2015-05-26
419
Цель работы
1.1 Ознакомление с устройством биполярных транзисторов и их свойствами.
1.2 Исследование работы усилителя в схеме включения с общим эмиттером.
Краткие теоретические сведения
2.1 Устройство биполярных транзисторов
Биполярный транзистор содержит три слоя полупроводника (p-n-p или n-p-n) и соответственно два p-n-перехода. Каждый слой полупроводника через невыпрямляющий контакт металл-полупроводник подсоединен к внешнему выводу.
Рисунок 2.1 – устройство биполярного транзистора типа n-p-n.
Рисунок 2.2 – обозначение транзисторов типа n-p-n (a) и p-n-p (б).
Средний слой и соответствующий называют базой, один из крайних слоёв и соответствующий вывод называют эмиттером, а другой крайний слой соответствующий вывод - коллектором. Транзистор называют биполярным, так как в процессе протекания электрического тока участвуют носители электричества двух знаков – электроны и дырки.
2.2 Физические процессы, происходящие в биполярном транзисторе
Концентрация атомов примеси (и свободных электронов) в эмиттере сравнительно велика, поэтому этот слой низкоомный. Концентрация атомов примеси (и дырок) в базе сравнительно низка, поэтому этот слой высокоомный. Концентрация атомов примеси (и свободных электронов) в коллекторе может быть как больше концентрации атомов примеси в базе, так и меньше её. С помощью источников напряжения сместим эмиттерный переход в прямом, а коллекторный – в обратном направлении. Тогда через эмиттерный переход потечет ток 
, который будет обеспечиваться главным образом инжекцией электронов их эмиттера в базу. Инжекция дырок из базы в эмиттер будет незначительной вследствие различия в концентрациях атомов примесей.
Из-за малой толщины базы почти все электроны, пройдя базу, достигают коллектора. Только малая доля электронов успевает рекомбинировать в базе с дырками. Убыль этих дырок компенсируется протеканием тока 
. При этом ток базы значительно меньше тока эмиттера. Обратное смещение коллекторного перехода способствует тому, что электроны, подошедшие к нему, захватываются электрическим полем перехода и переносятся из коллектора в базу. Ток коллектора 
лишь незначительно меньше тока эмиттера. Более точно:
.
Где 
= 
/ – так называемый статический коэффициент передачи эмиттерного тока; 
– так называемый обратный ток коллектора. Природа обратного тока коллектора такая же, как и у обратного тока диода. Ввиду его малого значения зачастую им пренебрегают.
Токи биполярного транзистора связаны соотношением
.
Отношение коллекторного тока к базовому называют статическим коэффициентом усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером.
.
Индексы «ст» в приведенных коэффициентах зачастую опускают. Поскольку токи электродов транзистора связаны между собой законами Кирхгофа, то можно показать, что коэффициенты α и β связаны между собой выражением:
.
