Испытание слоев и выпрямительного действия биполярных транзисторов

Общие сведения

Транзистор (рис. 4.1.1) представляет собой полупроводниковый триод, у которого тонкий р -проводящий слой помещен между двумя n -проводящими слоями (n-p-n транзистор) или n -проводящий слой помещен между двумя р -проводящими слоями (p-n-p транзистор).

p-n переходы между средним слоем (база) и двумя крайними слоями (эмиттер и коллектор) обладают выпрямительным свойством, которое можно исследовать как в случае любого выпрямительного диода.

 

 

Рис. 4.1.1

 

 

Экспериментальная часть

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь согласно схеме (рис. 4.1.2а).

· Поочередно устанавливая значения токов I_ПР регулятором напряжения источника, измерьте соответствующие значения напряжения на p-n переходе U_БЭ и занесите их в табл. 4.1.1.

· Измените схему в соответствии сначала с рис. 4.1.2б, затем 4.1.2в и 4.1.2г и повторите все измерения.

 

 

 

Рис. 4.1.2

 

· На рис. 4.1.3 постройте графики I_ПР (U_ПР) для каждого случая и убедитесь, что вольтамперные характеристики всех p-n переходов практически совпадают.

· Установите входное напряжение источника равным нулю, поменяйте его полярность (зажим «+» на «—») и увеличивая напряжение до 5 В (но не выше!), убедитесь, что ток в p-n переходе практически остается равным нулю (не превышает 1 μА).

· Проделайте этот с остальными p-n переходами согласно схеме на рис. 4.1.2 при обратной полярности источника питания.

 

Таблица 4.1.1

 

IПР, мА	Транзистор n-p-n	Транзистор p-n-p
UБЭ, В	UБК, В	UЭБ, В	UКБ, В

 

 

Рис. 4.1.3

Распределение тока в транзисторе и управляющий эффект тока базы

Общие сведения

В транзисторе p-n-p типа (рис. 4.2.1) ток эмиттера к коллектору через базу обусловлен неосновными для базы носителями заряда – дырками. При положительном направлении напряжения U_ЭБ эмиттерный p-n переход открывается, и дырки из эмиттера проникают в область базы. Часть из них уходит к источнику напряжения U_ЭБ, а другая часть достигает коллектора. Возникает так называемый транзитный тока от эмиттера к коллектору. Он резко возрастает с увеличением U_ЭБ и тока базы.

В транзисторе n-p-n типа (рис. 4.2.1б) транзитный ток через базу обусловлен также неосновными для нее носителями заряда – электронами. Там они появляются из эмиттера, если к эмиттерному p-n переходу прикладывается напряжение U_БЭ, полярность которого показана на рис. 4.2.1б.

 

 

Рис. 4.2.1

 

Токи эмиттера, коллектора и базы связаны между собой уравнением первого закона Кирхгофа:

I_К = I_Э – I_Б.

 

Обычно ток базы существенно меньше I_К и I_Э, но от него сильно зависит как I_К, так и I_Э. Отношение приращения тока коллектора к приращению тока базы называется коэффициентом усиления по току:

 

b = DI_К ¤ DI_Б.

 

Он может иметь значения от нескольких десятков до нескольких сотен. Поэтому с помощью сравнительно малого тока базы можно регулировать относительно большие токи коллектора (и эмиттера).

Экспериментальная часть