Исследование биполярного транзистора. Изучение принципа действия и исследование вольт-амперных характеристик биполярного транзистора (Лабораторная работа № 2)

Страницы работы

Содержание работы

Работа 2. исследование Биполярного транзистора

Цель работы: изучение принципа действия и исследование вольт-амперных характеристик биполярного транзистора.

Краткие теоретические сведения

Транзисторомназывают трехэлектродный полупроводниковый прибор, служащий для усиления мощности электрических сигналов. Кроме усиления транзисторы используют для генерирования сигналов, их различных преобразований и решения других задач электронной техники.

Различают два типа транзисторов: биполярные и полевые(униполярные). Название биполярного транзистора объясняется тем, что ток в нем определяется движением носителей зарядов двух знаков: электронов и дырок. Термин же транзистор происходит от английских слов transfer – переносить и resistor – сопротивление, т.е. в транзисторах происходит изменение сопротивления под действием управляющего сигнала.

На рис. 2.1 показана структура биполярного транзистора и его условное обозначение на принципиальных электрических схемах. Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводников типа «p» и «n», между которыми образуются два p-n-перехода. В соответствии с чередованием слоев с разной электропроводностью биполярные транзисторы подразделяют на два типа: p-n-p, рис. 2.1, а и n-p-n , рис. 2.1, б. У транзистора имеются три вывода (электрода): эмиттер (э), коллектор (к) и база (б). Эмиттер и коллектор соединяют с крайними областями (слоями), имеющими один и тот же тип электропроводности, база соединяется со средней областью. На переход «эмиттер – база» напряжение питания подают в прямом направлении, а на переход «база – коллектор» - в обратном направлении.

Рассмотрим более подробно работу биполярного транзистора типа p-n-p. При подключении эмиттера транзистора типа p-n-p к положительному зажиму источника питания возникает эмиттерный ток Iэ рис. 2.2. Стрелкой указано движение носителей заряда. Дырки преодолевают переход и попадают в область базы, для которой дырки не являются основными носителями заряда. Дырки частично рекомбинируют с электронами базы. Так как напряжение питания коллектора во много раз (приблизительно в 20 раз) больше, чем напряжение питания базы, и конструктивно слой базы выполняется очень тонким, то электрическое сопротивление цепи базы получается высоким и ток, ответвляющийся в цепь базы Iб, оказывается незначительным. Большинство дырок достигают коллектор, образуя коллекторный ток Iк.

Рис. 2.2. Принцип действия биполярного транзистора

 
 


Ток коллектора Iк превосходит ток базы Iб от 20 до 200 раз. Это объясняет возможность усиления с помощью транзистора тока и, соответственно, мощности сигнала. Если подавать напряжение сигнала в цепь базы, то будет изменяться сопротивление p-n-перехода между эмиттером и базой. Это сопротивление включено в коллекторную цепь, поэтому его изменение приводит к соответствующему изменению тока коллектора, который во много раз больше тока базы. Если в коллекторную цепь включить сопротивление нагрузки, в нем будет выделяться мощность, во много раз бóльшая, чем мощность сигнала, подводимого в цепь базы. При этом следует иметь в виду, что мощность сигнала усиливается за счет энергии источников питания.

Принцип действия транзистора типа n-p-n точно такой же, как у рассмотренного выше транзистора p-n.

Вольт-амперные характеристики транзистора зависят от схемы его включения. Различают следующие схемы включения (рис. 2.3): с общим эмиттером (ОЭ), собщей базой (ОБ) и с общим коллектором (ОК).

 


Различают следующие основные вольт-амперные характеристики транзистора:

1. Входная - зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном значении выходного напряжения.

2. Выходная - зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном значении входного тока.

3. Проходная - зависимость выходного тока от входного тока при постоянном значении выходного напряжения.

В качестве примера на рис. 2.4 и 2.5 представлены вольт-амперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 2.4) и с общей базой (рис. 2.5).

Рис.2.4. Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора с общим эмиттером: входная (а), проходная (б) и семейство выходных (в)

 

Рис.2.5. Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора с общей базой: входная (а), проходная (б) и семейство выходных (в)

 
 


Порядок выполнения работы

1. Исследование биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

1.1. Собрать схему согласно рис. 2.6.

1.2. Снять семейство входных Iб=f(Uбэ) при Uкэ=const и проходных Iк=f(Iб) при Uкэ=const характеристик транзистора. Для этого установить с помощью регулятора напряжения источника Е2 напряжение между коллектором и эмиттером Uкэ=0, изменяя ток базы Iб с помощью регулятора источника напряжения Е1, зафиксировать значения напряжения между базой и эмиттером Uбэ и тока коллектора Iк. Опыт повторить при Uкэ = 3 В и Uкэ = 6 В. Во время опыта Uкэ всякий раз поддерживать неизменным. Результаты измерений свести в таблицу 2.1.

 


Таблица 2.1

Iб, мкА

Uкэ = 0 В

Uкэ = 3 В

Uкэ = 6 В

Uбэ, мВ

Iк, мА

Uбэ, мВ

Iк, мА

Uбэ, мВ

Iк, мА

0

25

50

75

100

125

150

Похожие материалы

Информация о работе