Электрические параметры. Классификационные параметры.



Практическая работа №2


Тема:
Определение параметров и характеристик биполярных транзисторов с использованием справочной литературы

Цель: Выработать навыки использования справочной литературы(электронных справочников) для определения характеристик и параметров биполярных транзисторов.

1. Краткие теоретические сведения:

В числе электропреобразовательных полупроводниковых приборов, т. е. приборов, служащих для преобразования электрических величин, важное место занимают транзисторы. Они представляют собой полупроводниковые приборы, пригодные для усиления мощности и имеющие три вывода или больше. В транзисторах может быть разное число переходов между областями с различной электропроводностью. Наиболее распространены транзисторы с двумя n–р-переходами, называемые биполярными, так как их работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков (рис 1).

а)

б)

Рисунок 1 – Принцип устройства (а) и условное графическое обозначение (б) плоскостного транзистора

 

Средняя область транзистора называется базой, одна крайняя область – эмиттером, другая – коллектором. Таким образом, в транзисторе имеются два n–р-перехода: эмиттерный – между эмиттером и базой и коллекторный – между базой и коллектором.

Эмиттером следует называть область транзистора, назначением которой является инжекция носителей заряда в базу. Коллектором называют область, назначением которой является экстракция носителей заряда из базы. А базой является область, в которую инжектируются эмиттером неосновные для этой области носители заряда.

Транзистор может работать в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах. При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном – обратное. Режим отсечки, или запирания, достигается подачей обратного напряжения на оба перехода. Если же на обоих переходах напряжение прямое, то транзистор работает в режиме насыщения. Активный режим является основным. Он используется в большинстве усилителей и генераторов. Поэтому мы подробно рассмотрим работу транзистора в активном режиме. Режимы отсечки и насыщения характерны для импульсной работы транзистора.

В схемах с транзисторами обычно образуются две цепи. Входная, или управляющая цепь служит для управления работой транзистора. В выходной или управляемой цепи получаются усиленные колебания. Источник усиливаемых колебаний включается во входную цепь, а в выходную включается нагрузка.

Принцип работы транзистора заключается в том, что прямое напряжение эмиттерного перехода, т. е. участка база – эмиттер (uб-э), существенно влияет на токи эмиттера и коллектора: чем больше это напряжение, тем больше токи эмиттера и коллектора. При этом изменения тока коллектора лишь незначительно меньше изменений тока эмиттера. Таким образом, напряжение uб-э, т. е. входное напряжение, управляет током коллектора. Усиление электрических колебаний с помощью транзистора основано именно на этом явлении.

Применяют три основные схемы включения транзисторов в усилительные или иные каскады. В этих схемах один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Во избежание ошибок при этом надо помнить, что под входом (выходом) понимают точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение.

Основные схемы включения транзисторов называются соответственно схемами с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК). На рисунке 2 показана схема включения транзистора в усилительный каскад (схема с общим эмиттером.



Рисунок 2 – Схема включения транзистора в усилительный каскад (схема с общим эмиттером)

 

Следует различать два вида таких транзисторов: дрейфовые, в которых перенос неосновных носителей заряда через базу осуществляется главным образом посредством дрейфа, т. е. под действием ускоряющего электрического поля, и бездрейфовые, в которых такой перенос осуществляется главным образом посредством диффузии. Не следует без-дрейфовые транзисторы называть диффузионными, так как термин «диффу-зионный» должен указывать не на характер движения носителей, а на техно-логию создания n – р-переходов методом диффузии.

Семейство входных характеристик транзистора iб = f(Uбэ) показано на рисунке 3, а. Из схемы рисунка 3, б видно, что при uкэ = 0, т. е. когда коллектор и эмиттер замкнуты накоротко, к обоим переходам приложено прямое напряжение. Ток базы при этом является суммой прямых токов эмиттерного и коллекторного переходов, но получается небольшим, так как прямое напряжение эмиттерного перехода составляет всего лишь десятые доли вольта (сотни милливольт).



Рисунок 3 – Входные характеристики транзистора при включении его по схеме ОЭ

 

В транзисторах небольшой мощности ток базы составляет десятки или сотни микроампер. Рассматриваемая характеристика подобна обычной характеристике для прямого тока полупроводникового диода. При uкэ> 0 характеристика сдвигается вправо, ток базы уменьшается и при малых uб.э становится отрицательным. Это объясняет рисунок 3 в, на котором показана схема ОЭ при uбэ = 0, т. е. при отсутствии источника E1. В этом случае источник E2 кроме начального тока эмиттера iэ.н создает еще в цепи базы ток iбобр обратного по сравнению с обычным током базы направления. Оба этих тока, складываясь, образуют начальный ток коллектора iк.н = iэ.н + iбобр Следует отметить, что ток iбобр создает на сопротивлении базы iб0 небольшое падение напряжения, которое является прямым для эмиттерного перехода и несколько увеличивает начальный ток эмиттера iэ н. Если теперь включить источник Е1 и постепенно увеличивать его напряжение, то он будет действовать в цепи базы навстречу источнику Е2. Ток iбобр уменьшится и при некотором значении uб.э (когда действие источников Е1 и Е2 в цепи базы уравновесится) станет равным нулю. При дальнейшем увеличении uбэ будет возрастать положительный ток базы, составляющий, как обычно, часть тока эмиттера.

Семейство выходных характеристик iк = f (uкэ) показано на рисунке 4, а. Как правило, эти характеристики даются при различных постоянных токах базы. Это объясняется тем, что вследствие сравнительно малого входного сопротивления транзистора источник входного переменного напряжения, имеющий часто большое внутреннее сопротивление, работает в режиме генератора тока. Таким образом, обычно бывает задан входной ток транзистора и удобно вести расчеты с помощью семейства выходных харак-теристик, связывающих выходной ток и напряжение с входным током.



Рисунок 4 – Выходные характеристики транзистора при включении его по схеме ОЭ

 

Первая характеристика при iб = 0 выходит из начала координат и весьма напоминает обычную характеристику для обратного тока полупроводникового диода. Условие iб = 0 соответствует разомкнутой цепи базы. При этом через весь транзистор от эмиттера к коллектору проходит известный сквозной ток iкэ0.

Если. iб> 0, то выходная характеристика расположена выше, чем при iб = 0, и тем выше, чем больше ток iб. Увеличение тока базы означает, что за счет повышения напряжения uбэ соответственно увеличился ток эмиттера, частью которого является ток iб. Следовательно, пропорционально возрастает и ток коллектора. Благодаря линейной зависимости между токами пологие участки соседних выходных характеристик расположены приблизительно на одинаковых расстояниях друг от друга. Однако в некоторых транзисторах эта линейность несколько нарушается.

Выходные характеристики показывают, что при увеличении uкэ от нуля до небольших значений (десятые доли вольта) ток коллектора резко возрастает, а при дальнейшем увеличении uкэ характеристики идут с небольшим подъемом, что означает сравнительно малое влияние uбэ на ток коллектора. Действительно, чтобы увеличить iк надо увеличить ток эмиттера. Но все же при повышении uкэ происходит следующее. Вследствие уменьшения толщины базы уменьшается ток базы, а так как характеристики снимаются при условии iб = const, то для поддержания прежнего значения тока, базы приходится увеличивать напряжение uбэ. За счет этого несколько возрастает iэ, а следовательно, и ток коллектора. При увеличении напряжения uкэ увеличивается и та его часть, которая приложена в виде прямого напряжения к эмиттерному переходу. В результате этого также возрастают токи iэ и iк.

Характеристики на рисунке 4 показывают, что чем больше токи iк, тем раньше, т. е. при меньших значениях uкэ, наступает электрический пробой. Область пробоя, как правило, нерабочая область транзистора, за исключением некоторых специальных типов.

 

Ход работы

Вариант 10

2.1. Изучил краткие теоретические сведения методических указаний для практкической работы и оформил таблицу.

 

№ в-та

Данный тр-тор

Данные для нахождения рабочей точки(Р.Т.) и построения нагрузочной прямой

Параметр для п.2 задания

Данные для расчета параметров транзистора

Iкр.т. Uкэр.т. Iбр.т. Ek
                 

 

10 МП42Б (p-n-p) 28 А 5 B 200мА 12 B 0,24 кОм h11э Используя выходную характеристику, определить входное сопротивление и амплитуду входного напряжения Umвх при Imб = 100мкА

 

Электрические параметры. Классификационные параметры.

Максимально допустимые параметры при температуре окружающей среды от-60 до +60 С

Постоянный ток коллектора, mA_______________________________________300

Импульсный ток базы, mA____________________________________________150

Импульсный ток коллектора в режиме переклюения, mA___________________600

Постоянное напряжение эмиттер – база, В_______________________________1.5

Постоянное напряжение коллектор – база, В______________________________30

При Тс= -60… +40 С, Rб < 100 Ом______________________________________25

При Тс= -60 С, Rб< 10 Ом__________________________20

Средняя рассеиваемая мощность коллектора, Вт:

При Uкэр< 20 B___________________________1.5

При Uкэр< 25 B___________________________1.0

При Uкэр< 30 B___________________________0.5

Максимальная температура перехода, оС_____________________85

Допустимая температура окружающей среды, оС _______________-60...+60

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 249; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ