З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания.

Задача 7

Укажите виды пробоя электронно-дырочного перехода. Поясните явление теплового пробоя электронно-дырочного перехода.

Пробоем называют резкое изменение режима работы p-n-перехода, находящегося под большим обратным напряжением. ВАХ для больших значений обратных напряжений показана на рис. 1.

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Рисунок 1.

Началу пробоя соответствует точка А. После этой точки дифференциальное сопротивление перехода стремится к нулю.

Различают три вида пробоя p-n-перехода:

    1. Туннельный пробой (А-Б),
    2. Лавинный пробой (Б-В),
    3. Тепловой пробой (за т.В).

Туннельныйпробой возникает при малой ширине p-n-перехода (например, при низкоомной базе), когда при большом обратном напряжении электроны проникают за барьер без преодоления самого барьера. В результате туннельного пробоя ток через переход резко возрастает и обратная ветвь ВАХ идет перпендикулярно оси напряжений вниз.

Лавинныйпробой возникает в том случае, если при движении до очередного соударения с нейтральным атомом кристалла электрон или дырка приобретают энергию, достаточную для ионизации этого атома, при этом рождаются новые пары электрон-дырка, происходит лавинообразное размножение носителей зарядов; здесь основную роль играют неосновные носители, они приобретают большую скорость. Лавинный пробой имеет место в переходах с большими удельными сопротивлениями базы («высокоомная база»), т.е. в p-n-переходе с широким переходом.

Тепловойпробой характеризуется сильным увеличением тока в области p-n-перехода в результате недостаточного теплоотвода.

Если туннельный и лавинный пробои, называемые электрическими, обратимы, то после теплового пробоя свойства перехода меняются вплоть до разрушения перехода.

Электрический пробой вызывается совместным действием двух факторов: ударной ионизацией атомов и туннельным эффектом. Ударная ионизация возникает, когда под действием обратного напряжения электроны проводимости приобретают на расстоянии, равном длине свободного пробега, энер­гию, достаточную для отрыва других электронов при столкновении с атомами кристалла. При этом происхо­дит лавинообразное увеличение количества носителей заряда и ток возрастает.

Туннельный эффект выражается в том, что элек­трон с энергетического уровня области р проникает сквозь потенциальный барьер без потери энергии на такой же энергетический уровень области n. При уве­личении напряжения до UKpвероятность таких перехо­дов возрастает, что и приводит к увеличению обрат­ного тока.

Задача №19

Пользуясь вольтамперной характеристикой полупроводни­кового диода (рис. 1), определить сопротивление диода постоянному току при прямом напряжении Unp и обратном напряжении Uо6p. Пояснить влияние температуры на величи­ны прямого и обратного сопротивлений диода. Перечислить основные типы полупроводниковых диодов, указав их особен­ности и область применения.

Числовые значения исходных данных приведены в табл. 2.

Таблица 2

Исходные данные                      
 
Unp. В 0,3  
Uобр  

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Для вычисления сопротивления диода постоянному току при прямом напряжении Unp по ВАХ находим величину тока в точке М.

Unp = 0,3 В; Inp = 0,8мA;

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Для вычисления сопротивления диода постоянному току при обратном напряжении Uо6p по ВАХ находим величину тока в точке N.

Uобр = 15 В; Iобp = 50 мA;

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

На электропроводимость полупроводников значительно влияет температура. Если температура повышается, то возрастает генерация пар носителей заряда и при этом электропроводимость возрастает. В этой связи прямой и обратный токи увеличиваются. Например для германиевых диодов при увеличении температуры на каждые 10° С обратный ток может возрасти в два раза, а для кремниевых диодов в 2,5 раза. Прямой ток при нагреве диода возрастает незначительно, так как такой ток получается за счет примесной проводимости. Также с повышением температуры незначительно возрастает барьерная электроемкость диода.

Типы диодов по назначению

  • Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
  • Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
  • Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
  • Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
  • Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
  • Параметрические
  • Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.
  • Умножительные
  • Настроечные
  • Генераторные

Типы диодов по частотному диапазону

  • Низкочастотные
  • Высокочастотные
  • СВЧ

Типы диодов по размеру перехода

  • Плоскостные
  • Точечные

Типы диодов по конструкции

  • Диоды Шоттки
  • СВЧ-диоды
  • Стабилитроны
  • Стабисторы
  • Варикапы
  • Светодиоды
  • Фотодиоды
  • Pin диод
  • Лавинный диод
  • Лавинно-пролётный диод
  • Диод Ганна
  • Туннельные диоды
  • Обращённые диоды

Задача №24

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Численные значения исходных данных приведены в табл. 3.

Таблица 3

Номе­ра задач Тип транзис­тора Номер рисун­ка Исходные данные
Е к, В R н, кОм I бо, мА I бm, мА Ркдоп мВт
               
КТ312А 0,64 0,4 0,4

Заданы семейства входных и выходных статических ха­рактеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 2, 3 в зависимости от варианта). Необходи­мо:

а) в заданном семействе выходных характеристик постро­ить нагрузочную прямую для сопротивления нагрузки Rк и напряжения источника питания Ек;

Определим ток коллектора.

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

По двум точкамВ(0;25) и А(16;0) постро­им нагрузочную прямую

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Рисунок 1 - Выходные характеристики транзистора

б) нанагрузочной прямой обозначить рабочую точку по­коя при токе базы Iбо и определить графически статические параметры транзистора h21 и h22

На нагрузочной прямой выбираем рабочую точку О в этой точке величина тока базы равна Iб=0,4 мА

Статический коэффициент передачи тока базы транзистора h21Э = ΔIК / ΔIБ при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора (UКЭ = const) определяют по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h21Э необходимо задать приращение тока базы ΔIБ и определить соответствующее приращение тока коллектора ΔIК

Рассмотрим две точки на семействе выходных характеристик С и D, расположенных симметрично относительно рабочей точки О

В точке С :Iб1 = 0,2 мА, Iк1 = 5 мА ;

В точке D :Iб2 = 0,6 мА, Iк2 = 23,5 мА ;

Н21Э = З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru ôUкэ = const= З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru ;

Н21Э - коэффициент передачи тока.

Выходную проводимость h22Э = ΔIК / ΔUКЭ в режиме холостого хода на входе транзистора (IБ = const) определяют также как и параметр h21Э по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h22Э необходимо задать приращение напряжения коллектор-эмиттер ΔUКЭ и определить соответствующее приращение тока коллектора ΔIК Условию IБ = const будут отвечать точки, лежащие на выходной характеристике, проходящей через рабочую точку транзистора. Поскольку выходные характеристики линейны в широком диапазоне напряжений, то приращение ΔUКЭ может быть достаточно большим, при этом его симметричность относительно рабочей точки не имеет значения.

Рассмотрим две точки Е и F на семействе выходных характеристик на кривой

Iб = 0,4 мА;

В точке Е :Iк1 = 13,6 мА, UКЭ1 = 5 В, Iб1 = 0,2 мА;

В точке F :Iк2 = 14,0 мА, UКЭ2 = 10 В, Iб2 = 0,2 мА;

Н22Э = DIк/DUкôIб = const = (Iк2-Iк1)/(UКЭ2-UКЭ1) = З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru =8,0×10-5 См;

Н22Э - выходная проводимость, измеряемая при холостом ходе на входе транзистора.

в) определить мощность, рассеиваемую на коллекторе в режиме покоя Рко, и сравнить ее с допустимой Ркдоп;

Определим мощность, рассеиваемую на коллекторе в режиме покоя Рко

Рко = Iк0 ∙ Uк0= 13,8∙7 = 96,6 мВт

Допустимая мощность равна Ркдоп=225 мВт, следовательно, в рабочей точке не будет происходить разогрев транзистора

г) изобразить графики изменения тока и напряжения в коллекторной цепи при заданной амплитуде тока базы Iбm. Определить амплитуды тока Iкm и напряжения Uкm в коллек­торной цепи;

Амплитуды тока Iкm и напряжения Uкm в коллек­торной цепи при заданной амплитуде тока базы Iбm=0,4 мА равны

Iкm =21-6 = 15 мА

Uкm =12-2 = 10 В

д) в заданном семействе входных характеристик обозна­чить рабочую точку покоя при токе базы Iбо и определить графически статический параметр транзистора h11;

Входное сопротивление h11Э = ΔUБЭ / ΔIБ при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора (UКЭ = const) определяют по входным характеристикам транзистора. Для этого зададим приращение напряжения база-эмиттер ΔUБЭ симметрично относительно рабочей точки и определим соответствующее приращение тока базы ΔIБ (рис. 2).

Рассмотрим две точки на семействе входных характеристик K и L

(Рисунок 2)

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Рисунок 2- Входные характеристики транзистора

В точке KIб1 = 45 мкА, Uбэ1 = 0,4 В ;

В точке LIб2 = 100 мкА, Uбэ1 = 0,5 В;

DUбэ = Uбэ2 - Uбэ1 = 0,5- 0,4 = 0,1 В;

DIб = Iб2 - Iб1 = 0,6–0,2 = 0,4 мА;

Н11Э = DUбэ/DIбôUкэ = const = 0,1/(4×10-4) = 250 Ом;

Н11Э - входное сопротивление, измеренное при коротком замыкании транзистора.

е) изобразить график изменения входного напряжения при заданной амплитуде тока базы Iбm . Определить амплиту­ду входного напряжения Uбm;

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Определим амплиту­ду входного напряжения Uэбm=0,1В

ж) рассчитать коэффициенты усиления транзистора по току Кт, напряжению Кн и мощности Км, а также полезную мощность Рвых ,выделяющуюся на нагрузке;

Кн = UкЭO/UбЭO=7/0,45=15,6

Кт=H21Э= 46,25

Кмт∙Кн=719

полезную мощность Рвых ,выделяющуюся на нагрузке, равна

Рвых= Рко∙Км=0,0966∙719= 69,5 Вт

з) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания.

относительно входного сигнала.

З) начертить схему подключения транзистора к источни­кам питания. - student2.ru

Рис. 4. Включение транзистора p-n-p по схеме с ОЭ.

Рис. 5. Включение n-p-n транзистора по схеме с ОЭ

Задача 52

Наши рекомендации