Исследование биполярного транзистора

Работа из раздела: «Физика и энергетика»

Лабораторная работа

Цель работы

1. Исследование биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

2. Исследование биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой.

Краткие теоретические сведения

Транзистор - это полупроводниковый элемент, имеющий в своём составе как минимум два p-n перехода (p-n-p или n-p-n) и три электрических вывода. Транзисторы бывают биполярными и полевыми.

Биполярным транзистором называют трёхэлектродный полупроводниковый прибор с двумя близкорасположенными электронно-дырочными переходами. Они служат для усиления, генерирования, преобразования и коммутации сигналов и т.д.

Ток в биполярном транзисторе определяется движением носителей зарядов двух знаков - отрицательных (электронов) и положительных (дырок). Существует три схемы включения биполярных транзисторов: 1)Схема с общим эмиттером; 2)Схема с общей базов; 3)Схема с общим коллектором. При этом цепи рассматривают только относительно переменного тока. Принцип действия биполярного транзистора любой структуры основан на создании транзисторного (проходящего) потока носителей заряда из эмиттера коллектор через базу и управления этим потоком посредством тока базы. Основные свойства биполярного транзистора определяются процессами в его базе.

Биполярные транзисторы являются ассиметричными приборами, что обеспечивает быстрейшее протекание переходных процессов при переключениях:

1.Эмиттерный электронно-дырочный переход между базой и эмиттером ?-p по площади меньше коллекторного .

2.Знак плюс означает, что концентрация примесей в эмиттере в стони раз превышает концентрацию примесей в базе (р).

3.Концентрация примесей в коллекторе чуть меньше, чем в эмиттере.

С током эмиттера ток коллектора связан соотношением:

Дифференциальный коэффициент передачи тока эмиттера б, т.е. коэффициент переноса тока из эмиттерной цепи в коллекторную составляет б=0,95 и зависит от частоты сигнала.

Каждая схема описывается тремя семействами характеристик:

· Входные характеристики:

· Выходные характеристики:

· Проходные характеристики:

Порядок выполнения

1. Исследование биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Собрать схему согласно рис. 1.

Снятие семейства входных и проходных характеристик транзистора.

Для этого установить с помощью регулятора напряжения источника напряжение между коллектором и эмиттером , изменяя ток базы с помощью регулятора источника напряжения зафиксировать значения напряжения между базой и эмиттером и тока коллектора . Опыт повторить при В и В. Во время опыта всякий раз поддерживать неизменным.

Таблица 1

I б, мкА	Uкэ=0 В	Uкэ=3 В	Uкэ=6 В
	Uбэ, мВ	Iк, мА	Uбэ, мВ	Iк, мА	Uбэ, мВ	Iк, мА
0	0,02	0	0,058	0,06	0,059	0,06
0,025	0,095	0,09	0,145	1,41	0,146	1,44
0,05	0,119	0,19	0,171	3,15	0,173	3,38
0,075	0,134	0,28	0,19	5,17	0,19	5,57
0,1	0,146	0,37	0,205	7,18	0,203	7,89
0,125	0,155	0,44	0,218	9,35	0,214	10,58
0,15	0,164	0,52	0,231	11,45	0,224	13,29

По данным таблицы 1 построить семейство входных и проходных характеристик биполярного транзистора включенного по схеме с общим эмиттером. Вид характеристик показан на рис 2, 3.

Входные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером

транзистор биполярный эмиттер электронный

Выходные характеристик биполярного транзистора

Рассчитать значения статического и динамического входного сопротивления транзистора в заданной преподавателем точке входной характеристике транзистора по формулам (1,2)

, (1)

. (2)

Рассчитать значения статического и динамического коэффициента усиления транзистора по току в заданной преподавателем точке проходной характеристике транзистора по формулам (3,4)

, (3)

. (4)

мОм	Rвх. Ст	Rвх.динам	Rвх. Ст	Rвх.динам	Rвх. Ст	Rвх.динам
	0	0	0	0	0	0
	3,8	3	5,8	3,48	5,84	3,48
	2,38	0,96	3,42	1,04	3,46	1,08
	1,78	0,6	2,53	0,76	2,53	0,68
	1,46	0,48	2,05	0,6	2,03	0,52
	1,24	0,36	1,74	0,52	1,71	0,44
	1,09	0,36	1,54	0,52	1,49	0
Сред	1,96	0,82	2,84	1,15	2,8	1,03

	Кi ст.	Ki динам.	Кi ст.	Ki динам.	Кi ст.	Ki динам.
	0	0	0	0	0	0
	3,6	3,6	56,4	54	57,6	55,2
	3,8	4	63	69,6	67,6	77,6
	3,7	3,6	68,9	80,8	74,2	87,6
	3,7	3,6	71,8	80,4	78,9	92,8
	3,5	2,8	74,8	86,8	84,64	107,6
	3,4	3,2	76,3	84	88,6	108,4
Сред	3,6	3,4	68,5	75,9	75,2	88,2

Снять семейство выходных характеристик транзистора.

Для этого с помощью регулятора напряжения источника установить и поддерживая в течении опыта постоянным значение тока базы сначала мА, затеммА, мА и мА, снять зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером, меняя последнее с помощью регулятора напряжения источника . Результаты измерений свести в таблицу 2.

Таблица 2

U кэ, В	Iк, мА
	Iб=0, мкА	Iб=50, мкА	Iб=100, мкА	Iб=150, мкА
0	0	1,99	0,58	0,82
0,5	0,07	2,8	6,50	10,33
1	0,07	2,88	6,65	10,64
2	0,07	2,99	6,91	11,04
3	0,07	3,08	7,14	11,52
4	0,07	3,16	7,42	11,97
5	0,07	3,24	7,67	12,5
6	0,08	3,32	8,01	13,01

Вид характеристик приведен на рис. 4.Графики семейства выходных характеристик биполярного транзистора.

2. Исследование биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой.

Собрать схему, согласно рис. 5.

Снять входную и проходную характеристики транзистора.

Для этого установить с помощью регулятора напряжения источника напряжение между коллектором и базой , изменяя ток эмиттера с помощью регулятора источника напряжения зафиксировать значения напряжения между базой и эмиттером и тока коллектора . Опыт повторить при В и В. Во время опыта всякий раз поддерживать неизменным. Результаты измерений свести в таблицу 1.

Таблица №3

I э, мА	Uкб=0 В	Uкб=3 В	Uкб=6 В
	Uбэ, мВ	Iк, мА	Uбэ, мВ	Iк, мА	Uбэ, мВ	Iк, мА
0	0,003	0	0,001	0	0,002	0
2,5	0,191	2,47	0,186	2,43	0,184	2,48
5	0,24	4,99	0,233	4,97	0,231	5,04
7,5	0,287	7,46	0,273	7,43	0,267	7,46
10	0,315	9,65	0,308	9,68	0,298	9,7

Входные характеристики биополярного транзистора,включенного по схеме с общей базой

Проходные характеристики биополярного транзистора,включенного по схеме с общей базой

Рассчитать значения статического и динамического входного сопротивления транзистора в заданной преподавателем точке входной характеристике транзистора по формулам (5,6)

, (5)

. (6)

, (7)

. (8)

Ом	Rвх. Ст	Rвх.динам	Rвх. Ст	Rвх.динам	Rвх. Ст	Rвх.динам
	0	0	0	0	0	0
	0,076	0,075	0,074	0,074	0,073	0,072
	0,048	0,019	0,046	0,018	0,046	0,018
	0,038	0,018	0,036	0,016	0,035	0,014
	0,031	0,011	0,030	0,014	0,029	0,012
Сред	0,048	0,031	0,047	0,030	0,046	0,029

	Кi ст.	Ki динам.	Кi ст.	Ki динам.	Кi ст.	Ki динам.
	0	0	0	0	0	0
	0,988	0,988	0,972	0,972	0,992	0,992
	0,998	1,008	0,994	1,016	1,008	1,024
	0,994	0,988	0,990	0,984	0,994	0,968
	0,965	0,876	0,968	0,9	0,97	0,896
Сред	0,986	0,965	0,981	0,968	0,991	0,97

Снять семейство выходных характеристик транзистора включенного по схеме с общей базой .

Для этого зафиксировав с помощью регулятора источника напряжения значение тока эмиттера в соответствии с таблицей 4, снять зависимость тока коллектора и напряжения между базой и коллектором , изменяя последнее с помощью регулятора напряжения источника .

Таблица № 4

Uкб,В	Iк,мА
	Iэ=0 мА	Iэ=1мА	Iэ=2мА	Iэ=3 мА	Iэ=4мА	Iэ=5мА
0	0	1,03	2,04	3,01	3,99	5,02
2	0,005	1,04	2,04	3,02	3,99	5,03
4	0,005	1,04	2,04	3,02	4	5,03
6	0,005	1,04	2,04	3,03	4	5,04
8	0,005	1,04	2,05	3,03	4,01	5,04
10	0,005	1,04	2,05	3,03	4,01	5,05

Семейство проходных характеристик биполярного транзистора включенного по схеме с общим эмиттером

Семейство входных характеристик биополярного транзистора включенного по схеме с общим эмиттером

Заключение

В ходе данной работы мы исследовали биполярный транзистор включенный по двум видам схем: с общим эмиттером и с общей базой.