Міністерство освіти і науки україни національний університет «львівська політехніка»

Зняття характеристик і визначення параметрів транзистора в схемі з спільною базою Інструкція до лабораторної роботи № 5

з дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка”

для студентів базового напряму 6.0914

«Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління»

Затверджено

на засіданні кафедри

Автоматика і телемеханіка

Протокол №8 від 24 січня 2002 р.

Львів – 2002

Зняття характеристик і визначення параметрів транзистора в схемі з спільною базою: Інструкція до лабораторної роботи №5 з дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка” / Укл.: Вітер О.С., Гаранюк І.П.  Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2002.  11 с.

Укладачі Вітер О.С., канд. техн. наук, доц.

Гаранюк І.П., канд. техн. наук, доц.

Відповідальний за випуск Дудикевич В.Б., д-р техн. наук, проф.

Рецензенти Стрілецький З.М., канд. техн. наук, доц.

Мотало В.П., канд. техн. наук, доц.

Мета роботи – зняття вхідної і вихідної характеристик транзистора в схемі з спільною базою і визначення його h-параметрів за статичними характеристиками.

Теоретичні відомості

Серед напівпровідникових приладів важливе місце займає транзистор, який застосовується для підсилення і перетворення електричних сигналів і має три виводи. Найбільше розповсюдження отримали транзистори з двома n-p переходами, які називають біполярними, оскільки їх робота основана на використанні носіїв заряду обох знаків. Структура і умовне позначення біполярного транзистора зображені на рис.1. Транзистор побудований на основі напівпровідникової монокристалічної пластини, в якій створені три області з різними типами електропровідності. Для прикладу на рис.1.а зображений транзистор з електропровідністю типу n-p-n, середня область якого має діркову p, а дві крайні – електронну n електропровідність. Широко застосовуються також транзистори з електропровідністю типу p-n-p, в яких діркову p електропровідність мають дві крайні області, а середня область має електронну n електропровідність.

Середня область транзистора називається базою, одна крайня область – емітером, а друга – колектором. Таким чином транзистор має два n-p переходи: емітерний – між емітером і базою і колекторний – між базою і колектором. Віддаль між цими переходами повинна бути дуже малою (одиниці мікрометра), окрім цього концентрація домішок у базі завжди на декілька порядків менша ніж в емітері і колекторі.

В залежності від полярності напруги на його переходах. транзистор може працювати в трьох режимах. В активному режимі на емітерному переході напруга пряма, а на колекторному – зворотна. В режимі відсічки або закривання на обидва переходи подається зворотна напруга. Якщо на обох переходах напруга пряма, то транзистор працює в режимі насичення. Різновидністю активного режиму є інверсне ввімкнення транзистора, коли емітерний перехід зміщений у зворотному, а колекторний в прямому напрямках. Активний режим є основним і використовується в підсилювачах і генераторах.

Розглянемо роботу транзистора з електропровідністю типу n-p-n в статичному активному режимі, коли ввімкнені тільки джерела постійних напруг живлення Е₁ і Е₂ (рис.1.б). Полярність цих джерел така, що емітерний перехід зміщений у прямому, а колекторний у зворотному напрямках. При збільшенні прямої вхідної напруги зменшується потенціальний бар’єр на емітерному переході і збільшується струм емітера і_е. Електрони інжектуються з емітера в базу і завдяки дифузії проходять через область бази до колекторного переходу. Оскільки колекторний перехід працює при зворотному зміщенні, то на цьому переході нагромаджуються об’ємні заряди, між якими виникає електричне поле. Це поле здійснює екстракцію (переміщення) електронів через колекторний перехід та втягування їх в область колектора.

Оскільки область бази мала, а концентрація дірок в ній низька, то більшість електронів, яка проходить через базу, не встигає рекомбінувати з дірками бази і досягає колекторного переходу. Тільки незначна кількість електронів рекомбінує в базі з її дірками. В результаті рекомбінації виникає струм бази.

(1)

Струм бази  це явище небажане, і навіть у багатьох випадках шкідливе. Переважно він складає незначну частину струму емітера.

К оли до емітера напруга не прикладена, то можна вважати, що через цей перехід струм не проходить. В цьому випадку через колекторний перехід протікає лише невеликий зворотний струм , який виникає за рахунок неосновних носіїв заряду, електронів з р-області і дірок з п-області. Цей струм називають також некерованим або початковим струмом колектора. Значення цього струму визначається, в основному, температурою навколишнього середовища і практично не залежить від напруги, прикладеної до колекторного переходу.

Коли під дією вхідної напруги виникає значний струм емітера, то в область бази з емітера здійснюється інжекція електронів, які для області бази є неосновними носіями. При дифузії через базу вони не встигають рекомбінувати з дірками і доходять до колекторного переходу. Із збільшенням струму емітера в базі зростає концентрація неосновних носіїв, які надходять з емітера, чим більше цих носіїв, тим більший струм колектора.

Повний струм колектора транзистора складає

, (2)

де  – коефіцієнт передачі струму емітера, значення якого переважно складає (0,95  0,99);