Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО “Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова”
Кафедра механизации и электрификации
Горных производств
Исследование
Полупроводникового транзистора
Методические указания к лабораторной работе
по дисциплине “Силовая преобразовательная
техника и элементы автоматики”
для студентов специальности 150402
Магнитогорск
Составители: Шебаршов А.А.
Савельев В.И.
Исследование полупроводникового транзистора: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине “Силовая преобразовательная техника и элементы автоматики” для студентов специальности 150402. Магнитогорск: ГОУ ВПО “МГТУ”, 2011. 9 с.
Содержат теоретические сведения о полупроводниковых транзисторах. Приведены краткое описание стенда, порядок выполнения работы, требования к содержанию отчета и контрольные вопросы для подготовки и защиты лабораторной работы.
Рецензент
© А.А. Шебаршов,
В.И. Савельев, 2011
Цель работы: имитация усилительных свойств транзистора, обусловленных инжекцией и экстракцией неосновных носителей заряда, с использованием ЭВМ.
Используемое оборудование: ЭВМ с установленным программным продуктом схемотехнического моделирования Electronics Workbench Multisim версии 10.1 или выше и модель лабораторного стенда для исследования полупроводникового транзистора в виде схемы замещения, разработанную на кафедре МиЭГП.
Общие СВЕДЕНИЯ
Структура и основные режимы работы
Биполярный транзистор (обычно его называют просто транзистором) — это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими выпрямляющими электрическими переходами и тремя (или более) выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракция неосновных носителей заряда.
Схематическое изображение структуры биполярных транзисторов с выпрямляющими электрическими переходами в виде p-n-переходов приведено на рис. 1.
Рис. 1. Схематическое изображение структур
биполярных транзисторов:
а – p-n-p-типа;
б – n-p-n-типа
Взаимодействие между p-n-переходами будет существовать, если толщина области между переходами (толщина базы) будет много меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда. В этом случае носители заряда, инжектированные через один из р-n-переходов при его смещении в прямом направлении, могут дойти до другого пере хода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток. Таким образом, взаимодействие выпрямляющих электрических переходов биполярного транзистора проявляется в том, что ток одного из переходов может управлять током другого перехода.
Каждый из р-n-переходов транзистора может быть смещен либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:
1) режим отсечки — оба р-n-перехода смещены в обратном направлении, при этом через транзистор проходят сравнительно небольшие токи;
2) режим насыщения — оба p-n-перехода смещены в прямом направлении, при этом через транзистор проходят относительно большие токи;
3) активный режим — один из р-n-переходов смещен в прямом направлении, а другой — в обратном направлении.
В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причем транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы (усиление, генерирование, переключение и т. п.).