Определение параметров транзистора

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева»

Кафедра «Электроснабжение горных и промышленных предприятий»

 

 

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

«ИССЛЕДОВАНИЕ ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА НА СТЕНДЕ ЭС-4»

Выполнил:

А. И. Порватов

студент гр. ЭПбз 181

Проверил:

В. Н. Немов

старший преподаватель

отчет защищен:

 

Кемерово 2021

Цель работы: изучение принципов работы, основных параметров и характеристик биполярных транзисторов.

Схема эксперимента

Рис.1. Электрическая схема включения биполярного транзистора, по схеме с общим эмиттером.

 

Таблицы экспериментальных данных

, B
, B	0,04	0,1	0,124	0,127	0,13	0,133	0,136	0,14	0,146	0,149	0,152

 

, B	-5
, B	0,05	0,125	0,154	0,17	0,18	0,19	0,198	0,208	0,213	0,218	0,225

 

, B	-10
, B	0,06	0,13	0,154	0,168	0,79	0,188	0,196	0,203	0,208	0,214	0,218

 

, mkA
	0,01	0,01	0,02	0,03	0,03	0,04	0,04	0,05	0,05	0,06	0,06
, B

 

 

, mkA
	0,1	1,19	1,2	1,25	1,35	1,35	1,4	1,41	1,41	1,42	1,42
, B

 

, mkA
	0,2	2,7	2,8	2,9		3,1	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6
, B

 

, mkA
	0,3	4,2	4,4	4,6	4,8		5,2	5,3	5,5	5,7	5,9
, B

 

, mkA
	0,4		6,5	6,8	7,1	7,4	7,6	7,8	8,1	8,2	8,3
, B

 

, mkA
	0,4	7,7	7,9	8,2	8,8		9,2	9,6	9,8		>10
, B

 

 

 

Определение параметров транзистора

Статический коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером:

= = 37,5.

h-параметры:

Входное сопротивление при коротком замыкании на выходе:

Ом

Выходная проводимость на холостом ходе на входной цепи:

мСм

Коэффициент обратной связи по напряжению:

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объясните принцип действия биполярного транзистора.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими выпрямляющими электрическими переходами и тремя (или более) выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.

Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. Между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. При увеличении тока базы происходит увеличение тока коллектора, эмиттера. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма значительно. Таким образом происходит усиление слабого сигнала, поступающего на базу.

2. Приведите основные параметры БПТ.

Коэффициент усиления по току – соотношение тока коллектора I_к к току базы I_б. Обозначается β, hfe или h21e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзисторов.

Входное сопротивление – сопротивление в транзисторе, которое испытывает ток базы. Обозначается Rin (Rвх)

Выходная проводимость — проводимость транзистора между коллектором и эмиттером.

Частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления транзистора от частоты входящего сигнала.

 

3. Какие характеристики являются входными и выходными при схеме включения с общим эмиттером?

Входной характеристикой является напряжение между базой и эмиттером, а выходными характеристиками – коллекторный ток I_к и напряжение на нагрузке U_вых.

4. Привести примеры схем включения БПТ различных типов.

Схема включения с общей базой

Схема включения с общим коллектором

 

Схема включения с общим эмиттером

 

5. Чем обусловлен ток коллекторного перехода в случае, когда ток через эмиттерный переход равен нулю?

Потоком неосновных носителей из базы в коллектор.

6. Как определить по входным и выходным характеристикам БПТ h-параметры?

По статическим характеристикам можно определить h-параметры:

Входное сопротивление при коротком замыкании на выходе h₁₁. Для этого зададим приращение напряжения база-эмиттер ΔU_бэ симметрично относительно рабочей точки и определим соответствующее приращение тока базы ΔI_б. По входной характеристике.

Выходная проводимость на холостом ходе на входной цепи h₂₂. Для нахождения параметра h₂₂ зададим приращение напряжения коллектор-эмиттер ΔU_k и определим соответствующее приращение тока коллектора ΔI_k. По выходным характеристикам.

Коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе цепи h21. Для нахождения параметра h21 зададим приращение тока базы ΔI, и определим соответствующее приращение тока коллектора ΔIк. По выходной характеристике.

 

7. В чем достоинства и недостатки различных схем включения биполярный транзисторов?

Схема включения с общей базой.

Применяется для сигналов высоких частот, имеет большой коэффициент передачи по напряжению. Недостатками являются низкое входное сопротивление, отсутствие усиления по току.

 

 

Схема включения с общим коллектором.

Имеет высокое входное сопротивление, большое усиление по току. Недостатком является отсутствие усиления по напряжению.

Схема включения с общим эмиттером.

Имеет большое усиление по току и напряжению, соответственно, большое усиление по мощности. Недостатками схемы являются зависимость характеристик от частоты сигнала и роста температуры.

8. Какой принцип работы у полевых, не МДП, транзисторов?

Полево́й (униполя́рный) транзи́стор — полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением.

9. Какой принцип работы у МДП/МОП транзисторов?

Полевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, затвор которого электрически изолирован от проводящего канала полупроводника слоем диэлектрика. Благодаря этому, у транзистора очень высокое входное сопротивление. Принцип действия МОП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля. Приповерхностный слой полупроводника является токопроводящим каналом этих транзисторов.

10. Как температура и частота влияют на параметры БПТ?

Температура оказывает значительное влияние на биполярные транзисторы. Изменение температуры приводит к смещению рабочей точки транзистора, что может резко изменить параметры усилителя. При увеличении температуры уменьшается входное и выходное сопротивление биполярного транзистора. Температурная зависимость статических характеристик транзистора в схеме с общей базой значительно меньше по сравнению со схемой с общим эмиттером.

 

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РАСЧЁТА

Выполнить расчёт полученной схемы, рассчитать ток коллектора (стока), минимальный необходимый ток базы или минимальное необходимое напряжение затвора, падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер или сток-исток, выделяемую тепловую мощностью.