Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра "Электроники"

Отчет по лабораторной работе №5 по дисциплине “Электроника” на тему: “ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА”

Вариант №2

Оглавление

1. Постановка задачи 2

2. Результат выполненной работы 2

3. Вывод 9

1. Постановка задачи

Целью настоящей работы является исследование физических принципов функционирования биполярного транзистора (БТ), с особенностями его изготовления и взаимосвязью конструкции, размеров, параметров. Исходными данными являются следующие параметры: концентрация примесей в эмиттере, концентрация примесей в базе, толщина базы, коэффициент неоднородности.

2. Результат выполненной работы

На рисунке 1 изображен биполярный транзистор со структурой n ⁺ – р – n со следующими исходными данными:

Рисунок 1 – структура n⁺pn БТ при исходных данных

В случае однородной базы, когда коэффициент неоднородности равен нулю, уменьшился до 48.8 коэффициент передачи в схеме с общим эмиттером, время пролета увеличилось до 55,5 нс.

Также уменьшилась предельная частота (до 2.865 МГц) из-за увеличившегося времени пролета.

Рисунок 1 – Случай с однородной базой

При повышении концентрации примесей в эмиттере N_Э на порядок, увеличивается коэффициент инжекции до 0,99998, коэффициент передачи тока ОБ α до 0,99336 и коэффициент передачи тока ОЭ β до 149,734, так как данные параметры находятся в прямом соотношении с концентрацией примеси в эмиттере:

Рисунок 3 – структура n⁺pn БТ при увеличенной концентрации примесей в эмиттере N_Э на порядок

При повышении концентрации примесей в базе N_Б на порядок коэффициент инжекции уменьшится до 0,98.

Коэффициент переноса уменьшится до 0,6 (так как увеличился коэффициент неоднородности базы).

Коэффициент передачи тока ОБ уменьшился до 0.593 ввиду уменьшенного коэффициента переноса и коэффициента инжекции.

Коэффициент передачи тока ОЭ упадет в сто раз до 1.474.

Рисунок 4 – структура n⁺pn БТ при увеличенной на порядок концентрации примесей в базе N_Б

При увеличении толщины базы w вдвое, уменьшается коэффициент инжекции до 0,99976, увеличивается коэффициент переноса до 0,97402, увеличивается коэффициент передачи ОБ до 0,97379, уменьшается коэффициент передачи ОЭ до 37,1705, увеличивается среднее время пролета τ_ПР до 74,0740 нс, уменьшается предельная частота в схеме ОБ f_α до 2,14859 МГц

Рисунок 5

Таблица 1. Исходные данные

№ варианта	Концентрация примесей в эмиттере NЭ, см-3	Концентрация примесей в базе NБ, см-3	Толщина базы, w, мкм	Коэффициент неоднородности базы, η
2	5·1018	5·1016	0,2	2

Таблица 2. Результаты расчетов

Вариант 2	Коэф. инжекции γ	Коэф. переноса	Коэф. передачи тока ОБ, α	Коэф. передачи тока ОЭ, β	Среднее время пролета τПР, нс	Предельная частота в схеме ОБ fα ,МГц
Исходный (табл. 1)	0,99988	0,99337	0,99326	147,387	18,5185	8,59436
Однородная база η = 0 (диффузионный БТ)	0,999	0.98	0.98	48.82	55.5	2.865
Повышенная концентрация примесей в эмиттере NЭ, см-3	0,99998	0,99337	0,99336	149,734	18,5185	8,59436
Повышенная концентрация примесей в базе NБ, см-3	0,988	0,6	0,593	1.474	18,52	8,594
Увеличенная толщина базы w, мкм	0,99976	0,97402	0,97379	37,1705	74,0740	2,14859

3. Вывод

В результате проделанной работы мы исследовали физические принципы функционирования биполярного транзистора (БТ), с особенностями его изготовления и взаимосвязью конструкции, размеров, параметров и можем сделать вывод, что при увеличении концентрации примесей в эмиттере, увеличивается коэффициент инжекции γ, коэффициент передачи тока α и коэффициент передачи тока β, при увеличении концентрации примесей в базе, коэффициент инжекции γ уменьшается, также уменьшаются коэффициенты передачи тока ОБ α и ОЭ β, при увеличении толщины базы w вдвое, уменьшается коэффициент инжекции γ, увеличивается коэффициент переноса, увеличивается коэффициент передачи, уменьшается коэффициент передачи, увеличивается среднее время пролета τ_ПР и уменьшается предельная частота в схеме с общей базой.