Малюнок 1.7- Вольт-амперна характеристика р-п переходу

2. Пояснити класифікацію транзисторів

По принципу дії :Т (біполярні), П (польові);

По потужності; малої, середньої , великої,

По частоті: низької середньої високої

3. Для транзистора включеного по схемі з спільною базою при зміні струму емітера на 4 мА, струм колектора змінився на 3,6 мА. Визначте коефіцієнт передачі струму β для цього транзистора включеного по схемі з спільним емітером.

1. α = ΔІ_к/ΔІ_е ΔІ_б =

β= α/(1 — а).

Варіант № 3

1. Назвіть головні властивості напівпровідникових матеріалів.

Напівпровідниками називаються матеріли, що займають проміжне положення між провідниками й діелектриками.

На відміну від провідників напівпровідникам характерна не тільки електронна, але й діркова провідність, яка залежить від температури, освітленості, електричного поля та інших факторів.

Хімічний зв'язок двох сусідніх атомів з утворенням на одній орбіті спільної пари електронів (Мал.1.1, а) називають ковалентним, або парноелектронним і умовно зображають двома лініями, які з'єднують електрони (Мал.1, б). Наприклад, германій належить до електронів четвертої групи періодичної системи елементів Д.І.Менделєєва і має на вищій орбіті чотири валентні електрони (див. мал.1, в).

Малюнок 1. Кристалічна гратка напівпровідника.

У разі відсутності домішок і за температури, що наближається до абсолютного нуля, всі валентні електрони атомів у кристалі германію взаємно пов'язані й вільних електронів немає, тому германієві провідність не властива.

З підвищенням температури або в процесі опромінення збільшується енергія електронів, що призводить до часткового порушення ковалентних зв'язків і появи вільних електронів.

2. Поясніть принцип дії тунельного діода, його УГЗ.

Тунельний діод - це НП прилад, у якого специфічний тунельний ефект призводить до появи на ΒΑΧ при прямій напрузі ділянки негативної провідності – штрихова лінія на мал. Як робоча використовується пря­ма гілка ΒΑΧ.

Основними параметрами тунельного діода є:

• струм піку І_п, що складає (0,1-100) мА;

• відношення струму піку І_п до струму западини І_з·

Т унельні діоди - швидкодіючі НП прилади, що застосовуються в генераторах високочастотних коливань та швидкодіючих імпульсних перемикачах.

Малюнок - Умовне позначення та ΒΑΧ тунельного діода

3. В біполярному транзисторі, включеного по схемі з спільним емітером струм бази зміниться на 0,08 мА. Визначте зміну струму емітера, якщо коефіцієнт передачі струму бази α = 0,98

1. β = α/(1 — а). =

2. β = ΔІ_к/ΔІ_б ΔІ_к= ΔІ_{б *} β

3. ΔІ_е = ΔІ_к + ΔІ_б

№ 4

1. Поясніть будову і принцип дії напівпровідникових випрямляючих діодів.

Широко розповсюджені випрямні діоди, дія яких базується на викорис­танні вентильних властивостей р-п переходу.

Структура та умовне позначення діода, а також ΒΑΧ ви­прямного діода наведені на мал.

- Структура та умовне позначення (а) і ΒΑΧ (б) випрямного діода

Ці діоди призначені для випрямлення змінного струму низької частоти. Основними параметрами випрямних діодів є:

• граничний прямий струм діода I_пр - максимально допустиме се­реднє значення струму через діод у прямому напрямку за визначених умов охолодження, у сучасних діодів I_пр = (0,1 -5- 2200) А;

• максимально допустимий прямий струм діода (імпульсний) І_пр.тах, становить (10 ÷ 50)/I_пр;

• прямий спад напруги U, тобто напруга на діоді при граничному прямому струмі I_пр , для діодів з кремнію становить (0,6 ÷ 0,8) В;

• максимально допустима зворотня напруга u_зв.max, що дорівнює максимально допустимому амплітудному значенню зворотньої напру­ги, яке не призводить до виходу з ладу приладу за визначених умов охолодження, U_звmax = (50 ÷ 3000) В.

Виготовляються випрямні діоди переважно із кремнію (із арсеніду галію, як більш термостійкого)

2. Поясніть утворення домішкової електронної електропровідності напівпровідників. Наведіть приклад.

у разі заміщення у кристалічній гратці атома германію атомом п'ятивалентної речовини (миш'яку, сурми, фосфору) чотири електрони цієї речовини утворять заповнені зв'язки з сусідніми атомами германію, а п'ятий електрон буде вільним (Мал.1, а), тому така домішка збільшить електронну провідність (п-провідність) і називатиметься донорною.

Мал. – Утворення домішкової провідності

3. По вихідним характеристикам транзистора ГТ308Б, включно по схемі з спільним емітером, визначити коефіцієнт підсилення по струму β для точки А, яка характеризується напругою колектор-емітер Uке =8 B; струм бази Іб =400 мкА.

Розвязання

1. Перемалюємо вихідну характеристику транзистора ГТ3О8Б, з СЕ.

2. Визначаємо місцеположення робочої точки А на ВАХ ГТ308Б- Uke = 8В, і струм бази Іб = 400 мкА

3. β = ΔІ_к/ΔІ_б ΔІ_к= ΔІ_{к макс.-} ΔІ_кмін.; ΔІ_б= ΔІ_бмакс- ΔІ_бмін.

4. β =

№ 1

1. Побудуйте і поясніть графіки струмів і напруг, які пояснюють роботу випрямляючого діода.

2. Охарактеризуйте структуру кристала біполярного транзистора.

Біполярним транзистором або просто транзистором називається напівпровідниковий прилад з двома р — n - переходами, який призначений для підсилення й генерування електрич­них коливань і являє собою кремнієву пластину, що складається з трьох ділянок. Дві крайні ділянки завжди мають однаковий тип провідності, а середня — протилежний. Транзистори, у яких крайні ділянки мають електронну провідність, а середня — діркову, нази­ваються транзисторами п — р — n – типу (мал. а); транзистори, у яких крайні ділянки мають діркову, а середня — електронну про­відність, називаються транзисторами р — п — р – типу (мал. б).

Ф

Малюнок - Принцип роботи та умовне позначення транзистора:

а) п — р — п-типу; б) р — п — р-типу.

ізичні, процеси, що відбуваються в транзисторах обох типів, ана­логічні; різниця між ними полягає в тому, що полярності ввімкнення джерел живлення їх протилежні, а також у тому, що якщо у тран­зисторі п — р — n – типу електричний

струм утворюється в основному електронами, то у транзисторі р — п — р – типу — дірками. Суміжні ділянки, відокремлені одна від одної р — n – переходами, називаються емітером (Е), базою (Б) та колектором (К).

Емітер являє собою ділянку, яка випускає (емітує) носії елек­тронних зарядів у транзисторі п — р — n– типу та дірки — у тран­зисторі р — п — р – типу; колектор — ділянка, яка збирає но­сії зарядів; база — середня ділянка, основа.

3. Коефіцієнт передачі струму для схеми включення біполярного транзистора з спільним емітером β=97. Знайдіть величину коефіцієнта підсилення струму α цього транзистора для схеми включення з спільною базою.

К_і,= α= 0,97

Для схеми БТ з СЕ К_і,= β

β = α/(1 — а).

β =0, 97/1-0,97=

Варіант№11

1. Поясніть будову та умовні графічні зображення напівпровідникових

резисторів.

НП резистори мають два вихідних електроди. Вони поділяються на лінійні та нелінійні.

У лінійних резисторів питомий електричний опір не залежить від при­кладеної напруги, їх умовне позначення наведене на мал. а. Вони виготовляються на основі НП р- або п-типу і використовуються в інтег­ральних мікросхемах.

2.Якими параметрами характеризують біполярні транзистори?

У схемі зі спільним емітером джерело вхідної напруги введено в коло емітер — база, а опір навантаження R_a та джерло живлення — в коло емітер — колектор, тому емітер е спільним електродом для вхідного й вихідного кола. Вхідний опір схеми з СЕ більший, ніж у схеми з СБ, бо вхідним струмом у цій схемі е базовий струм, сила якого набагато менша від сили емітерного й колекторного струму. Цей опір становить сотні омів. Вихідний опір схеми з СЕ великий і може доходити до ста кілоомів. Коефіцієнт підсилення за силою струму β в цій схемі є відношенням приросту сили колекторного струму ΔІ_к до приросту сили базового струму А/_в за постійної напруги на колекторі, тобто

β = ΔІ_к/ΔІ_б при U_K = const (2.6)

і для різних тран­зисторів може мати значення р = 10...200. Ураховуючи рівності І_е=І_к+І_б та α=ΔІ_к/ΔІ_е, маємо

β = ΔІ_к/(ΔІ_е — ΔІ_к) = (ΔІ_к/ΔІ_е)/(1 — ΔІ_к/ΔІе) = α/(1 — а).

3.Побудуйте елемент кристалічної гратки утворення домішкової електропровідності, шляхом ведення в германій атому фосфору. Поясніть.

у разі заміщення у кристалічній гратці атома германію атомом п'ятивалентної речовини (миш'яку, сурми, фосфору) чотири електрони цієї речовини утворять заповнені зв'язки з сусідніми атомами германію, а п'ятий електрон буде вільним (Мал.1, а), тому така домішка збільшить електронну провідність (п-провідність) і називатиметься донорною.

Мал. – Утворення домішкової провідності

№15

1. Поясніть явища електричного пробою p-n переходу.

При зростанні від нуля зворотної напруги U_зв, швидкість руху головних носіїв через перехід зростає. При U_зв=U_п швидкість рухомих носіїв така, що їх енергії вистачає для виникнення в матеріалі ударної іонізації - вибивання додаткових носіїв заряду.