Шпоры по электронике ко 2 рк (Шпоры - электроника)

Посмотреть архив целиком

Какие условные графические обозначения применяются для бип. транзисторов и какую информацию о приборах они раскрывают?

Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

1. Режим отсечки – оба p-n перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идет сравнительно небольшой ток

2. Режим насыщения – оба p-n перехода открыты

3. Активный режим – один из p-n переходов открыт, а другой закрыт


Классификация биполярных транзисторов.

Классификация: - по материалу; - по мощности;

- по диапазону частот; - по принципу действия;

- по способу изготовления структур и т.п.

По материалу: германиевые и кремниевые.

По мощности: малой (доли Вт), средней (единицы Вт), большой мощности (десятки Вт). По частоте: низкой частоты (до кГц), средней (до МГц), высокой (десятки МГц), СВЧ (сотни-тысячи Мгц). По способу изготовления:

1. Сплавные 2. Сплавно-диффузионные:

- обычные германиевые (ВЧ)

- меза-структура - слой базы образуется диффузией (до диапазона СВЧ)

3. Планарные (обычно кремниевые).

4. Эпитаксиальные.

5. Конвенсионные – дифффуз., но другим способом.

6. Мощные и средние.


Какова физическая структура и принцип действия бип. тра-ра ?

БТ - Трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы. В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки. Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. Для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы. В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении, а коллекторный - в обратном. Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере инжектируются в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10..1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.


Объясните, за счет чего в усилителе на бип. транзисторе могут быть достигнуты усиление по току, напряжению и мощности?

Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления управляемого элемента по закону, задаваемого входным сигналом. Наилучшее усиление происходит за счет различного включения схем транзистора:

Схема с ОЭ обладает высоким усилением как по напряжению, так и по току, У нее самое большое усиление по мощности. Отметим, что схема изменяет фазу выходного напряжения на 180 ° . Это самая распространенная усилительная схема.

Схема с ОБ усиливает напряжение (примерно, как и схема с ОЭ), но не усиливает ток. Фаза выходного напряжения по отношению к входному не меняется. Схема находит применение в усилителях высоких и сверхвысоких частот.

Схема с ОК (эмиттерный повторитель) не усиливает напряжение, но усиливает ток. Основное применение данной схемы - согласование сопротивлений источника сигнала и низкоомной нагрузки.


Как отражены в эквивалентной схеме для большого сигнала инерционные свойства биполярного транзистора?

При быстрых изменениях входного сигнала, например IЭ,

проявляются инерционные свойства транзистора. Они обусловлены

конечным временем дрейфа носителей заряда через область базы;

временем, необходимым на перезарядку емкости эмиттерного и

коллекторного переходов; на установление необходимой

концентрации носителей заряда. В итоге выходной сигнал IK будет

иметь искаженную форму.





Привести систему ВАХ биполярного транзистора и показать какую информацию и как из них можно извлечь?

Рассмотрим ВАХ транзистора для различных схем включения.

Схема с ОБ. Входная характеристика: iЭ = f (UЭБ) при UКБ = const (7)


При UКБ1 = 0 входная характеристика представляет собой обычную ВАХ прямосмещенного p-n перехода. При UКБ ≠ 0: когда UЭБ = 0. т.е. ЕЭ = 0 имеем следующие процессы. В выходной цепи существует ток. Неосновные носители заряда проходя через узкую и достаточно длинную n-область создают разность потенциалов, который обеспечивает начальный ток эмиттера, т.е. при UКБ2 ≠ 0 происходит смещение ВАХ вверх по оси токов. С увеличением UКБ смещение будет увеличиваться, т.к. будет возрастать начальный ток эмиттера.

Выходная характеристика: iК = f (UКБ) при IЭ = const (8). При IЭ = 0 входная цепь разорвана и выходная ВАХ представляет собой ВАХ обратносмещенного p-n перехода. При увеличении IЭ. При подключении ЕЭ и отсутствии ЕК IK создается основными носителями заряда инжектированными эмиттером. При подключении ЕК ток начнет увеличиваться из-за неосновных носителей базы.

Схема с ОЭ. Входная характеристика: iБ = f (UБЭ) при UКЭ = const (9)

При UКЭ1 = 0 входная характеристика представляет собой обычную ВАХ прямосмещенного p-n-перехода (эмиттерного, т.к. UКЭ=0).

При увеличении UКЭ2 IКБ0<0, т.к. ток протекает в направлении противоположном протеканию тока в нормальном активном режиме. Поэтому ВАХ смещается вниз по оси токов.

Выходная характеристика: iК = f (UКЭ) при IБ = const (10).

При IБ = 0. В этом случае имеем два встречно соединенных p-n-перехода: 1- смещен в обратном направлении, 2 – в прямом. При обратном смещении сопротивление перехода велико, поэтому ток будет определяться обратносмещенным переходом. Поэтому в нашем случае, выходная ВАХ представляет собой ВАХ коллекторного перехода при обратном смещении. При IБ ≠ 0 : когда UКЭ = 0 IK < 0.

Схема с ОК. Входная хар-ка: iБ = f (UБК) при UЭК = const (11).


При UЭК1 = 0. При UБК = 0 источников электрической энергии нет и IБ = 0. При увеличении UБК к транзистору будут прикладываться обратное напряжение и оба перехода будут смещаться в обратном направлении, поэтому ВАХ – это обратная ветвь p-n-перехода.

При UЭК2 ≠ 0 появиться ЕЭ, которая будет пытаться сместить эмиттерный переход в прямом направлении. При ЕЭ = ЕБ IБ = 0. Далее ЕЭ > ЕБ – переход смещается в обратном направлении. Поэтому при увеличении UЭК характеристика смещается вправо по оси напряжений. Схема с ОК характеризуется очень маленькими входными токами. Напряжения могут быть большими. Схема с ОК имеет большое входное сопротивление.

Выходная характеристика: iЭ = f (UЭК) при IБ = const (12).

Выходные характеристики схемы с ОК аналогичны выходным характеристикам схемы с ОЭ.


Чем отличаются эквивалентные схемы для большого и малого сигнала у биполярного транзистора?

Для наглядности изучения электрических свойств и удобства расчетов схем с транзисторами обычными электротехническими методами используют эквивалентные схемы (только для переменных составляющих). Обычно применяют две группы схем.

1. “Естественные” (“моделирующие”) - моделируют происходящие процессы с учетом движения носителей заряда. Иногда называют структурными.

2. Схемы замещения четырехполюсников. Носят формальный характер. Вместо переходов использованы генераторы. Схемы замещения имеют несколько разновидностей.

Схемы на базе систем параметров четырехполюсника - каждая схема включает два сопротивления или проводимости и два эквивалентных генератора (напряжения и тока).



Какой параметр биполярного транзистора отражает его усилительные свойства? Каким образом его можно изменять?

Усилительные свойства биполярного транзистора характеризуются коэффициентами передачи тока эмиттера a и тока базы b, характеризующими качество транзистора. Дифференциальным коэффициентом передачи тока эмиттера a называется отношение приращения тока коллектора к вызвавшему его приращению тока эмиттера при постоянном напряжении на коллекторе (при отсутствии нагрузки в цепи коллектора). α=∆IK/∆IЭ (UK=const). Величина этого коэффициента лежит в пределах 0,95 - 0,995.

Дифференциальным коэффициентом передачи тока базы b называется прираще­ние тока коллектора к вызвавшему его приращению тока базы при постоян­ном напряжении на коллекторе. β=∆IK/∆IБ (UK=const), IБ =∆IЭ-∆IК

Величина β равна нескольким десяткам и сотням. Между коэфф. передачи токов эмиттера β и базы α сущ-вует связь, т.к.

β=α/1-α ≈1/1-α (α=0,96, то β=0,96/(1-0,96)=2,4; α= 0,99, то  β=100).


Что такое эффект модуляции базы в биполярном транзисторе и как он сказывается на различных параметрах прибора?

Зависимость ширины базы от величины обратного напряжения на коллекторе называется эффектом модуляции ширины базы или эффектом Эрли. (Аналогичный эффект в эмиттерном переходе интереса не представляет, так как на эмиттерный переход не подают больших обратных напряжений). При этом увеличивается градиент концентрации электронов dn/dx=n(xp)/wб и, следовательно, увеличилвается и ток связи, являющийся диффузионным. Большему обратному напряжению uКП2 соответствует больший ток связи iЭ-К а, следовательно, и большие токи iЭ и iК. Однако данный эффект в сотни

раз слабее, чем влияние прямых напряжений на переходах, и часто не учитывается, или учитывается приближенно. Для учета эффекта Эрли уточняют формулу теплового тока транзистора , принимая:

где I0 - ток, определенный без учета эффекта Эрли по формуле, uА - напряжение Эрли - параметр транзистора, характеризующий величину эффекта Эрли. Обычно uА составляет десятки вольт и более.


Привести систему предельных эксплуатационных. параметров биполярного транзистора.


Случайные файлы

Файл
180541.rtf
164421.rtf
178380.rtf
43235.rtf
91569.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.