Рабочая программа, методические указания и контрольные задания по курсу "Твердотельная электроника", страница 16

30)  Полевой транзистор с управляющим р-n-переходом и каналом nтипа имеет Iс max = 2 мА и Uотс = 5 В. Определить ток стока Iс и крутизну S транзистора при напряжениях затвора, равных: а) - 5 В; б) 0; в) - 2,5 В.

Методические указания и примеры решения задач к заданию 3

Для решения задач следует внимательно разобрать решение следующих задач.

Пример 8. Для транзистора типа р-n-р задано: I pЭ= 1 мА; InЭ = 0,01 мА; I pК = 0,98 мА; InК = 0,001 мА. Вычислите: а) коэффициент инжекции γ; б) коэффициент переноса тока базы δ; в) ток базы и коэффициент передачи тока в схемах ОБ и ОЭ; г) значения токов I_кбо и I_кэо, д) значения β и I_б, если I pК = 0,99 мА. Как изменятся значения ^β и I_б, если ток InЭ увеличится? Решение

а) .

            б) δ= I         pЭ = 0,98 1= 0,98.

в) I_э = I pЭ + InЭ =1+ 0,01=1,01 мА;

I_К = IpК + InК = 0,98+ 0,001= 0,981 мА;

I_Б = I_Э − I_К =1,01− 0,981= 0,029 мА или 29 мкА.

α≈γ⋅δ= 0,99 ⋅0,98 = 0,97 ; β=α(1−α) = 0,97 (1− 0,97) = 32,67 .

г)          мкА. д

β=α(1−α) = 0,98(1− 0,98) = 49,5 ;

I_б ⁼ (InЭ + I pЭ)⁻ (InК + I pК)= (0,01+1)− (0,001+ 0,99) = 0,019 мА  или 19 мкА.

Если ток InЭ возрастает, то величина ^β падает, поскольку значение ^γ уменьшается. Действительно, если уменьшить ^γ, то также снизятся ^α (так как α≈γ⋅^δ) и значение ^β [поскольку β=α(1−α)]. Ток I_б можно найти, используя результаты, полученные в п. в) и д).

Пример 9. Сплавной транзистор типа р-n-р включен в схему с ОЭ и оторванной базой. Определить коллекторный ток, если известно, что коэффициент передачи тока эмиттера транзистора α = 0,98 и обратный ток коллекторного перехода I_кбо = 10 мкА.

Решение

Воспользуемся известным соотношением для токов транзистора в активном режиме: I_к =^αI_э ⁺Iкб0. Поскольку цепь базы разорвана, то

I_к = I_э. Исключив из уравнения Iэ , получим

I_к =αI_к + I_кб0или I_к ⋅(1−α) = I_кбо ,

откуда                             I_к = I_кбо(1-α)= I_кбо ⋅(1+β).

Этот ток обозначается символом I_кэо и называется обратным током коллектор - эмиттер при разомкнутом выводе базы.

Подставляя числовые значения, данные в условии задачи, получаем: I_кэо =10(1−0,98) =500 мкА.

Этот ток в 1+^β раз больше обратного тока коллектора I_кбо. Большое значение тока Iкэо снижает устойчивость работы транзистора в схеме с ОЭ и может привести к тепловому пробою. Поэтому при эксплуатации транзисторов не допускается отключение или разрыв цепи базы при наличии напряжения на других электродах.

В этой задаче, кроме того, дан очень простой и точный способ измерения коэффициента передачи тока эмиттера ^α. Если вначале измерить обратный ток коллекторного перехода I_кб0 (включая батарею между коллектором и базой), а затем измерить коллекторный ток в схеме с ОЭ и оторванной базой, то можно непосредственно определить 1−^α.

Пример 10. Полевой транзистор с управляющим р-n-переходом, имеющим Iс max = 2 мА и Smax = 2 мА/В, включен в усилительный каскад по схеме с общим истоком. Сопротивление резистора нагрузки Rн = 10 кОм. Определить коэффициент усиления по напряжению, если: а) Uзи= - 1 В; б) Uзи = - 0,5 В; в) Uзи = 0.

Решение

а) Найдем напряжение отсечки

U_отс = 2⋅ I_с max S_max = 2⋅2⋅10⁻³ (2⋅10⁻³ )= 2 В.

Определим крутизну транзистора при U_зи= - 1 В:

S = S_max ^⋅(1− U_зи U_отс)= 2⋅(1−1 2) =1 мА/В. Коэффициент усиления по напряжению

K_U = S ⋅ R_н =1⋅10⁻³ ⋅10⋅10³ =10 . б) При напряжении затвора Uзи = - 0,5 В

S = 2⋅(1− 0,52) =1,5 мА/В;        K_U =1,5⋅10⁻³ ⋅10⋅10³ =15. в) При напряжении затвора, равном нулю,

S = 2⋅(1− 0 2) = 2 мА/В; K_U = 2⋅10⁻³ ⋅10⋅10³ = 20.

Пример 11. У некоторого полевого транзистора с управляющим p-nпереходом Iс max=1 мА и Uотс = 4 В. Определить: а) какой ток будет протекать при обратном напряжении смещения затвор - исток, равном 2 В; б) чему равна крутизна и максимальная крутизна в этом случае. Решение

а) Ток стока найдем из выражения

I_с = I_{с max} ^⋅(1− U_зи U_отс)² =1⋅10⁻³ ⋅(1− 24)² = 0,25мА. б)  Крутизна полевого транзистора