Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ ВКЛЮЧЕНИЯ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине “Электроника” для студентов всех форм обучения направления 552500 – Радиотехника; направления 654200 – Радиотехника по специальностям: 200700 – Радиотехника; 201600 – Радиоэлектронные системы; направления 654400 – Телекоммуникация по специальностям: 200900 – Сети связи и системы коммутации; 201200 – Средства связи с подвижными объектами

Екатеринбург

2005

УДК 621.381

Составители Н.С. Устыленко, В.И. Елфимов

Научный редактор проф., канд. техн. наук А.А. Калмыков.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ ВКЛЮЧЕНИЯ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине “Электроника” для студентов всех форм обучения направления 552500 – Радиотехника; направления 654200 – Радиотехника по специальностям: 200700 – Радиотехника; 201600 – Радиоэлектронные системы; направления 654400 – Телекоммуникация по специальностям: 200900 – Сети связи и системы коммутации; 201200 – Средства связи с подвижными объектами / Н.С. Устыленко, В.И. Елфимов. Екатеринбург: ГОУ ВПО “УГТУ-УПИ”, 2005. 25 с.

Методические указания содержат физические основы работы биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером, описание статических характеристик и параметров транзистора в схеме включения с общим эмиттером. Рассматривается влияние температуры на характеристики и параметры транзистора в данной схеме включения.

Приводятся описание схем экспериментальных исследований, лабораторное задание и порядок обработки результатов эксперимента, вопросы для самопроверки, библиографический список и приложения. Сформулированы требования к отчету.

Библиогр.: 10 назв. Табл. 2. Рис. 11. Прил. 2.

Подготовлено кафедрой “Радиоэлектроника информационных систем”.

© ГОУ ВПО Уральский государственный

технический университет - УПИ, 2005

1. Цель лабораторной работы

Исследовать характеристики и параметры биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером (ОЭ) и изучить влияние температуры окружающей среды на ход характеристик и изменение параметров.

В работе снимаются входные и выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ при комнатной температуре и повышенной температуре 70С.

По полученным характеристикам определяются H_Э– параметры.

2. Связь между токами в схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером

В данной схеме включения общим электродом выступает эмиттер. Входным электродом является база, а выходным – коллектор. В схеме включения с ОЭ входной сигнал подводится к участку база-эмиттер транзистора, а снимается с участка коллектор-эмиттер, входным током является ток базы , а выходным – ток коллектора(рис.1) [1-10]. Схема включения биполярного транзистора рис.1 соответствует его активному режиму работы.

Рис.1. Диаграмма токов в транзисторе.

Токи, протекающие в выводах транзистора, и все физические процессы в транзисторе не изменяются при изменении схемы его включения, следовательно, при протекании в цепи эмиттера тока в выводах коллектора и базы протекают токи:

; (1)

. (2)

Поскольку , то транзистор в схеме включения с ОЭ усиливает не только по напряжению, но и по току. Коэффициент усиления по току определяется из соотношения:

. (3)

В выражении (3) , если. Практическое применение находят транзисторы, имеющие, в этом случае.

Для транзистора в схеме с ОЭ важно знать зависимость между выходными и входными токами.

Используя выражение , а, находим, что,. Отсюда получаем:

. (4)

Таким образом, ток коллектора определяется выражением:

. (5)

При (обрыв базы) в цепи коллектор-эмиттер протекает ток, называемый сквозным током транзистора. Усиление неуправляемого тока коллекторного переходав () раз объясняется наличием положительной обратной связи в транзисторе с оборванной базой.

Сущность этого явления заключается в том, что дырки, генерируемые в области коллекторного перехода, уходят в коллектор, а электроны остаются в базе. В базе скапливается отрицательный объемный заряд, который не может выйти из базы в виде тока, так как вывод базы оборван.

В этом случае поле отрицательных объемных зарядов в базе воздействует на эмиттерный переход, снижая высоту его потенциального барьера, что приводит к увеличению инжекции дырок из эмиттера в базу. Некоторая часть инжектированных дырок рекомбинирует с электронами в базе, уменьшая накопленный заряд, но большая их часть проходит область базы и втягивается электрическим полем коллекторного перехода в коллектор, увеличивая ток коллектора.

Равновесие устанавливается в том случае, когда неравновесные электроны открывают путь в базу в () раз большему количеству дырок. Физические процессы, аналогичные вышеописанным, происходят и при включении в цепь базы большого сопротивления. Сквозной ток транзистора влияет на физику работы биполярного транзистора. Особенно это влияние проявляется в биполярных транзисторах, выполненных на основе полупроводникового материала германия. Сквозной ток транзистора большое влияние оказывает на работу германиевых транзисторов большой мощности. Это проявляется в уменьшении максимально допустимого напряжения на коллекторе ввиду опасности теплового пробоя коллекторного перехода. Проследим влияние значения сопротивления в цепи базы, включенного последовательно, на величину максимально допустимого напряжения коллектор-эмиттер биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером.

Наличие положительной обратной связи в транзисторе улучшает условия возникновения лавинного пробоя коллекторного перехода, поэтому предельно допустимое напряжение в схеме с ОЭ меньше предельного напряженияв схеме включения с ОБ и существенно зависит от величины сопротивления в цепи базы (рис.2) [1-3, 9].

Error: Reference source not found

Error: Reference source not found

В схеме включения биполярного транзистора с ОЭ, как и в схеме включения с ОБ, основными семействами характеристик транзистора являются входные и выходные характеристики.