Параметры биполярного транзистора

Ознакомление с результатами анализа малосигнальных режимов, который проводится с помощью эквивалентных схем и электрических параметров биполярного транзистора. Рассмотрение и характеристика зависимости параметров биполярного транзистора от частоты.

Рубрика Физика и энергетика
Вид методичка
Язык русский
Дата добавления 11.12.2015
Размер файла 150,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство информационных технологий и связи Российской Федерации

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Методические указания к выполнению домашнего задания на тему: «Параметры биполярного транзистора»

Физические основы электроники

Савиных В.Л.

Новосибирск 2002

УДК 621.396.61

Ктн, доцент В. Л. Савиных

Методические указания посвящены выполнению задания на тему Биполярный транзистор. Рассматриваются четыре задачи:

определение параметров усилителя в режиме большого сигнала; определение Н- параметров по статическим характеристикам; определение параметров усилителя в режиме малого сигнала и определение зависимости Н- параметров от частоты.

Кафедра технической электроники.

Для студентов очной формы обучения специальностей 071 700, 200700, 200 800, 200900, 201 000, 201 100, 201 200, 201 400, 220 100, 220 400.

Рецензент ктн, доцент Матвеев В.А.

Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве методических указаний.

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2002 г.

Общие замечания к выполнению задания

Учебным планом предусмотрено выполнение домашнего задания по разделу курса Биполярные транзисторы.

При выполнении работы необходимо соблюдать следующие правила:

1. В работе обязательно должен быть указан год издания методического пособия, которым пользовался студент, и должны быть записаны условия задач.

2. Решение задач должно сопровождаться подробными пояснениями по каждому пункту задания.

3. Все графические построения надо выполнять карандашом, отчетливо и аккуратно.

4. Все величины, определяемые из графиков, должны быть указаны на рисунке.

5. Если по заданию требуется построить какую-либо характеристику прибора, то данные для построения должны быть сведены в таблицу.

6. Обозначения определяемых величин должны быть одинаковыми с обозначениями, принятыми в задании.

7. Если работа не допущена к зачету, то исправление решения задач или их новое решение производятся на чистых листах не зачтенной работы.

Цель выполнения задания

Задание призвано закрепить теоретический материал курса, посвященный свойствам биполярных транзисторов. Большое внимание уделено работе со статическими характеристиками приборов и справочным материалом. При анализе усилительного прибора, работающего с относительно большими сигналами, прибегают к графоаналитическим расчетам параметров. Анализ малосигнальных режимов проводится с помощью эквивалентных схем и электрических параметров биполярного транзистора. Рассматривается также зависимость параметров биполярного транзистора от частоты.

Содержание задач контрольной работы

Задача 1: Исходные данные для задачи берем из таблицы П.А.1 приложения. По статическим характеристикам заданного биполярного транзистора рассчитать параметры усилителя графоаналити- ческим методом. Для этого:

а) построить линию нагрузки;

б) построить на характеристиках временные диаграммы токов и напряжений и выявить наличие или отсутствие искажений формы сигнала, определить величины амплитуд напряжений на коллекторе и базе, тока коллектора; электрический биполярный транзистор

в) рассчитать для линейного (мало искажающего) режима коэффициенты усиления по току KI , напряжению KU и мощности KP и входное сопротивление усилителя RВХ. Найти полезную мощность в нагрузке PВЫХ , мощность , рассеиваемую в коллекторе PK, потребляемую мощность РПОТР и коэффициент полезного действия . Указать, используется транзистор с дополнительным радиатором или без него.

Задача 2: Используя характеристики заданного биполярного транзистора определить h-параметры в рабочей точке, полученной в задаче 1.

Задача 3: Используя h-параметры, полученные в задаче 2, рассчитать коэффициенты усиления для сигнала малой амплитуды и входное сопротивление. Сравнить с параметрами, полученными в задаче 1.

Задача 4: Используя h-параметры (задача2), определить частотные параметры транзистора и построить зависимости относительного коэффициента передачи тока от частотыН21/ h21=F(f) для различных схем включения транзисторов.

Пример решения задачи 1

Дано: транзистор КТ315А, напряжение питания ЕК = 15 В, сопротивление нагрузки RН = 500 Ом, постоянный ток смещения в цепи базы I Б0 = 350 мкА, амплитуда переменной составляющей тока базы I БМ= 150 мкА.

Выходные статические характеристики транзистора с необходимыми построениями показаны на рисунке 1.1. Нагрузочная линия соответствует графику уравнения . На семействе выходных характеристик ордината этой прямой при UКЭ=0 соответствует точке IК=EК/RН. Абсцисса при IК=0 соответствует точке UКЭК. Соединение этих координат и является построением нагрузочной линии. В нашем случае координаты нагрузочной линии: IК = 15/500 = 30 мА и UКЭ = 15 В. Соединяя эти точки, получаем линию нагрузки.

Пересечение нагрузочной линии с заданным значением тока базы IБ0 определяет рабочую точку (РТ) транзисторного каскада, нагруженного на резистор. В нашем случае рабочая точка соответствует точке пересечения нагрузочной прямой с характеристикой при IБ= 350 мкА на выходных характеристиках.

Если в семействе выходных характеристик отсутствует требуемая характеристика (в нашем случае IБ= 350 мкА), её следует самостоятельно построить между характеристиками с ближайшими значениями токов базы (на рисунке пунктирная линия).

Рисунок 1.1

Координаты рабочей точки дают значение рабочего режима выходной цепи U КЭ0 и I К0. Определяем параметры режима по постоянному току:

IК0=19,2 мА и UКЭ0=5,45 В.

На входных характеристиках (рисунок 1.2) рабочую точку определяем как точку пересечения ординаты, соответствующей току IБ0=350 мкА, и характеристики при UКЭ=10 В (РТ). Хотя в рабочей точке на выходных характеристиках UКЭ010 В, входные характеристики в активном режиме практически совпадают и можно воспользоваться характеристикой UКЭ =10 В. Определяем: UБЭ0= 0,745 В.

По заданному изменению синусоидального тока базы с амплитудой I БM, определяем графически амплитуды токов и напряжений на электродах транзистора. Строим временные диаграммы переменного тока коллектора, напряжения коллектора и базы для случая синусоидального входного тока с амплитудой IБМ = 150 мкА. Временные диаграммы строятся с учетом того, что напряжения на базе и коллекторе противофазные, и с соблюдением одинакового масштаба по оси времени. После построения временных диаграмм необходимо оценить, имеются ли заметные искажения в выходной цепи транзистора или нет.

Рисунок 1.2

Из временных диаграмм видно, что под действием переменного входного тока рабочая точка на выходных характеристиках двигается вдоль линии нагрузки. Если рабочая точка какую-либо часть периода входного тока попадает в область насыщения или отсечки сигнала, необходимо уменьшить амплитуду входного сигнала до величины, при которой рабочая точка не будет выходить за пределы активной области работы прибора.

Дальнейшие расчеты производятся только для активного режима работы прибора, называемого иногда линейным или неискажающим.

При нахождении из графиков величин IКМ , UКМ , UБМ следует обратить внимание, что амплитудные значения для положительных и отрицательных полуволн сигнала могут быть неодинаковыми, а значит усиление большого сигнала и в активном режиме сопровождается некоторыми искажениями.

Для дальнейших расчетов значения амплитуд определяется как средние за период.

По выходным статическим характеристикам (рисунок 1.1) находим положительные и отрицательные амплитуды токов и напряжений =8мА и =8мА, а также =3,85 В и =4,15 В. Затем определяем среднее значение амплитуд

мА , В

По входным характеристикам находим В и В.

.

Затем определяем , и .

Находим .

Определяем полезную мощность, мощность рассеиваемую на коллекторе и потребляемую мощность

;

.

Максимальная мощность рассеивания на коллекторе транзистора без радиатора 150 мВт. Следовательно в нашем случае транзистор можно использовать без радиатора.

.

коэффициент полезного действия каскада

.

Пример решения задачи 2

Находим h- параметры в рабочей точке, которая определена в задаче 1. Параметр h11Э определяем следующим образом. На входных характеристиках (рисунок 2.1) задаемся приращением тока базы IБ= 50=100 мкА относительно рабочей точки IБ0=350 мкА. Соответствующее приращение напряжения база-эмиттер составит UБЭ=0,018 В. Тогда входное сопротивление

.

По выходным характеристикам находим параметры h21Э и h22Э. Определение параметра h21Э показано на рисунке 2.2.

Задаемся приращением тока базы относительно рабочей точки также

IБ= 50=100 мкА и соответствующее приращение тока коллектора составляет IК= 5,6 мА. Коэффициент передачи тока базы составит

Рисунок 2.1

Рисунок 2.2

.

На рисунке 2.3 показано определение выходной проводимости h22Э. Около рабочей точки задаемся приращением напряжения коллектор-эмиттер

UКЭ=4 В. Соответствующее приращение тока коллектора составляет IК=1 мА и выходная проводимость равна

.

Рисунок 2.3

Параметр h12Э по характеристикам обычно не определяется, так как входные характеристики для рабочего режима практически сливаются и определение параметра даёт очень большую погрешность.

Пример решения задачи 3

В режиме малого сигнала RВХ= h11Э=180 Ом.

Коэффициент усиления по току КI= h21Э=56.

Коэффициент усиления по напряжению .

Коэффициент усиления по мощности КРUКI=15556=8680.

Для сравнения полученных результатов с результатами, полученными в задаче 1, составим таблицу 3.1.

Таблица 3.1

КI

КU

КP

RВХ, Ом

Задача 1

53

154

8 162

173

Задача 2

56

155

8 680

180

Пример решения задачи 4

Для данного транзистора на частоте f =100 МГц модуль коэффициента передачи токаН21Э=2,5 и постоянная времени цепи коллектора К= 500 пс. Коэффициент передачи тока базыН21Эв зависимости от частоты определяется формулой:

(1)

Преобразуя её, получим:

(2).

Если Н21Эh21Э, то:

(3).

Поскольку условие выполняется, то подставляя в полученную формулу (3) выше приведенные данные Н21Э, f и значение h21Э=56, полученные в задаче 2, определяем предельную частоту для схемы с общим эмиттером:

fН21Э 4,46 МГц .

Граничная частота fГР fН21Э h21Э=250 МГц.

Предельная частота для схемы с общей базой равна

fН21Б= fН21Э( h21Э+1) 254,5 МГц.

Коэффициент передачи тока эмиттера h21Б= h21Э/( h21Э+1)= 56/57= 0,982.

Максимальная частота генерации определяется формулой

(4)

Подставляя в выше приведенную формулу (4) полученные результаты h21Б, fН21Б и справочное значение К получим fМАКС = 141,06 МГц.

Построим зависимости и . Для этого проделаем вычисления, используя формулу (1), а для второго случая формулу (5):

(5).

Вычисления проводить до тех пор, пока коэффициенты передачи снизятся более, чем в 10 раз. Примеры вычислений приведены в таблицах 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1

f, МГц

1

2

5

10

20

50

100

Н21Э

54,65

51,1

37,3

22,8

12,2

5

2,5

0,976

0,91

0,67

0,41

0,22

0,09

0,045

Таблица 4.2

f, МГц

50

100

200

500

1000

2000

5000

Н21Б

0,964

0,915

0,77

0,45

0,24

0,12

0,06

0,981

0,93

0,79

0,46

0,25

0,12

0,06

Строим графики, откладывая частоту в логарифмическом масштабе, а коэффициенты передачи тока в относительных единицах в линейном масштабе. (Рисунок 4.1).

Рисунок 4.1

Литература

1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н.Д. - М.: Радио и связь, 1998. Стр.70-145.

2. Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр.140-197.

3. Батушев В.А. Электронные приборы. -М.: Высшая школа, 1980. Стр.93-166

Приложение

Таблица П.А.1

№ вар

Тип БТ

ЕК, В

RН, Ом

IБ0, мА

IБМ, мА

f, МГц

H21Э

К, пс

РК МАКС, Вт

без рад.

с

рад.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

КТ601А

50

1000

0,25

0,15

20

2

600

0,25

1,5

2

КТ602А

30

600

0,45

0,25

100

1,5

300

0,85

2,5

3

КТ603А

50

1000

0,2

0,15

100

2,0

100

0,5

2

4

КТ605А

12

200

0,625

0,375

20

2,0

250

0,6

3

5

КТ608А

6

12

2,5

1,5

100

2

150

0,5

2

6

КТ815А

8

8

12

6

2

1,5

104

1

10

7

КТ817А

8

4

12,5

7,5

2

1,5

104

2

25

8

КТ819А

8

0,8

50

30

2

1,5

104

3

60

9

КТ902А

40

16

25

15

10

3,5

103

2

40

10

КТ903А

40

40

15

7,5

30

4

250

2

30

11

КТ601А

60

1200

0,25

0,15

10

4

600

0,25

1,5

12

КТ602А

30

50

0,6

0,25

75

2

300

0,85

2,5

13

КТ603А

60

1000

0,25

0,15

100

2,25

100

0,5

2

14

КТ605А

12

240

0,5

0,25

20

2,25

250

0,6

3

15

КТ608А

7,5

15

2,5

1,5

50

4

150

0,5

2

16

КТ815А

6

6

12

6

1,5

2

104

1

10

17

КТ817А

10

5

12,5

7,5

1

3

104

2

25

18

КТ819А

10

1

50

30

1

3

104

3

60

19

КТ902А

50

20

25

15

7

5

103

2

40

20

КТ903А

50

50

15

7,5

60

2

250

2

30

21

КТ601А

60

1000

0,3

0,15

5

8

600

0,25

1,5

22

КТ602А

40

800

0,5

0,3

50

3

300

0,85

2,5

23

КТ603А

60

1200

0,2

0,15

100

2,5

100

0,5

2

24

КТ605А

15

300

0,625

0,375

20

2,5

250

0,6

3

25

КТ608А

7

14

2,5

1,5

40

5

150

0,5

2

26

КТ815А

6

5

12

8

1

3

104

1

10

27

КТ817А

10

4

15

7,5

1,5

2

104

2

25

28

КТ819А

10

8

70

30

0,6

5

104

3

60

29

КТ902А

45

18

25

15

5

7

103

2

40

30

КТ903А

48

40

15

7,5

80

1,5

250

2

30

31

КТ601А

70

1400

0,25

0,15

8

5

600

0,25

1,5

32

КТ602А

40

1000

0,5

0,3

30

5

300

0,85

2,5

33

КТ603А

60

800

0,3

0,2

100

2,75

100

0,5

2

34

КТ605А

15

250

0,625

0,375

20

2,75

250

0,6

3

35

КТ608А

6

10

2,5

1,5

25

8

150

0,5

2

36

КТ815А

10

10

12

6

0,75

4

104

1

10

37

КТ817А

7

3,5

12,5

7,5

0,6

5

104

2

25

38

КТ819А

9

4,5

50

30

1,5

2

104

3

60

39

КТ902А

48

16

30

15

3,5

10

103

2

40

40

КТ903А

44

40

15

7,5

40

3

250

2

30

41

КТ601А

75

1500

0,25

0,15

4

10

600

0,25

1,5

42

КТ602А

35

50

0,6

0,3

15

10

300

0,85

2,5

43

КТ603А

75

1500

0,25

0,15

100

3,0

100

0,5

2

44

КТ605А

15

200

0,75

0,375

20

3,0

250

0,6

3

45

КТ608А

8

16

3

1,5

80

2,5

150

0,5

2

46

КТ815А

9

9

10

6

0,5

5

104

1

10

47

КТ817А

9

4,5

12,5

7,5

0,75

4

104

2

25

48

КТ819А

10

1,25

50

30

0,5

6

104

3

60

49

КТ902А

42

14

30

15

9

4

103

2

40

50

КТ903А

50

40

17,5

7,5

24

5

250

2

30

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Изучение методов построения зависимости прямого коэффициента усиления по току и анализ зависимости предельной частоты от тока эмиттера для кремниевого биполярного дрейфового транзистора. Этапы расчета частотных свойств биполярного дрейфового транзистора.

    лабораторная работа [68,3 K], добавлен 06.02.2010

  • Понятие и функциональное назначение биполярного транзистора как полупроводникового прибора с двумя близкорасположенными электронно-дырочными переходами. Анализ входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и базой.

    лабораторная работа [1,3 M], добавлен 12.05.2016

  • Параметры транзистора МП–40А, чертеж его основных выводов. Входная и выходная характеристики данного транзистора. Определение параметров для схемы с общим эмиттером. Схема с общим коллектором и общей базой. Расчет параметров для соответствующей схемы.

    контрольная работа [642,0 K], добавлен 28.03.2011

  • Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.

    лабораторная работа [76,2 K], добавлен 12.01.2010

  • Устройство и принцип действия биполярного транзистора, униполярного транзистора. Силовые полупроводниковые приборы, основные требования, предъявляемые к ним. Характеристика динисторов и транзисторов. Параметры предельных режимов работы транзисторов.

    лекция [424,0 K], добавлен 14.11.2008

  • Принцип действия биполярного транзистора. Его статические характеристики и эксплуатационные параметры. Температурные и частотные свойства транзистора. Эквивалентные схемы полевых транзисторов. Схематическое изображение ПТ с изолированным затвором.

    лекция [460,9 K], добавлен 15.03.2009

  • Общее представление о мощных БИП-транзисторах Зависимость эффективности эмиттера от концентрации примеси в нем. Характеристика падения коэффициента усиления по току при больших плотностях тока. Сущность монолитного мощного транзистора Дарлингтона.

    курсовая работа [676,6 K], добавлен 04.04.2015

  • Порядок получения входных и выходных характеристик транзистора. Методика и основные этапы сборки электрической схемы, определение измерения тока коллектора. Экспериментальное нахождение сопротивления по входной характеристике при изменении базового тока.

    лабораторная работа [39,8 K], добавлен 12.01.2010

  • Электрические характеристики кремниевого интегрального n-канального транзистора. Расчет порогового напряжения транзистора. Малосигнальная эквивалентная схема и ее параметры. Корректировка порогового напряжения с учетом эффектов короткого и узкого канала.

    курсовая работа [864,3 K], добавлен 17.12.2014

  • Принцип работы полевого транзистора. Стоковые характеристики транзистора. Причина насыщения в стоковой характеристике полевого транзистора. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Инверсия типа проводимости.

    лабораторная работа [37,8 K], добавлен 20.03.2007

  • Характеристика біполярного транзистора - напівпровідникового елементу електронних схем, з трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Особливості принципу роботи, технології виготовлення на прикладі транзистора-КТ3107.

    реферат [18,3 K], добавлен 02.02.2010

  • Структура и параметры МДП-транзистора с индуцированным каналом, его топология и поперечное сечение. Выбор длины канала, диэлектрика под затвором транзистора, удельного сопротивления подложки. Расчет порогового напряжения, крутизны характеристики передачи.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.11.2010

  • Історія створення напівпровідникового тріоду, або транзистора, загальні відомості та його значення для розвитку напівпровідникової електроніки. Розгляд схем включення та принципів дії транзисторів. Вплив температури на роботу біполярного транзистора.

    курсовая работа [161,3 K], добавлен 19.12.2010

  • Расчет трансформатора, входного фильтра и параметров сглаживающего фильтра. Выбор транзистора по максимальному (амплитудному) значению тока. Определение площади радиатора транзистора. Проверка преобразователя на устойчивость к возмущающим воздействиям.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015

  • Изучение структуры и особенностей дрейфового транзистора. Физические процессы, происходящие в его базе при низком уровне инжекции и при больших плотностях тока. Влияние неравномерного распределения примесей в базе на параметры дрейфового транзистора.

    курсовая работа [727,8 K], добавлен 25.09.2010

  • Рассмотрение кинематической схемы лифта. Определение параметров нагрузки двигателя. Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя по справочным данным. Вычисление IGBT транзистора по номинальному току. Описание модели двигателя в Simulink.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 27.12.2014

  • Биполярный транзистор как трехэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора, его отличительные характеристики, устройство и элементы. Принцип действия транзисторов и схема его включения. Входная и выходная характеристика транзистора.

    контрольная работа [234,3 K], добавлен 20.02.2011

  • История открытия одноэлектронного транзистора, его конструкция, принцип работы, вольт-амперные характеристики. Явление кулоновской блокады. Наноэлектромеханический одноэлектронный транзистор с "механической рукой". Прототип транзистора на основе графена.

    реферат [246,7 K], добавлен 12.12.2013

  • Расчет каскада транзисторного усилителя напряжения, разработка его принципиальной схемы. Коэффициент усиления каскада по напряжению. Определение амплитуды тока коллектора транзистора и значения сопротивления. Выбор типа транзистора и режима его работы.

    контрольная работа [843,5 K], добавлен 25.04.2013

  • Ознакомление с оборудованием и электроизмерительными приборами. Сборка схем и поиск неисправностей в электрических цепях. Исследование режимов работы аккумуляторов. Определение параметров катушки индуктивности. Неразветвленная электрическая цепь.

    методичка [250,9 K], добавлен 16.05.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.