Изучение и практическое исследование работы и характеристик полупроводникового биполярного диода

Цель работы: изучение и практическое исследование работы и характеристик полупроводникового биполярного диода.

Сведения о полупроводниковых транзисторах:

Биполярный транзистор – электронное устройство, работа которого основана на двух взаимосвязанных p-nпереходах. Используется для усиления электрических сигналов.

Рисунок 1. Транзистор типа p-n-p.

Под действием источника Еб базо-эмиттерный переход находится в открытом состоянии. В результате дырки из области эмиттера устремляются в базу, где часть из них рекомбинируясь, образуют ток базы. Поток дырок в эмиттере создает ток эмиттера Iэ. По действием источника Ек из базы большая часть дырок оттягивается в область коллектора, образуя ток коллектора Iк.При этом соблюдается следующее отношение: Iэ=Iк+Iб, Iб<<Iк,Iэ. Управляя с помощью источника базы Еб малым током можно осуществлять управление достаточно большим током эмиттера Iэ и коллектора Iк.

 

 

Рисунок 2. Транзистор типа p-n-p                                            Рисунок 3. Транзистор типа n-p-n

Схема экспериментальной установки:

Рисунок 4.

Рисунок 5.

Таблицы с результатами практических исследований :

1.  Результаты измерений проведенных на установке (Рис.4).

Uбэ, В	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
I б1, мА	0,06	0,1	0,14	0,86	1,14	2,29	8,24	10	14	19	28	32,3	38	50,1	59

Таблица 1. Измерения при R=1, Uкэ=10В

Uбэ, В	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
I б2, мА	0,12	0,32	0,43	0,86	1,71	2,29	4,66	8	10	13	19	22,2	26,6	31	34

Таблица 2. Измерения при R=1, Uкэ=50В

2.  Результаты измерений проведенных на установке (Рис.5).

U кэ, B	0,05	0,1	0,2	0,5	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0
I к1, мА	1,81	10,87	30,34	53,29	59	62	71	80	99	103

Таблица 3. Измерения при Iб=6 мА, Uист=600 В

U кэ, B	0,05	0,1	0,2	0,5	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0
I к2, мА	5,76	24,2	68,55	182,38	205	213	232	238	249	275

Таблица 3. Измерения при Iб=12 мА, Uист=1200 В

U кэ, B	0,05	0,1	0,2	0,5	1,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0
I к3, мА	6,51	30,26	82,61	251,65	438,83	458	478	496	512	562

Таблица 3. Измерения при Iб=24 мА, Uист=2400 В

Для нахождения Uист при известном токе базы Iб  воспользуемся формулой: Iб= Uист/100*10^3

Семейство выходных вольт-амперных характеристик транзистора:

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) – зависимость тока от напряжения между баз эмитора.

На Рис.6 показана ВАХ транзистора, определяющая зависимость тока базы Iб от напряжения базой и эмиттером Uбэ при постоянном напряжении Uкэ.

Рисунок 6. ВАХ транзистора (Рис.4)

На Рис. 7 показана ВАХ транзистора, определяющая зависимость тока коллектора Iк от напряжения между коллектором и эмиттером Uкэ при  постоянном токе базы Iб.

Рис. 7 ВАХ транзистора (Рис.5)

Выводы выходных вольтамперных характеристик:

·  Вывод по схеме изображенной на Рис.4 и по результатам практических исследований Табл.1 и Табл. 2.

Из Рис.6 видно, что с ростом напряжения между коллектором и эмиттером  Uкэ ток базы Iб уменьшается. Это объясняется тем, что при увеличение напряжения между коллектором и эмиттером  Uкэ большее количество дырок из базы переходит в цепь коллектора.

·  Вывод по схеме изображенной на Рис.5 и по результатам практических исследований Табл.3, Табл.4 и Табл.5.

Из Рис.7 видно, что при малых значениях Uэк наблюдается резкий рост тока Iк. Это объясняется тем,  что дырки из цепи эмиттера в большом количестве инжектируется в область базы транзистора и даже при небольшом напряжении между коллектором и эмиттером Uкэ поступают из базы в цепь коллектора. В момент, когда почти все дырки, поступившие из эмиттера в базу, выносятся в область коллектора, практически перестает увеличиваться ток коллектора  даже при значительных значениях напряжения Uкэ.