Биполярный транзистор в схеме с общей базой: Методические указания к лабораторной работе № 3, страница 2

Наклон выходных характеристик в активном режиме объясняется модуляцией ширины базы коллекторным напряжением. С ростом обратного напряжения на коллекторе увеличивается ширина ОПЗ коллекторного перехода  и уменьшается ширина базы, рекомбинация дырок в базе становится меньше и коллекторный ток возрастает. Тем самым  создаётся конечная величина дифференциальной проводимости коллектора

, где      – ширина ОПЗ коллекторного перехода (здесь и далее строчными буквами  и  обозначены малые приращения токов или напряжений). Обычно величина 50 кОм…1 Мом.

На рис. 3.5 показаны простейшие эквивалентные схемы р-п-р транзистора в нормальном режиме при  и .

а)                                                                  б)

Рис. 3.5. Эквивалентные схемы p-n-p транзистора

 в режиме большого (а) и малого (б) сигналов

Рис. 3.5.б соответствует режиму малого сигнала, когда эмиттерный диод может быть заменён дифференциальным сопротивлением  эмиттера

Величина дифференциального сопротивления эмиттера  определяет входное сопротивление транзистора в схеме ОБ.

Передаточная характеристика  представляет собой почти линейную зависимость и описывается выражением (3.10). Коэффициент передачи тока и обратные токи эмиттерного  и коллекторного  переходов образуют минимальный набор статических параметров, достаточный для грубого описания работы транзистора.

2.3. Н – параметры транзисторов

Транзистор как активный элемент электрической цепи характеризуется системой малосигнальных –параметров, которые представляют собой производные соответствующих ВАХ в заданной рабочей точке, определяемой  и .

 - входное сопротивление транзистора;

 - коэффициент обратной связи по напряжению;

 - коэффициент передачи тока;

 - выходная проводимость.

Для схемы с ОБ   ,      ,    . За положительное направление токов в системе -параметров принимаются токи, втекающие в транзистор. В соответствии с принципом действия транзистора ток эмиттера втекает в эмиттерный выход, а ток коллектора вытекает, поэтому

С ростом отрицательного напряжения на коллекторном переходе происходит уменьшение ширины базы из-за увеличения ширины коллекторного перехода. При постоянном эмиттерном токе это вызывает уменьшение концентрации дырок на эмиттерном переходе и соответственно напряжения на  эмиттере (рис. 3.3).

Параметры  и  определяются по входным, а  и  - по выходным характеристикам, используя соответствующие малые конечные приращения  и .

3. Описание лабораторной установки.

Лабораторная установка позволяет измерять входные, выходные и передаточные характеристики по схеме, указанной на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Схема измерения ВАХ биполярного транзистора в схеме с ОБ

Схема собирается с помощью соединительных проводов на базе учебного комплекса МУК ФОЭ1 с использованием двух ампервольтметров АВ1 и двух генераторов напряжений соответственно для входной, эмиттерной, и выходной, коллекторной цепи. Стенд с транзисторами СЗЭЛ01 содержит набор биполярных и полевых транзисторов. Переключение разных типов транзисторов и схем включения проводится с помощью соединительных проводов при выключенном напряжении питания на генераторах ГН3 и измерительных приборах.

Входной эмиттерный ток задаётся генератором тока  и контролируется миллиамперметром . Выходное напряжение  задаётся генератором  и контролируется вольтметром . Входное напряжение  измеряется вольтметром , а выходной ток –  миллиамперметром .

На переднюю панель установки выведены регулировки эмиттерного тока и коллекторного напряжения и приборы для измерения токов и напряжений в эмиттерной и коллекторной цепях.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Снять семейства входных и выходных характеристик транзисторов в схеме с ОБ, обращая особое внимание на начальный участок выходной характеристики. Выходные характеристики  снять для  = 4, 6 и 8 мА, входные  при  = 0 и –5 В.

4.2. Снять передаточную характеристику транзистора  при = -5В.

4.3. Снять характеристику обратной связи  при  = 6 мА.

4.4. По снятым характеристикам определить h- параметры транзистора в рабочей точке  = 6 mА,  = -5 В.

5. Вопросы и задания для подготовки к работе и защиты.

1.  Объяснить принцип действия биполярного транзистора.

2.  От каких факторов зависит коэффициент передачи тока ?

3.  Как выглядит распределение неосновных носителей в базе транзистора в различных режимах?

4.  Объяснить ход статических ВАХ транзистора в схеме с ОБ.

5.  Объяснить физическую природу токов  и .

6.  Объяснить физический смысл и порядок определения

-параметров в схеме с ОБ.

7.  Что называется нормальным и инверсным коэффициентами передачи тока в транзисторной структуре?

8.  Чем отличаются - и - параметры транзисторов?

9.  Пояснить структуру базового тока в транзисторе.

10.Почему базовый ток уменьшается при увеличении ?

11. Привести и объяснить передаточную характеристику транзистора  

12. Как изменяется ток коллектора при увеличении тока базы на 10 мкА, если   = 0.95?

13.Рассчитать избыточный заряд дырок в базе при  = 1 мкА,  = 0.98, время жизни дырок в базе = 10 с.

14.Рассчитать коэффициент передачи тока  кремниевой n-p-n транзисторной структуры с параметрами:

 = 1^.10¹⁹ см^-3,         = 2^.10¹⁶ см^-3,

 = 1.2 мкм,,              =2 мкм,                    = 10 мк.

Эмиттер считать однородно легированным, эффективность коллектора принять равной единице.

15.Рассчитать параметры Т-образной эквивалентной схемы  по заданным -параметрам в схеме ОБ.

 = 40 Ом                     = 5^.10^-4;

 = -0.98             = 2^.10^-6