Режимы работы биполярного транзистора
Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов. Характеристика схемы включения транзистора. Входное и выходное сопротивление для структуры с общей базой. Коэффициент передачи тока. Влияние роста частоты на работу радиоприемника.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.03.2014 |
| Размер файла | 99,2 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/
Тема: Режимы работы биполярного транзистора
Нормальный активный режим
Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база -- в обратном (закрыт)
UЭБ>0; UКБ<0 (для транзистора p-n-p типа), для транзистора n-p-n типа условие будет иметь вид UЭБ<0;UКБ>0.
Инверсный активный режим
Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход -- прямое. транзистор ток поле частота
Режим насыщения
Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками Uэб и Uкб. В результате уменьшится потенциальный барьер, ограничивавший диффузию основных носителей заряда, и начнется проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, то есть через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи, называемые токами насыщения эмиттера (IЭ.нас) и коллектора (IК.нас).
Режим отсечки
В данном режиме коллекторный p-n переход смещён в обратном направлении, а на эмиттерный переход может быть подано как обратное, так и прямое смещение, не превышающее порогового значения, при котором начинается эмиссия электронов через переход (для кремниевых транзисторов приблизительно 0,7 В). Режим отсечки соответствует условию UЭБ<0,7 В, или IБ=0.
Барьерный режим
В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет из себя своеобразный диод, включенный последовательно с токозадающим резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.
Схемы включения
Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:
1. Коэффициент усиления по току:
Iвых/Iвх;
2. Входное сопротивление:
Rвх = Uвх/Iвх;
Схема включения с общей базой
Усилитель с общей базой
Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется.
- Коэффициент усиления по току:
Iвых/Iвх = Iк/Iэ = б [б<1].
- Входное сопротивление:
Rвх = Uвх/Iвх = Uбэ/Iэ.
Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.
Достоинства
- Хорошие температурные и частотные свойства.
- Высокое допустимое напряжение
Недостатки схемы с общей базой
- Малое усиление по току, так как б < 1
- Малое входное сопротивление
- Два разных источника напряжения для питания.
Схема включения с общим эмиттером
Iвых = Iк
Iвх = Iб
Uвх = Uбэ
Uвых = Uкэ
- Коэффициент усиления по току:
Iвых/Iвх = Iк/Iб = Iк/(Iэ-Iк) = б/(1-б) = в [в>>1].
- Входное сопротивление:
Rвх = Uвх/Iвх = Uбэ/Iб.
Достоинства
- Большой коэффициент усиления по току.
- Большой коэффициент усиления по напряжению.
- Наибольшее усиление мощности.
- Можно обойтись одним источником питания.
- Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.
Недостатки
- Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой.
Схема с общим коллектором
Iвых = Iэ
Iвх = Iб
Uвх = Uбк
Uвых = Uкэ
- Коэффициент усиления по току:
Iвых/Iвх = Iэ/Iб = Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-б) = в [в>>1].
- Входное сопротивление:
Rвх = Uвх/Iвх = (Uбэ + Uкэ)/Iб.
Достоинства
- Большое входное сопротивление.
- Малое выходное сопротивление.
Недостатки
- Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.
Схему с таким включением называют «эмиттерным повторителем».
Основные параметры:
- Коэффициент передачи по току.
- Входное сопротивление.
- Выходная проводимость.
- Обратный ток коллектор-эмиттер.
- Время включения.
- Предельная частота коэффициента передачи тока базы.
- Обратный ток коллектора.
- Максимально допустимый ток.
- Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.
Параметры транзистора делятся на собственные (первичные) и вторичные. Собственные параметры характеризуют свойства транзистора, независимо от схемы его включения. В качестве основных собственных параметров принимают:
- коэффициент усиления по току б;
- сопротивления эмиттера, коллектора и базы переменному току rэ, rк, rб, которые представляют собой:
- rэ -- сумму сопротивлений эмиттерной области и эмиттерного перехода;
- rк -- сумму сопротивлений коллекторной области и коллекторного перехода;
- rб -- поперечное сопротивление базы.
Эквивалентная схема биполярного транзистора с использованием h-параметров.
Вторичные параметры различны для различных схем включения транзистора и, вследствие его нелинейности, справедливы только для низких частот и малых амплитуд сигналов. Для вторичных параметров предложено несколько систем параметров и соответствующих им эквивалентных схем. Основными считаются смешанные (гибридные) параметры, обозначаемые буквой «h».
Входное сопротивление -- сопротивление транзистора входному переменному току при коротком замыкании на выходе. Изменение входного тока является результатом изменения входного напряжения, без влияния обратной связи от выходного напряжения.
h11 = Um1/Im1, при Um2 = 0.
Коэффициент обратной связи по напряжению показывает, какая доля выходного переменного напряжения передаётся на вход транзистора вследствие обратной связи в нём. Во входной цепи транзистора нет переменного тока, и изменение напряжения на входе происходит только в результате изменения выходного напряжения.
h12 = Um1/Um2, при Im1 = 0.
Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току) показывает усиление переменного тока при нулевом сопротивлении нагрузки. Выходной ток зависит только от входного тока без влияния выходного напряжения.
h21 = Im2/Im1, при Um2 = 0.
Выходная проводимость -- внутренняя проводимость для переменного тока между выходными зажимами. Выходной ток изменяется под влиянием выходного напряжения.
h22 = Im2/Um2, при Im1 = 0.
Зависимость между переменными токами и напряжениями транзистора выражается уравнениями:
Um1 = h11Im1 + h12Um2;
Im2 = h21Im1 + h22Um2.
В зависимости от схемы включения транзистора к цифровым индексам h-параметров добавляются буквы: «э» -- для схемы ОЭ, «б» -- для схемы ОБ, «к» -- для схемы ОК.
Для схемы ОЭ:
Im1 = Imб, Im2 = Imк, Um1 = Umб-э, Um2 = Umк-э.
Например, для данной схемы:
h21э = Imк/Imб = в.
Для схемы ОБ:
Im1 = Imэ, Im2 = Imк, Um1 = Umэ-б, Um2 = Umк-б.
Собственные параметры транзистора связаны с h-параметрами, например для схемы ОЭ:
;
;
;
.
С повышением частоты вредное влияние на работу транзистора начинает оказывать ёмкость коллекторного перехода Cк. Сопротивление ёмкости уменьшается, снижается ток через сопротивление нагрузки и, следовательно, коэффициенты усиления б и в. Сопротивление ёмкости эмиттерного перехода Cэ также снижается, однако она шунтируется малым сопротивлением перехода rэ и в большинстве случаев может не учитываться. Кроме того, при повышении частоты происходит дополнительное снижение коэффициента в в результате отставания фазы тока коллектора от фазы тока эмиттера, которое вызвано инерционность процесса перемещения носителей через базу от эммитерного перехода к коллекторному и инерционностью процессов накопления и рассасывания заряда в базе. Частоты, на которых происходит снижение коэффициентов б и в на 3 дБ, называются граничными частотами коэффициента передачи тока для схем ОБ и ОЭ соответственно.
В импульсном режиме импульс тока коллектора начинается с запаздыванием на время задержки фз относительно импульса входного тока, что вызвано конечным временем пробега носителей через базу. По мере накопления носителей в базе ток коллектора нарастает в течение длительности фронта фф. Временем включения транзистора называется фвкл = фз + фф.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Устройство, эквивалентная схема биполярного транзистора. Назначение эмиттера и коллектора. Основные параметры, принцип действия и схемы включения n–p–n транзистора. Режимы его работы в зависимости от напряжения на переходах. Смещение эмиттерного перехода.
реферат [266,3 K], добавлен 18.01.2017Биполярные транзисторы, режимы работы, схемы включения. Инверсный активный режим, режим отсечки. Расчет h-параметров биполярного транзистора. Расчет стоко-затворных характеристик полевого транзистора. Определение параметров электронно-лучевой трубки.
курсовая работа [274,4 K], добавлен 17.03.2015Исследование статических характеристик биполярного транзистора. Наружная область с наибольшей концентрацией примеси. Схема подключения к источникам питания. Дифференциальное входное сопротивление. Дифференциальное сопротивление перехода база-эмиттер.
лабораторная работа [46,2 K], добавлен 02.08.2009Исследование статических характеристик биполярного транзистора, устройство и принцип действия. Схема включения p-n-p транзистора в схеме для снятия статических характеристик. Основные технические характеристики. Коэффициент обратной передачи напряжения.
лабораторная работа [245,9 K], добавлен 05.05.2014Экспериментальное определение характеристики биполярного транзистора в ключевом режиме, являющегося основой импульсных ключей. Измерение коэффициентов коллекторного тока с использованием мультиметра. Вычисление коэффициента насыщения транзистора.
лабораторная работа [33,1 K], добавлен 18.06.2015Разработка структурной схемы передатчика с базовой модуляцией, числа каскадов усиления мощности, оконечного каскада, входной цепи транзистора, кварцевого автогенератора, эмиттерного повторителя. Эквивалентное входное сопротивление и емкость транзистора.
курсовая работа [691,9 K], добавлен 17.07.2010Термоэлектроника как основа работы полупроводниковых приборов. Принцип работы биполярного транзистора: схема с общей базой и общим эмиттером. Способ исследования потока тепла. Опыт с биполярным транзистором, показывающий положительную обратную связь.
контрольная работа [418,7 K], добавлен 10.05.2015Коллекторные характеристики БПТ. Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода в активном режиме. Коэффициент внутренней обратной связи по напряжению. Малосигнальные Т-образные модели БПТ. Параметры основной П-образной модели. Системы параметров.
реферат [330,5 K], добавлен 14.12.2008Структура биполярного транзистора, сущность явления инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Распределение примесей в активной области транзистора. Топология биполярного транзистора, входные и выходные характеристики, сопротивление коллектора.
курсовая работа [409,8 K], добавлен 01.05.2014Проектирование элементов усилителя мощности. Расчёт входного каскада. Определение амплитудного значения коллекторного напряжения одного плеча, импульса коллекторного тока транзистора. Нахождение входного сопротивления транзистора по переменному току.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.01.2015Принцип действия и основные физические процессы в транзисторе. Дифференциальные коэффициенты передачи токов транзистора. Вольт-амперные статические характеристики и параметры. Методика снятия семейства статических характеристики биполярного транзистора.
лабораторная работа [142,9 K], добавлен 08.11.2013Технология изготовления биполярного транзистора КТ3107. Анализ процессов в биполярном транзисторе. Статистическая характеристика и эквивалентные схемы биполярного транзистора. Его работа на высоких частотах, в импульсном режиме. Математическая модель.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 11.02.2008Выбор материала для изготовления транзистора. Расчет полупроводниковой структуры, профиля легирования. Удельные поверхностные сопротивления базового и эмиттерного слоёв. Расчет импульсных характеристик. Технологические процессы при производстве прибора.
дипломная работа [531,8 K], добавлен 14.02.2016Модель Эберса-Молла и Гуммеля-Пуна, основанные на суперпозиции нормального и инверсного биполярного транзистора и токовых режимов его работы при инжекции из коллектора. Генераторы тока и их неидеальность в зарядовой модели, резисторные конфликты.
реферат [350,7 K], добавлен 13.06.2009Практические навыки схемного введения биполярного транзистора в заданный режим покоя. Определение основных свойств транзистора в усилительном и ключевых режимах. Овладение методикой работы в учебной лаборатории в программно-аппаратной среде NI ELVIS.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 04.03.2015Устройство, принцип действия и режимы работы биполярного транзистора; классификация, схемы включения, вольт-амперные характеристики. Расчет электрических цепей с полупроводниковыми приборами. Определение рабочей точки, технология изготовления, применение.
презентация [662,5 K], добавлен 14.11.2014Составление структурной схемы усилителя низкой частоты радиоприемника и принципиальной схемы выходного каскада. Расчет входного сопротивления плеча. Основные параметры биполярного транзистора. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.12.2012Устройство плоскостного биполярного транзистора. Концентрация основных носителей заряда. Схемы включения биполярных транзисторов. Статические характеристики биполярных транзисторов. Простейший усилительный каскад. Режимы работы и область применения.
лекция [529,8 K], добавлен 19.11.2008Принципиальная схема предварительного каскада с источником сигнала и последующим каскадом. Выбор типа транзистора, исходя из заданного режима его работы и частоты верхнего среза усилителя. Расчет параметров малосигнальной модели биполярного транзистора.
контрольная работа [208,8 K], добавлен 21.10.2009Режим работы биполярного транзистора и основные физические процессы. Устройство и способы включения бипролярного транзистора. Определение напряжения источников питания. Расчёт коллекторной цепи транзисторов оконечного каскада и параметров цепей смещения.
курсовая работа [418,8 K], добавлен 09.08.2010
