Транзистора с ОЭ
Цель работы. Исследовать вольт-амперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ).
Оборудование. Лабораторный стенд 87Л-01, сменная панель 6.
Объект исследования. Транзистор МП40А или аналогичный.
Общие сведения
Биполярным транзистором, или просто транзистором, называется полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими выпрямляющими p-n -переходами и тремя (или более) выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Транзисторы используются для усиления мощности электрических сигналов.
На рис. 1 схематически изображена структура биполярного транзистора. Взаимодействие между p-n -переходами осуществляется при малой толщине области между переходами, когда носители заряда, инжектированные через один p-n -переход, смещённый в прямом направлении, могут дойти до другого перехода, смещённого в обратном направлении, и изменить его ток. В этом случае ток одного из переходов может управлять током другого перехода.
Одна из крайних областей транзистора, используемая в режиме инжекции, называется эмиттером (Э). Другая крайняя область, которая осуществляет экстракцию носителей заряда, называется коллектором (К). Средняя область - базой (Б).
|
Токи трех электродов транзистора связаны соотношением: Iэ=Iб+ Iк. Ток базы значительно меньше как тока эмиттера, так и тока коллектора. Поэтому можно считать, что Iк »Iэ. Отношение DIк/DIэ=a называется статическим коэффициентом передачи тока эмиттера. Отношение DIк/DIб= b называется статическим коэффициентом передачи тока базы и фактически характеризует усилительные свойства транзистора.
Различают два типа биполярных транзисторов: p-n-p -транзистор и n-p-n -транзистор.
Возможны три схемы включения транзистора - с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и с общим коллектором (ОК).
|
Схема ОЭ (рис. 2) наиболее широко употребима, так как обеспечивает усиление не только входной мощности, но и входного тока (тока базы).
При любой схеме включения в каждой цепи постоянный ток проходит от плюса источника питания через соответствующие области транзистора к минусу источника питания. Стрелка эмиттера указывает направление проходящего через него тока.
Для каждой схемы включения вводятся свои семейства характеристик, которые позволяют правильно выбрать рабочий режим транзистора и обеспечить наиболее эффективное использование его возможностей.
В любой схеме включения в каждой из двух цепей действует напряже-ние между двумя электродами и протекает ток: во входной цепи - Uвх и Iвх, в выходной - Uвых и Iвых. Эти электрические величины определяют режим работы транзистора и взаимно влияют друг на друга. В схеме ОЭ входной цепью является цепь базы, а выходной - цепь коллектора (см. рис. 2).
Наибольшее значение для применения транзисторов имеют два вида характеристик - входные и выходные.
Входные характеристики транзистора показывают зависимость тока базы от напряжения Б-Э при постоянном напряжении К-Э: Iб=f(Uбэ) при Uкэ=const. При Uкэ=0 характеристика имеет вид прямой ветви вольт-амперной характеристики диода.
Выходные характеристики транзистора Iк = f(Uкэ) при Iб = const показывают зависимость тока коллектора от напряжения К-Э при постоянном токе базы. Выходная характеристика при Iб=0 имеет вид, соответствующий обратной ветви вольт-амперной характеристики диода.
Термины, определения и обозначения параметров биполярных транзисторов приведены в ГОСТ 20003-74. Различают собственные параметры транзистора, h -параметры, предельные эксплуатационные и электрические параметры. Основными параметрами биполярных транзисторов являются:
1) статический коэффициент передачи тока базы в режиме малого сигнала h 21э (b);
2) максимально допустимый постоянный ток коллектора Iк max ;
3) обратный ток К-Э при разомкнутом выводе базы Iкэо ;
4) максимально допустимое постоянное напряжение К-Э Uкэ max ;
5) максимально допустимое постоянное напряжение Э-Б Uэб max;
6) напряжение насыщения коллектор-эмиттер Uкэ нас;
7) максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора Рк max;
8) граничная частота f гр - частота при которой статический коэффициент передачи тока базы h 21э уменьшается в Ö2 раз;
9) ёмкости коллекторного и эмиттерного переходов C к и C э.
