Исследование статических характеристик полупроводниковых диодов. Исследование статических характеристик и параметров МДП-транзисторов

Какие физические процессы определяют время включения и выключения электронного ключа на БТ и МДП ПТ?

2.2.8 Нарисовать распределение концентрации неосновных неравновесных носителей в базе БТ на различных стадиях процесса переключения.

2.2.9 Как зависит время включения и время выключения от глубины насыщения в БТ и запирающего напряжения?

2.2.10 Как влияют емкость и индуктивность нагрузки на переключение БТ и МДП ПТ?

2.2.11 Как улучшить быстродействие электронных ключей на БТ и МДП транзисторах?

3 Литература

1 Игнатов А.Н. и  др. Основы электроники: Учебное пособие /СибГУТИ.-Новосибирск, 2005. Стр.82-86.

2 Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией -М: Радио и связь, 1998. Стр. 118-125.

3 Электронные приборы. Под редакцией -М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр. 191-197, 231-233.

4 Батушев В.А. Электронные приборы. -М.: Высшая школа, 1980. Стр. 167-176.

5 Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. - М.: Сов. Радио, 1980. Стр. 124-133, 147-149, 153-155, 244-250, 254-260, 266-275.

6 Савиных В.Л. Конспект лекций по ФОЭ. 2008. Электронная версия.

4 Задание для работы в лаборатории.

4.1 Для исследования статических характеристик ключа на БТ собрать схему, показанную на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1- Схема для исследования статических характеристик ключа на БТ

4.2 Установить тип транзистора в соответствии с вариантом (Приложение А.1), остальные параметры указаны на схеме.

4.3 Снять одновременно характеристику прямой передачи I_К=f(I_Б) и зависимость напряжения на коллекторе от тока базы   U_КЭ=f(I_Б). Ток базы следует изменять от 0 до тех пор, пока не наступит насыщение. Результаты измерений занести в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 – Транзистор (указать по варианту)  

4.4 По снятым зависимостям определить и записать минимальный ток базы I_Б.НАС, при котором транзистор входит в режим насыщения, и величину остаточного напряжения на коллекторе - U_{КЭ ОСТ}.

4.5 Для исследования переходных процессов в ключе собрать схему, приведенную на рисунке 6.2. В качестве входного генератора  G  использовать Clock из библиотеки Sources. Конденсатор С не подключать.

4.6  Установить частоту генератора G 1 МГц, коэффициент заполнения - Duty cycle - 20%, амплитуду сигнала 0В. Установить время развертки осциллографа - Time base - 0,05 mс/div

Рисунок 6.2 - Схема для исследования переходных процессов в ключе.

4.7 Измерить параметры переходного процесса переключения при различных степенях насыщения транзистора – S = 0.5, 1, 2, 4. Управление степенью насыщения производится путем изменения амплитуды генератора.

I_Б =(U_ГЕН - 0.7)/R_Б

n = I_Б/ I_Б.НАС   (значение I_Б.НАС   из п. 4.3)

Отсюда, для требуемой степени насыщения нужно установить

U_ГЕН = n* I_Б.НАС*R_Б + 0.7В

Данные занести в таблицу 6.2.

Таблица 6.2- Временные параметры ключа

Положения движков (курсоров) осциллографа при измерении  временных параметров переходного процесса для таблицы 6.2. показаны на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 -. Измерение параметров переходного процесса.

4.8 Зарисовать в одном масштабе времени осциллограммы входного напряжения U_ВХ(t) и выходные напряжения  U_ВЫХ(t) при  n = 0.5, 1, 2, 4. 

Рисунок 6.4 – Осциллограммы выходного напряжения при различной степени насыщения

4.9 Исследовать работу ключа на реактивную нагрузку.

4.10 Между коллектором транзистора и общим проводом подключить конденсатор емкостью 100 пФ. Установить значение U_ГЕН, соответствующее степени насыщения n=2. Измерить временные параметры выходного импульса, записать в значения в последний столбец таблицы 6.2.

4.11 Удалить из схемы конденсатор. Преобразовать схему к виду, показанному на рисунке 6.5. Установить частоту генератора 100 кГц, значение U_ГЕН, соответствующее степени насыщения n=2. Время развертки осциллографа 1mс/div, масштаб канала В - 50 V/div. Ключ установить в разомкнутое состояние. Получить осциллограмму и определить амплитуду выброса напряжения на коллекторе.

Рисунок 6.5 - Ключ с индуктивной нагрузкой.

Замкнуть ключ, установить масштаб канала В - 5 V/div. Получить осциллограмму и зарисовать обе осциллограммы в отчет.

ПРИМЕЧАНИЕ. Емкостная и особенно индуктивная нагрузка ключа в реальных схемах никогда специально не устанавливаются. Они возникают, как следствие реальных условий:

емкостная нагрузка – из-за входной паразитной емкости нагрузки, индуктивная нагрузка – при управлении реле с помощью ключа.

Установка диода, как показано в схеме на рисунке 6.5 является реальным способом защиты транзистора от перегрузок