Laboratorium Elektroniki cz I 7

Ćwiczenie 2

TRANZYSTOR BIPOLARNY (części) 2.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z: teorią wyjaśniającą działanie tranzystora, podstawowymi modelami tranzystora, jego własnościami w układzie pracy OB oraz podstawowymi parametrami technicznymi dla tego układu pracy. Program ćwiczenia obejmuje wyznaczanie charakterystyk statycznych i prądów zerowych oraz wykorzystanie tych pomiarów do wyznaczania parametrów modeli tranzystora.

2.2. Wprowadzenie

2.2.1. Wiadomości podstawowe o tranzystorze bipolarnym

Tranzystorem bipolarnym nazywamy element półprzewodnikowy posiadający zdolność wzmacniania sygnałów prądu stałego i zmiennego. Posiada on dwie podstawowe struktury p-n-p i n-p-n, w których działaniu istotną rolę odgrywają jednocześnie oba rodzaje nośników prądu, tj. dziury i elektrony. Tranzystor bipolarny jest strukturą złożoną z trzech podstawowych warstw nazywanych emiterem E, bazą B i kolektorem C. Obszary graniczne tych warstw tworzą złącza p-n, z których złącze baza - kolektor jest spolaryzowane zaporowo i spełnia rolę sterowanego źródła prądowego, przez które płynie prąd nośników mniejszościowych. Natomiast złącze emi-ter-baza jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia i spełnia rolę układu sterującego źródłem prądowym poprzez kontrolowane wstrzykiwanie nośników mniejszościowych w obszar bazy. Tak więc emiter jest warstwą dostarczającą nośników mniejszościowych do bazy, z której są one zbierane do obszaru kolektora.

powered by

Mi siol

Podstawową technologią współcześnie stosowaną w produkcji tranzystorów jest technologia epiplanama, w wyniku której powstają tranzystory o niejednorodnym rozkładzie koncentracji domieszek w bazie zwane tranzystorami dryftowymi (lub z niejednorodną bazą). W tranzystorach tego typu podstawową rolę odgrywa dryftowy mechanizm transportu nośników ładunku, z tym że istnieje też transport dyfuzyjny, o niewielkim znaczeniu, powodujący występowanie pewnych drugorzędnych zjawisk w tranzystorze. W niewielkich ilościach wytwarzane są jeszcze tranzystory stopowe charakteryzujące się równomiernym rozkładem koncentracji domieszek w bazie (zwane też bezdryftowymi lub dyfuzyjnymi), w których podstawowym mechanizmem transportu jest dyfuzja nośników ładunku. Powodem utrzymywania się w produkcji tej technologii są takie zalety tych tranzystorów, jak: duże wartości napięcia przebicia złącza baza-emiter i możliwość realizacji układu klucza symetrycznego.

Jak już wspomniano, tranzystor jest elementem wzmacniającym przy polaryzacji złącza E-B w kierunku przewodzenia, a złącza B-C w kierunku zaporowym. W ogólnym przypadku tranzystor może pracować również przy innych warunkach polaryzacji, określających cztery podstawowe zakresy pracy tranzystora:

-    zakres aktywny normalny (N)

złącze E-B spolaryzowane w kierunku przewodzenia złącze B-C spolaryzowane w kierunku zaporowym

-    zakres nasycenia

złącze E-B i złącze B-C spolaryzowane w kierunku przewodzenia

-    zakres odcięcia (zablokowania)

złącze E-B i złącze B-C spolaryzowane w kierunku zaporowym

-    zakres aktywny inwersyjny (I)

złącze E-B spolaryzowane w kierunku zaporowym złącze B-C spolaryzowane w kierunku przewodzenia.

Trzy ostatnie warunki polaryzacji spośród wymienionych powyżej znajdują zastosowanie przede wszystkim w układach impulsowych.

Typowy tranzystor jest elementem trójkońcówkowym, można go więc traktować jako szczególny przypadek czwórnika, w którym jedna z końcówek jest wspólna dla wejścia i wyjścia. Spośród sześciu możliwych kombinacji praktyczne zastosowanie mają trzy układy, tj.: układ ze wspólną bazą (WB lub OB), układ ze wspólnym emiterem (WE lub OE) i układ ze wspólnym kolektorem (WC lub OC) - rys. 2.1. Każdy z tych układów charakteryzuje się wzmocnieniem mocy większym od jedności. Tran-