Построение коллекторных характеристик биполярного транзистора

Министерство образования Российской Федерации

Владимирский государственный университет

Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств

Лабораторная работа №2

Построение коллекторных характеристик биполярного транзистора

По дисциплине Физические основы микроэлектроники

Выполнила:

студентка гр. Р-108

Проверил:

Владимир 2010

Цель работы:

Построить семейство коллекторных характеристик биполярного транзистора по схеме включения с общим эмиттером при различном коллекторном напряжении, задавшись нужными значениями.

Постановка задачи:

Самостоятельное построение вольтамперных характеристик биполярного транзистора, основываясь на формулах и описаниях процессов в литературе, описать сложности построение, возможные различия и возможные пути их решения.

Биполярным транзистором называют полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n переходами и тремя или более выводами. Транзисторы это приборы, которые управляются током. По заданию лабораторной работы дан транзистор в активном режиме работы и схемой включения с общим эмиттером. Схема включения с общим эмиттером показана на рисунке 1.

Рис.1

Активный режим работы подразумевает, что эмиттерный переход смещен в прямом направлении и происходит инжекция носителей из эмиттера в базу. Коллекторный переход смещен в обратном направлении. Происходит экстракция электронов в коллектор.

Входная характеристика биполярного транзистора – это зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при фиксированном значении напряжения коллектор-эмиттер. Если эмиттерный переход смещен в прямом направлении, то входная характеристика будет похожа на прямую ветвь ВАХ диода.

Строим входную характеристику по формуле:

.                                                   (1)

При построении используем следующие исходные данные:

;

;

.

Выходной характеристикой называют зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при фиксированном токе базы. В области насыщения ток коллектора не зависит от тока базы и все ветви выходной характеристики сливаются в одну. В активной области ток коллектора очень слабо зависит от напряжения коллектор-эмиттер и пропорционален току базы, а ветви выходной характеристики расположены почти горизонтально. Это объясняется тем, что коллекторный переход смещен в обратном направлении. Таким образом, в активном режиме биполярный транзистор ведет себя как источник тока, управляемый током базы.

Выходная характеристика строится в несколько шагов. Для начала строим наклонную линию, которая на рисунке обозначена  по формуле:

.                                                      (2)

Берем , а .

После строим горизонтально наклонные прямые по формуле:

.                                               (3)

Сначала при значении тока базы равного 0А, при этом получается горизонтальная прямая линия. Затем при значениях 10, 20 и 30 мкА. Исходные данные были следующими:

, так как ;

;

;

Далее надо сместить начало координат для прямых, которым задан ток базы равный 0, 10, 20 и 30 мкА, так чтобы они расположились на прямой . Для этого зададим новые начала координат:

 

 

Для каждого уравнения прямой соответственно а и b будут следующими:

 ,

 ,

 ,

 ,

Вывод: получившаяся входная характеристика биполярного транзистора ничем не отличается от оригинала, который приводят в литературе и справочниках, а выходная характеристика получилась сильно отличающейся от приведенной в литературе, это получилось в следствии того, что ее построение было связано с очень сильным упрощение, ведь вместо сложной зависимости  были использованы несколько уравнений прямых линий. Возможно, решение проблемы, приближения построенной характеристики к оригиналу, приведенному в справочниках и литературе по транзисторам, заключается в аппроксимации. И после аппроксимации построенная выходная характеристика будет более похожа на оригинал, но в данной лабораторной работе данное решение не приводится ввиду своей сложности.