3 Лабораторная работа №3. Исследование биполярного транзистора

Цель работы: изучение особенности работы транзистора в схеме с общим эмиттером и определение его параметров

Оборудование: лабораторный стенд, соединительные провода.

1. Теоретическое введение

Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор, содержащий два взаимодействующих p-n перехода и предназначенный для генерации, усиления и преобразования сигналов электромагнитной природы. Термин "биполярный" означает, что физические процессы в приборе обусловлены движением носителей заряда обоих знаков (электронов и дырок).

Конструктивно транзистор представляет собой монокристалл полупроводника, в котором сформулированы чередующиеся области с разным типом проводимости. Соответственно различают транзисторы p-n-p типа и n-p-n типа. Средняя область, которая делается достаточно тонкой (что принципиально важно для работы транзистора), называется базой. Две другие - эмиттер и коллектор. База отделена от эмиттера и коллектора эмиттерным и коллекторным p-n переходами. Из названий, очевидно, что назначение эмиттера - инжектировать носителя заряда в базу, задача коллектора - экстракция носителей из базы.

В соответствии с наличием трех выводов возможны три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ) рисунок 1a, с общим эмиттером (ОЭ) рисунок 1б, с общим коллектором (ОК) рисунок 1в.

Рисунок 3.1- Три схемы включения транзистора

Существует четыре режима работы биполярных транзисторов: нормальный активный, двойной инжекции, отсечки и инверсный активный. В нормальном активном режиме эмиттерный переход включен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном. В режиме двойной инжекции оба перехода включены в прямом направлении. В режиме отсечки оба перехода включены в обратном направлении. В инверсном режиме коллекторный переход включен в прямом направлении, а эмиттерный - в обратном.

Поведение транзистора, как и любого другого прибора, в электрической цепи определяется его статическими характеристиками.

Статические характеристики - это уравнения, связывающие входные и выходные токи и напряжения.

Наиболее часто применяются зависимости входных и выходных токов и напряжений, выраженные в h - параметрах:

U₁ = h₁₁ I₁ + h₁₂ U₂

I ₂ = h₂₁ I₁ + h₂₂ U₂

h - параметры имеют простой физический смысл :

h

₁₁ = U1 / I1 , при U2 = 0 – входное сопротивление при коротком замыкании выходной цепи;

h₁₂ = U1 / U2 , при I1 = 0 – к

оэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе во входной цепи;

h₂₁ = I2 / I1 , при U2 = 0 – коэффициент передачи тока при коротком замыкании выходной цепи;

h₂₂ = I2 / U2 , при I1 = 0 – выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи.

Итак, для определения h - параметров необходим режим короткого замыкания в выходной цепи и режим холостого хода во входной. Это достаточно просто осуществляется экспериментально, поскольку указанные режимы близки к режимам работы транзистора в реальных схемах.