………………………………………………………………….стр.

Литература……………………………………………………………………стр.

Введение

Транзистор – полупроводниковый прибор, имеющий 2 p-n перехода, и три вывода. Разделяют транзисторы на биполярный и полевой.

Благодаря малым габаритам и массе, незначительному потреблению электроэнергии, высокой надежности и долговечности широко применяются в различной радиоэлектронной аппаратуре. В настоящее время почти вся бытовая радиоэлектронная техника, включая телевизоры, приемники, магнитофоны и др., работают на полупроводниковых приборах и микросхемах. Применение полупроводниковых приборов в электронных вычислительных машинах позволило решить проблему достижения высоких эксплуатационных параметров ЭВМ при обеспечении требуемой надежности. Для конструирования надежных схем на транзисторах, т.е. для правильного выбора типа транзистора, грамотного расчета схем, выбора оптимального теплового и электрического режимов, необходимо располагать подробными сведениями, характеризующие эксплуатационные свойства транзистора.

В ходе выполнения данной курсовой работы необходимо рассмотреть, согласно варианту заданный тип биполярного транзистора, определить его параметры и статические характеристики, в соответствии с условиями задания выполнить анализ работы транзистора с нагрузкой в выходной цепи, рассчитать параметры эквивалентной схемы и малосигнальные параметры транзистора, а также определить его отечественные и зарубежные аналоги.

1. Теоретическая часть

1. Общие сведения о биполярных транзисторах.

Транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, пригодный для усиления мощности и имеющий три или более выводов. Цепь одного из выводов является входной, в цепь другого – выходной. Наиболее практическое применение получили транзисторы с двумя и тремя выводами (их иногда называют биполярными).

Переходы делят монокристалл транзистора на три области, причем, средняя область имеет тип электропроводности, противоположный крайним. В транзисторе среднюю область называют базой, одну из крайних областей - эмиттером, другую – коллектором,а отделяющие базу от эмиттера и коллектора переходы соответственно эмиттерным и коллекторным. Эмиттер и коллектор транзистора могут иметь либо дырочную, либо электронную электропроводность. В зависимости от типа электропроводности крайних областей транзистор обладает структурой p-n-p или n-p-n.

1.1.1. Основные процессы в транзисторе

Рассматривая принцип действия транзистора p-n-p при некоторой идеализации протекающих в нем процессов, в равновесном состоянии (источники ЭДС отключены) результирующие токи через оба перехода равны нулю. При подключении к эмиттеру положительного относительно базы напряжения Uэ.б (прямое смещение), а к коллектору-отрицательного Uк.б (обратное смещение) изменяется положение энергетических зон. Высота потенциального барьера эмиттерного перехода снижается, а коллекторного-повышается. Условия движения неосновных носителей заряда через коллекторный переход( дырок из базы в коллектор и электронов из коллектора в базу) практически не изменятся. Условия же движения основных носителей заряда через эмиттерный переход станут более облегченными. Число дырок, переходящих из эмиттера в базу, и число электронов, переходящих из базы в эмиттер, увеличится. Ток эмиттера Iэ, состоящий из дырочной и эмиттерной составляющих, возрастет. В базе у эмиттера появятся неосновные неравновесные носители заряда. Под действием градиента концентрации избыточные дырки будут переходить (диффундировать) через базу от эмиттера к коллектору.

В зависимости от толщины базовой области w ток эмиттера по-разному влияет на ток коллектора Iк. Если толщина базы значительно больше диффузионной длины неосновных для нее носителей заряда – дырок (w>>Lрб), то за время жизни инжектированные дырки не успевают дойти до коллекторного перехода, так как они рекомбинируют в базе с электронами. На место рекомбинированных с дырками электронов через вывод базы из внешней цепи приходят новые электроны в колличестве, необходимом для поддержания нейтральности базы. Эти электроны образуют рекомбинационную составляющую тока базы Iрекомб . Поскольку к коллекторному переходу приложено обратное напряжение Uк.п, то при ׀-Uк.п׀>ᵩт через него будет протекать лишь обратный ток коллекторного перехода, называемый обратным током коллектора Iк.бо. величина его определяется свойствами полупроводника и температурой (для случая ῥк<ῥб обратный ток коллектора Iк.бо состоит в основном из дырок, переходящих из базы в коллектор). Таким образом, при достаточно толстой базе ток эмиттера, вызванный изменением напряжения между эмиттером и базой, не влияет на ток коллектора.

Если же толщина базы меньше диффузионной длины дырок (w<Lрб), то часть инжек-

тированных в базу дырок за время жизни сможет дойти до коллекторного перехода, не рекомбинируя с электронами. Так как потенциальный барьер коллекторного перехода не препятствует передвижению из базы неосновных носителей заряда, то все сумевшие преодолеть эмиттерный переход и перейти базовую область дырки, подхватываясь полем коллекторного перехода, уходят в коллектор. А границе базы с коллекторным переходом избыточная концентрация дырок в базе спадает до нуля. В бездрейфовом транзисторе стационарное распределение избыточных дырок в базе при w<Lрб близко к линейному.

Чем меньше толщина базы, тем меньше число дырок рекомбинируют с электронами за время перемещения через базу и, следовательно, тем большее число дырок достигает коллекторного перехода и тем больше будет ток через коллекторный переход. При w<<Lрб почти все дырки, образующие дырочную составляющую тока эмиттера, достигают коллекторного перехода и ток коллектора возрастает практически на величину дырочной сотавляющей тока эмиттера. Таким образом, при достаточной тонкой базе переходы взаимодействуют и ток коллектора Iк складывается из тока, образованного потоком дырок, пришедших из эмиттера, и обратного тока коллектора.

2. Токи транзистора

Обозначив αстIэ, где αст-коэффициент передачи тока эмиттера, ту часть тока эмиттера, которая протекает через коллекторный переход, запишем выражение для тока коллектора в следующем виде (при ׀-Uк.п׀>>ᵩт):

Iк=αстIэ+Iк.бо. (2.1)

Обратный ток коллектора Iк.бо равен току через переход коллектор-база при заданном обратном напряжении на коллекторе и при прямом токе эмиттера, равном нулю. Ток Iк.бо содержит ряд составляющих. Составляющую, образуемую тепловым током коллекторного перехода Iк.б.т можно подсчитать теоретически:

Iк.б.т =( qSкD_pбp_бо/L_рб)(w/L_рб),

где S-площадь коллекторного перехода; р_бо, D_рб, L _рб-соответственно равновесная концентрация, коэффициент диффузии и диффузионная длина дырок в базе.

Расчетные значения тока Iк.б.т германиевых транзисторов больше, чем у кремниевых, на 5-6 порядков. В образовании тока Iк.бо большую роль играют ток термогенерации и поверхностные явления. В местах выхода p-n-перехода на поверхность кристалла возникают каналы, порождающие токи, которые логарифмически зависят от напряжения, а также протекают токи утечки. Вследствие этого (при прочих равных условиях) обратный ток коллектора кремниевого транзистора всего на 2-3 порядка меньше, чем у германиевого. С ростом температуры ток Iк.бо увеличивается примерно по экспоненциальному закону. Температурные приращения тока Iк рассчитываются аналогично температурным приращениям обратного тока диода.

Через вывод базы протекает ток базы Iб, равный разности между токами эмиттера и коллектора: Iб=Iэ-Iк. С учетом (2.1) получим

Iб=Iэ(1-αст)-Iк.бо (2.2)

Если цепь эмиттера разорвать (Iэ=0 и Iк=Iк.бо), то будем иметь –Iб=Iк.бо. таким образом, через эмиттерный вывод транзистора (цепь эмиттер-база) протекает управляющий ток Iэ (входной), через коллекторный вывод (цепь коллектор-база)-управляемый ток αстIэ (выходной) и обратный ток коллектора Iк.бо, а через базовый вывод-ток Iб-разностный ток эмиттера и коллектора.

В реальных транзисторах токи Iэ и Iк и их приращения ∆Iэ и ∆Iк близки по величине. Напряжение питания коллектора Uк.б на много больше чем напряжение питания эмиттера Uэ.б. Это позволяет включать в цепь коллектора нагрузку Rк с большим сопротивлением. Поскольку незначительные изменения напряжения эмиттерного перехода ∆Uэ.п вызывают значительные изменения тока эмиттера ∆Iэ, а следовательно, и тока коллектора ∆Iк, то на сопротивлении Rк можно получить приращение падения напряжения ∆U=Rк∆Iк большее, чем ∆Uэ.п, т.е. получить усиление по напряжению и мощности. Таким образом, транзистор является усилительным прибором с управлением по току.

Следует иметь в виду, что напряжения, приложенные к переходам Uэ.п и Uк.п, отличаются соответственно от напряжений Uэ.б и Uк.п на величину падения напряжения на сопротивлении базы r”_б от протекающего через нее тока Iб. Под объемным сопротивлением базы r”_б понимают сопротивления материала базовой области и базового контакта току основных носителей, протекающих через вывод базы. Так как протекающий через сопротивление r”_б ток является разностным током эмиттера и коллектора, то на сопротивлении базы возникает паразитная обратная связь между входной и выходной цепями транзистора.