Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лабораторная работа №1 - файл лаба_part!.doc


Загрузка...
Лабораторная работа №1
скачать (114.6 kb.)

Доступные файлы (3):

лаба_part!!!.doc19kb.01.12.2004 01:10скачать
лаба_part!!.doc57kb.29.11.2004 00:59скачать
лаба_part!.doc233kb.14.12.2004 18:07скачать

лаба_part!.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство Образования Российской Федерации

Уфимский государственный авиационный

технический университет


Кафедра промышленной электроники


Лабораторная работа №1

Исследование статических характеристик

и параметров биполярных транзисторов


Выполнили: студенты

группы ПЭ-321

Проданюк Василий,

Козлов Павел,

Ахметова Марина,

Коновалов Кирилл.

Проверил:

Кудаяров Р.А.


Уфа-2004

1. Цель работы:

изучение собственных параметров транзисторов; экспериментальное измерение собственных статических и дифференциальных параметров транзисторов и статических входных и выходных ВАХ.


^ 2. Краткая теория.

Устройство и принцип действия биполярных транзисторов Биполярным ранзистором (БТ) называется полупроводниковый прибор с двумя p-n - переходами, принцип действия которых основан на использовании двух типов носителей зарядов - дырок и электронов. Этим объясняется наличие приставки "би" в названии транзистора. БТ предназначены для использования в схемах генерации, усиления, преобразования, модуляции, переключения электрических сигналов как малой, так и большой мощности. БТ входят в состав многих интегральных микросхем.

На рис.1.1а показано устройство БТ. Рассмотрим для определенности БТ с p-n-p - типа. Два перехода делят кристалл на три области: эмиттер (Э), базу (Б) и коллектор (К). Соответственно, имеется три электрода, присоединенных к указанным областям. Обычно база выполняется тонкой: толщина базы w < L, где L - диффузионная длина для неосновных носителей. Последнее условие необходимо для эффективного взаимодействия двух p-n переходов и, соответственно, работы БТ. Эмиттерный переход при наиболее часто используемом нормальном активном (усилительном) режиме (НАР) работы служит для инжекции неосновных носителей (дырок) в базу. База служит для накопления неравновесного заряда дырок и их переноса к коллекторному p-n - переходу. Последний предназначен для экстракции (извлечения) дырок из базы и их ускорения.


Рисунок 1.1 - Упрощенная структура и условные графические обозначения

биполярного транзистора

а - транзистор p-n-p - типа

б - транзистор n-p-n – типа


В НАР внешние напряжения подключают к транзистору таким образом, чтобы эмиттерный переход был смещен прямо, а коллекторный обратно. Тогда потенциальный барьер эмиттерного перехода понижается и начинается инжекция дырок в базу, а электронов в эмиттер. Электронная составляющая тока эмиттерного перехода Iэп замыкается во входной цепи и не используется полезно в роцессе токообразования тока коллектора. Поэтому база выполняется низколегированной

(ppo в эмиттере на два-три порядка выше nno в базе). Дырки, инжектированные из эмиттера, создают в базе на границе с эмиттерным переходом концентрацию pn(0) > pno. Величину этой концентрации, зависящей от приложенного прямого смещения UЭБ, находят из соотношения



где т - термический потенциал.


Под действием неравновесной концентрации дырок pn(0) развивается диффузионное движение дырок через базу в сторону коллекторного перехода, т.е. в направлении антиградиента концентрации дырок. Концентрация дырок в базе на границе с коллекторным переходом устанавливается близкой к нулю, так как дошедшие до коллекторного перехода под действием диффузии дырки ускоряются полем перехода и перебрасываются в коллектор. Собственно, за счет ускорения дырок полем коллекторного перехода EБК, обеспечиваемого энергией источника ЕК, и осуществляется усиление электрических сигналов. Установившееся при определенном напряжении UЭБ (определенном токе эмиттера и соответствующей величине pn(0)). Ввиду малой толщины базы w этот закон близок к линейному. Градиент концентрации дырок в базе определяет диффузионный ток дырок в ней в направлении коллекторного перехода.

Описанный характер движения дырок в базе возможен только тогда, когда количество находящихся в объеме базы дырок равно количеству электронов, благодаря чему выполняется условие электрической нейтральности базы. Электроны, компенсирующие объемный заряд дырок, поступают по цепи базы одновременно с дырками, входящими в слой базы сразу же после подключения источников ЕЭ и ЕК. В установившемся режиме (производные всех величин по времени равны нулю.

Усилительный эффект БТ основан на том, что токи IК и IЭ близки друг к другу, однако сопротивление обратносмещенного коллекторного перехода или сопротивления RК в цепи коллектора, с которых снимается выходное напряжение, много больше сопротивления прямосмещенного эмиттерного перехода. Следовательно, мощность выходного сигнала больше мощности входного сигнала (мощности входной цепи).

Инверсное включение соответствует случаю, когда коллекторный и эмиттерный переходы меняются своими функциями: коллекторный переход смещается прямо и становится инжектирующим, а эмиттерный переход смещается обратно и является экстрагирующим. Соответственно, меняются и полярности источников ЕЭ, ЕК. Такой режим называется ИНВЕРСНЫМ АКТИВНЫМ ЖИМОМ (ИАР). Технологически в плоскостных БТ площадь коллекторного перехода больше, чем площадь эмиттерного перехода (для более полного собирания инжектированных дырок). Поэтому aI < aN, в остальном БТ - обратимый прибор, т.е. он может работать при инверсном включении.

В зависимости от того, какой из электродов является общим для входной и выходной цепей, различают схемы с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК).


Рисунок 1.6 - Мнемосхема лабораторного стенда для снятия статических характеристик БТ.

3. Выполнение работы.


Входные характеристики

Uкэ=0В

Uкэ=12В

Uкэ=14В

Iб,мкА

Uбэ,В

Iб,мкА

Uбэ,В

Iб,мкА

Uбэ,В

0

0

0

0,4

6,3

0,91

6,9

0,8

0,16

0,73

8,6

1

13

0,83

0,22

0,74

13,5

1,1

39,4

0,88

0,33

0,75

24

1,23

51

0,89

0,4

0,77

27,2

1,27

56

0,9







28,2

1,3

87,8

0,92













115,6

0,94













Выходные характеристики

Iб=0 мА

Iб=13 мА

Iб=9 мА

Iк,мА

Uкэ,В

Iк,мА

Uкэ,В

Iк,мА

Uкэ,В

1,49

1,49

2,25

0,1

0,67

0,02

2,88

2,9

10,27

0,3

8,9

2,38

4,93

4,94

12,56

5,5

9,08

3,5

6,8

6,86

12,86

6,0

9,5

8,26

8,66

8,68

13,1

7,4

9,58

10,6

13,314

13,34

13,25

8,4

9,8

14,7

14,78

14,91

13,29

9,3







Uкэ=0В

Uкэ=12В

Uкэ=14В

Uбэ=9В

Uбэ=13В

Uбэ=0В







Uбэ

Uбэ

Uбэ







Uкэ

Uкэ

Uкэ



Скачать файл (114.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru