Режимы работы транзисторов: Режим работы биполярного транзистора и основные физические процессы

Содержание

Работа транзистора в ключевом режиме

Для рассмотрения вопроса работы транзистора в ключевом режиме заменим, полупроводниковый элемент на переменный резистор. В качестве регулятора для изменения сопротивления (проводимости у транзистора) служит та самая ручка, которую можно крутить. Таким элементом у транзистора является база, воздействие на которую вызывает изменение сопротивления участка эмиттер-коллектор.

Транзистор может находиться в закрытом состоянии (режим отсечки) или в открытом состоянии (режим насыщения). Насыщение транзистора характеризуется его полным открытым состоянием. Сопротивление перехода коллектор-эмиттер в режиме насыщения транзистора практически равно нулю и его включение в таком режиме без нагрузки приведет к выходу полупроводникового элемента из строя. Ток базы в режиме насыщения транзистора достигает большой величины, а напряжение на переходе база-эмиттер составляет 0,6…0,7В, что для данного перехода очень велико. Входная характеристика транзистора приведена ниже.

Состояния транзистора отсечка и насыщения применяются для работы транзистора в ключевом режиме (аналог контакта реле). Определяющим понятием работы транзистора в ключевом режиме является то, что ток базы транзистора небольшой величины (ток управления) управляет большим током коллектора (нагрузки), который может превосходить ток базы в десятки раз. Для определения коэффициента усиления транзистора при ключевом режиме применяют понятие «коэффициента усиления по току в режиме большого сигнала» (β «бетта»), рассчитываемый через отношение максимального тока коллектора к минимальному току базы. Для современных полупроводниковых транзисторов коэффициент β лежит в пределах от 10 до 20.

Помимо одиночных транзисторов для работы в ключевом режиме применяют «дарлингтоновские» или составные транзисторы. Коэффициент усиления таких схем может достигать 1000. Пример схемы ключевого каскада приведен ниже.

В качестве нагрузки, включаемой транзистором, используется лампочка. Назначение резистора Rбэ – перевести транзистор в закрытое состояние при размыкании контакта за счет выравнивания потенциалов базы и эмиттера. Основной задачей для такой схемы является правильный подбор сопротивления в цепи базы Rб, которое позволит обеспечить работу лампочки с максимальным накалом.

Исходные данные для расчета:
— номинальное напряжение лампочки 12В; номинальный ток – 100 мА;
— коэффициент β=10;
— падение напряжение база-эмиттерUбэ=0,6 В.

Для начала рассчитаем ток в базе: Iб = Iк / β = 100 / 10 = 10(мА). Напряжение на переходе база-эмиттер: Uбэ = 5В – 0,6В = 4,4В. Из закона Ома находим сопротивление резистора: Rб = Uбэ / Iб = 4,4В / 0,01А = 440 Ом. Из стандартного ряда сопротивлений выбираем резистор Rбэ=430 Ом.



Всего комментариев: 0


Режимы работы транзистора в усилителях

УДК 004.021

Пинт Эдуард Михайлович1, Сёмов Иван Николаевич2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, профессор кафедры «Механизация и автоматизация производства»
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, магистр


Аннотация
Данная статья посвящена режимам работы транзистора в усилителях, используемых в системах управления производственными процессами. Приведены сведения об типах электронных устройств классов транзисторов и их основных свойствах.

Ключевые слова: транзистор, усилитель


Pint Edyard Michaylovich1, Semov Ivan Nikolaevich2
1Penza state university of architecture and construction, candidate of sciences, professor of the department «Production Mechanization and automatization»
2Penza state university of architecture and construction, Undergraduate


Abstract
This article is devoted to the modes of operation of the transistor amplifiers used in process control systems. Provides information about the types of electronic devices, classes of transistors and their basic properties.

Keywords: amplifiers, transistor


Рубрика:

05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Пинт Э.М., Сёмов И.Н. Режимы работы транзистора в усилителях // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2015/03/50001 (дата обращения: 16.12.2021).

Режим работы транзистора и усилителя в целом определяется положением рабочей точки на динамических характеристиках. Выбор режима работы транзистора производится в зависимости от амплитуды входного сигнала и назначения усилителя. Рассмотрим режимы работы применительно к биполярному транзистору [1 c. 37]. Динамическая выходная характеристика транзистора (нагрузочная прямая) должна проходить через рабочую область статических выходных характеристик, ограниченную предельными значениями напряжения и тока коллектора (

Uк max, Iк max), наибольшей мощностью, рассеиваемой коллектором, Pк max.

Различают режимы работы транзистора – классы А, В, АВ и С. Класс А характеризуется тем, что при подаче входного сигнала рабочая точка не выходит за пределы тех участков динамической входной и нагрузочной характеристик транзистора, где существует пропорциональность между изменениями коллекторного и базового токов.

В режиме малого входного сигнала рабочая точка обычно выбирается на середине начального прямолинейного участка динамической входной характеристики (точка А‘ на рис. а), где меньше ток покоя Iк.р.т. и выше к. п. д., в режиме большого входного сигнала – на середине восходящего прямолинейного участка (точка А на рис. а). При работе транзистора в классе А ток коллектора не прекращается (транзистор всегда открыт). Ток коллектора характеризуется углом отсечки Θ, который представляет собой произведение угловой частоты входного сигнала ω на время, в течение которого значение тока коллектора изменяется от максимального до минимального [2 c. 94]. Для класса
А
угол отсечки Θ = 180° (см. рис. а). В этом режиме нелинейные искажения минимальны, но кпд мал (η ≈ 20…30 %). Это вызвано тем, что в классе А ток покоя Iк.р.т. всегда больше амплитуды переменной составляющей тока коллектора. Класс А применяется в усилителях напряжения и в маломощных выходных каскадах, где важны малые нелинейные искажения, а к. п.д. не имеет существенного значения.

В режиме класса В напряжение смещения Uб0 между эмиттером и базой равно нулю. Для уменьшения нелинейных искажений рабочая точка выбирается в начале динамической входной характеристики (точка А на рис. б), когда ток Iб =0 (режим, очень близкий к классу В), а ток Iк = Iк0 ≈ 0. При подаче переменного входного напряжения ток коллектора в классе В протекает в течение половины периода, т.е. транзистор работает с отсечкой тока (см. рис. б), и угол Θ = 90° [3 c. 54]. Это создает большие нелинейные искажения в схеме. Класс В применяется в двухтактных усилителях мощности, где удается снизить нелинейные искажения и в избирательных усилителях. К.п.д. в классе

В много выше, чем в классе А, и достигает 70 %.

Класс АВ занимает промежуточное положение между классами А и В. Он тоже в основном применяется в двухтактных схемах. Угол отсечки может достигать в классе АВ 120…130°. Класс АВ более экономичен, чем класс А, и характеризуется меньшими нелинейными искажениями по сравнению с классом В [4 c. 55].

В режиме класса С рабочая точка выбирается в области отсечки и при отсутствии входного сигнала транзистор заперт смещением (

Uб0 > 0) (точка А‘ на рис. б). Угол Θ < 90°. КПД в классе С выше, а нелинейные искажения больше, чем в классе В. Этот режим применяется в схемах избирательных усилителей и генераторов [5 c. 64].

Рис. Положение рабочей точки при различных режимах работы усилителя


Библиографический список
  1. Интегральные микросхемы в системах управления производственными процессами: моногр. / Э.М. Пинт, И.Н. Петровнина, И.И. Романенко, К.А. Еличев.. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 140 с.
  2. Оптимизация устройства агрегации микрометрических тел с встречновращающимися лентами Мёбиуса: монография / А.
    В. Яшин, В.С. Парфенов, В.Н. Стригин, И.Н. Сёмов.– Пенза: ПГУАС, 2014 – 164 с.
  3. Нохрин, А.Н. Электротехника и электроника. Ч 2. Электроника [Текст]: учеб. пособие / А.Н. Нохрин, А.К. Кудрявцева. – Череповец: Изд-во ГОУ ВПО ЧТУ, 2007.
  4. Пинт, ЭМ. Резисторный усилитель напряжения: теоретические сведения, расчет и применение [Текст]: моногр. / Э.М. Пинт [и др.]. – Пенза: Изд. ПГУАС, 2012.
  5. Пинт, Э.М. Основы теории, расчета линейных электрических цепей и электроснабжения объектов [Текст]: учеб. пособие / Э.М. Пинт [и др.]. – Пенза: Изд. ПГУАС, 2012.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Сёмов Иван Николаевич»

Установка режимов работы транзисторов — Электроник

Для хорошей работы устройства, собранного на транзисторах, необходимо чтобы на их электроды было подано определенной величины и полярности постоянное напряжение. Примерные значения напряжений подаваемых на коллектор, базу и эмиттер для транзисторов прямой проводимости (р-n-р) приведен на рис. 8.1, а обратной (n-р-n) проводимости — на рис. 8.2.

 

Рис. 8.1. Примерные значения напряжений, подаваемых на коллектор, базу и эмиттер для транзисторов прямой проводимости р-n-р

Рис. 8.2. Примерные значения напряжений, подаваемых на коллектор, базу и эмиттер для транзисторов обратной проводимости n-р-n

При этом надо также придерживаться нескольких правил:
• Рабочие напряжения, токи и мощности рассеивания применяемых транзисторов должны быть меньше предельных значений.
• Нельзя подавать напряжение на транзистор, если у него отключена база.
• Базовый вывод следует подключать в схему в первую очередь и отключать в последнюю.
В современных конструкциях радиолюбителей широко используются полевые транзисторы. Примерные значения величин напряжений смещения для полевых транзисторов с каналом типа р и с каналом типа n даны на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Примерные значения величин напряжений смещения для полевых транзисторов с каналом типа р и с каналом типа n

При налаживании радиоприемников и других радиоэлектронных конструкций в первую очередь нужно замерить потребляемый ток в режиме покоя. Если его значение близко к требуемому, то тогда переходят к установлению необходимых токов коллекторов транзисторов. На схемах место установки тока показывают крестиком («х»), а резистор, которым это делают — звездочкой («*»). Опыт показывает, что для транзисторов безопаснее измерять напряжение, а не ток. В большинстве схем эти величины взаимосвязаны. Достаточно знать одну из величин, а другую можно определить расчетным путем.
Настройку устройства производят по каскадам. В каскадах транзисторных устройств в основном используется три основных способа подачи напряжения смещения к базе транзистора.
Рассмотрим работу транзисторного каскада с резисторной нагрузкой без стабилизации режима (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Принципиальная схема транзисторного каскада с резисторной нагрузкой без стабилизации режима

При отсутствии входного сигнала начальные напряжения на электродах транзисторов следующие
Uкэ = Uп- IкRк и Uбэ = Uп — IбRб.
В приведенных формулах напряжения смещения Uбэ для германиевых и кремниевых транзисторов должны иметь значения в соответствии с рис. 8.1, 8.2. Из этих выражений видно, что от величины сопротивления резистора Rб зависит величина напряжения смещения Uбэ, а следовательно, и начальное положение рабочей точки на характеристике транзистора. На хорошую работу такого каскада большое влияние имеет точность, с какой для данного транзистора, имеющего коэффициент усиления по току β, подобраны сопротивления резисторов Rб и Rк. Работу каскада при этом можно проконтролировать по напряжению на резисторе Rк или по напряжению между коллектором и эмиттером транзистора. Зная Uп и β, можно вычислить величину управляющего тока коллектора транзистора по формуле
Iк = βUп(B)/Rб (кОм), мА
Если величина сопротивления резистора Rк = 500…600 Ом, то напряжение на нем удобнее определить, как разницу между питающим напряжением и напряжением коллектор — эмиттер. Для маломощных низкочастотных и высокочастотных транзисторов напряжение коллектор-эмиттер принимают 2…2,5 В, а ток коллектора — 0,5 мА. Транзисторы МП39…МП41 имеют максимальное усиление по току, когда ток коллектора 1…2 мА. У транзисторов П401…П403, П416 и т. п. усиление растет с ростом тока коллектора до 5…8 мА. От напряжения на коллекторе усиление по току существенно не зависит, при его повышении улучшается устойчивость высокочастотных каскадов. При замене в рассматриваемом каскаде транзистора с одним значение β на транзистор с отличным значением β, приходится снова подбирать значения Rб и Rк. На усиление транзистора с такой простой схемой смешения оказывает влияние помимо разброса параметров транзисторов еще и изменение температуры окружающей среды.
Более стабилен в работе каскад, имеющий термостабилизацию по схеме, представленной на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Принципиальная схема транзисторного каскада с резисторной нагрузкой с термостабилизацией режима

В этом случае к напряжению, измеренному между коллектором и плюсом питания, добавляется напряжение на резисторе Rэ, которое составляет приблизительно 1 В. Если считать, что напряжение между коллектором и эмиттером может быть снижено до 1,5 В, так как каскад стабилизирован, то общее напряжение между коллектором и «землей», как и первом случае, должно быть не менее 2,5 В. Указанные режимы являются ориентировочными, средними в случае работоспособных транзисторов. В каскадах, где режимы отличаются от рекомендованных на 20…30 %, подстраивание их режимов на первой стадии налаживания можно не проводить. Установку режима работы транзистора можно производить резистором Rб1, который соединен с базой транзистора. Для увеличения тока коллектора необходимо сопротивление резистора Rб1 уменьшить, а для уменьшения, наоборот, увеличить. Для удобства настройки каскада резистор Rб1 составляют из двух резисторов: одного переменного и одного постоянного с сопротивлением 10…30 кОм. Изменяя сопротивление переменного резистора, добиваются необходимого тока коллектора. Омметром измеряют получившееся сопротивление двух резисторов и затем вместо них впаивают один резистор, величина сопротивления которого равна измеренному значению двух сопротивлений.
Ток коллектора в схеме со стабилизацией можно оценить, измерив напряжение на резисторе Rэ. Если разделить величину падения напряжения (в вольтах) на величину Rэ (в килоомах), то получим ток эмиттера в миллиамперах. Ток коллектора меньше тока эмиттера на величину базового тока, а последний не превышает 5 % Iэ. Поэтому можно считать, что Iэ = Iб. В каскадах с индуктивной нагрузкой без стабилизации режима работы напряжение на коллекторе равняется напряжению источника питания и здесь необходим контроль тока коллектора (рис. 8.6). Регулировку такого каскада также производят подбором величины сопротивления резистора Rб.

Рис. 8.6. Принципиальная схема каскада с индуктивной нагрузкой без стабилизации режима работы

Включение в цепи n-р-n и р-n-р транзисторов отличается только полярностью напряжения на коллекторе и смещением. Кремниевые и германиевые транзисторы одной и той же структуры отличаются между собой только значением напряжения смещения. У кремниевых оно приблизительно на 0,45 В больше, чем у германиевых. На рис. 8.1 и 8.2 показаны условные графические обозначения биполярных транзисторов той и другой структур, произведенных на основе германия и кремния, а также типовое напряжение смешения. Электроды транзисторов, обозначенных первыми буквами слов, расшифровываются: Э — эмиттер, Б — база, К — коллектор. Напряжения смещения показаны относительно эмиттера, но на практике напряжение на электродах транзисторов показывают относительно общего провода устройства.
В радиоэлектронных устройствах радиолюбители используют также полевые транзисторы, в которых управление током между двумя электродами, образованными направленным движением носителей заряда дырок или электронов, производится электрическим полем, образованным напряжением на электроде. Электроды, между которыми протекает регулируемый ток, носят название исток (И) и сток ©, причем исток есть тот электрод, с которого выходят носители зарядов. Третий, управляющий электрод, называют затвором (3) (см. рис. 8.3).
Существуют полевые транзисторы с изолированным затвором. Эти транзисторы имеют очень большое входное сопротивление и работают на очень больших частотах. Транзисторы этого типа имеют очень низкую электрическую прочность изолированного затвора. Для его пробоя и выхода из строя достаточно слабого статического электричества, которое всегда присутствует на теле человека, одежде и инструменте. В связи с этим выводы полевых транзисторов с изолированным затвором при хранении нужно скручивать вместе голым проводом.
При монтаже транзисторов руки и инструмент необходимо «заземлять». Преимущество полевых транзисторов по сравнению с биполярными состоит в том, что они имеют высокое входное сопротивление.
Это сопротивление на низкой частоте достигает несколько мегаом, а на средних и высоких частотах — несколько десятков или сотен килоом в зависимости от серии. Для сравнения, биполярные транзисторы имеют входное сопротивление приблизительно до 1…2 кОм.

Полевой транзистор — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

Полевые транзисторы представляют собой тип преобразовательных полупроводниковых приборов, основанных на управлении током посредством электрического поля. Проводимость в них обеспечивается носителями заряда одного знака, поэтому они также называются униполярными (в противовес биполярным).

Разделяют два основных типа полевых транзисторов:

Также полевую транзисторную структуру содержит биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).

Общие конструктивные особенности[править]

Полевые транзисторы включают в себя канал, образованный полупроводником p- или n-типа, соединяющий два его вывода: исток и сток. Через исток в канал транзистора поступают основные носители заряда (у канала n-типа — электроны, у p-типа — дырки). Через сток основные носители покидают канал. Сопротивление исток—сток зависит от свойств полупроводника, длины и ширины канала. Форма канала конструктивно определяется конфигурацией p- и n-областей в полупроводнике: p—n-переходы образуют границы канала.

Третий вывод транзистора подключён к затвору — элементу транзистора, создающее электрическое поле в области канала. Это электрическое поле может притягивать или отталкивать свободные носители заряда из области p—n-перехода, таким образом может его передвигать, изменяя таким образом ширину канала, и тем самым управляя его сопротивлением. При этом затвор конструктивно исполнен так, что в установившемся рабочем режиме ток через него практически отсутствует: в транзисторе с управляющим переходом он расположен за обратно-смещённым ЭДП, в МДП-транзисторе — изолирован тонким слоем диэлектрика.

Режимы работы транзисторов[править]

В зависимости от полярности напряжения, приложенного к затвору различают следующие два режима:

Режим обогащения
Напряжение противоположного знака по отношению к основным носителям заряда в канале. Вызывает расширение канала, чем большее, тем больше напряжение по абсолютной величине.
Режим обеднения
Напряжение того же знака, что и основные носители заряда в канале. Вызывает сужение канала вплоть до полного его закрытия.

У ПТ n-типа режим обогащения создаётся положительным напряжением, режим обеднения — отрицательным. У ПТ p-типа — наоборот, режим обогащения создаётся отрицательным напряжением, режим обеднения — положительным.

Основные же режимы работы включают следующие:

Режим отсечки
Канал полностью закрыт.
Режим насыщения
Транзистор работает как сопротивление, управляемое напряжением на затворе.
Активный режим.
Ток через транзистор слабо зависит от напряжения исток—сток и управляется напряжением затвор—исток.
Инверсный режим
В целом аналогичен активному, однако ток при этом течет в обратном направлении и управляется напряжением затвор-сток.

Режим работы зависит от напряжений на затворе, истоке и стоке.

Режимы работы полевого транзистора
Режим n-тип p-тип
Отсечка Uи > Uз−Uотс < Uc Uи < Uз−Uотс > Uc
Насыщение Uи < Uз−Uотс > Uc Uи > Uз−Uотс < Uc
Активный Uи < Uз−Uотс < Uc Uи > Uз−Uотс > Uc
Инверсный Uи > Uз−Uотс > Uс Uи < Uз−Uотс < Uс

ПТ с управляющим переходом и МДП-транзистор в сравнении[править]

ПТУП и МДП-транзистор во многом сходны и используют одинаковый принцип преобразования. Тем не менее у них есть различия.

Затвор ПТУП отделён от канала p—n-переходом или переходом типа металл-полупроводник, а так как он обладает односторонней проводимостью, то он должен быть всегда обратно смещён. Так что может работать только в одном режиме — обеднения. В МДП-транзисторе затвор отделён от полупроводниковой структуры тонким слоем (0,05 — 0,20 мкм) диэлектрика, и это позволяет работать в обоих режимах. По той же причине у МДП гораздо меньшие токи утечки затвора.

Несмотря на то, что конструкция ПТ симметрична относительно стока—истока, у МДП часто подложка соединена с истоком, вследствие этого такие транзисторы не могут работать в инверсном режиме — в этом случае ЭДП стока оказывается прямо смещённым и пропускает ток как обычный диод.

Режимы работы транзистора. Схемы включения транзисторов.

Учитывая зависимость отполярности и величины напряжений на электродах раз-

личают четыре режима работы транзистора:

Активный режим (АР) — эмиттерный переход смещается в прямом направлении, а коллекторный — в обратном.

Режим отсечки (РО) — оба перехода смещены в обратном направлении.

Режим насыщения (РН) — оба перехода смещены в прямом направлении.

Инверсный режим (ИР) — коллекторный переход смещен в прямом, а

эмиттерный – в обратном направлении.

Классификация режимов проводится по комбинации напряжений переходов. В схеме с ОБ напряжения переходов равны напряжению источников питания эмиттера (U э.б ) и коллектора (U к.б).

В схеме с ОЭ напряжение на эмиттерном переходе определяется напряжением первого источника Uб.э = -Uэ.б , а напряжение коллекторного перехода зависит от обоих источников и по общему правилу определœения разности потенциалов .

В схеме с ОК напряжение на коллекторном переходе определяется одним

источником , а напряжение на эмиттерном переходе зависит от обоих источников .

При включении транзисторов в схему один из его электродов является входным, второй – выходным, а третий – общим. На входной и выходной электроды подаются напряжения от внешних источников, отсчитываемые относительно общего электрода. Учитывая зависимость оттого, какой электрод является общим, различают схемы включения : с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК).

16. Статические характеристики транзистора с общей базой.

Статические характеристики транзистора отражают зависимость между

токами, проходящими в его цепях и напряжениями на электродах транзистора. За независимые переменные обычно принимают входной ток Iвх, выходное напряжение Uвых, а за зависимые – выходной ток Iвых и входное напряжение Uвх:

В схеме с ОБ транзистор имеет следующие характеристики: — семейство входных (эмиттерных) характери-

стик .

— семейство выходных (коллекторных) характеристик.

— семейство характеристик прямой передачи .

— семейство характеристик обратной связи .

Переход режимов работы в транзисторах: инжектированное отверстие …

Контекст 1

… переход из режима SBT в режим TFT можно четко определить по эволюции концентрации несущих в канале, из которой мы можем определить переходное напряжение V tran [рис. 4 (а) для безупорядоченного полупроводника и рис. 4 (б) для неупорядоченного полупроводника соответственно]. В частности, когда jV G j

Контекст 2

… переход из режима SBT в режим TFT может быть четко идентифицирован по эволюции концентрации носителей в канале, из которого мы можем определить переходное напряжение V tran [Рис. 4 (а) для безупорядоченного полупроводника и рис. 4 (б) для неупорядоченного полупроводника соответственно]. В частности, когда jV G j

Context 3

. .. через туннелирование достигает значения C i ðV G — V th Þ = qd в режиме TFT. Здесь d — толщина слоя накопления, а V th приблизительно равно V 1 при V G V DS, то есть, если на него не влияют другие факторы, кроме контакта (например, объемные и межфазные дефекты). Для неупорядоченной системы концентрации инжектированных дырок показаны на рис.4 (б), где точки перехода смещаются в сторону больших значений V G. Это связано с тем, что при большем количестве дефектных состояний требуется более высокое поле затвора для накопления носителей, занимающих дефектные состояния, а затем для занятия зоны баланса или проводимости (или уровней LUMO или HOMO для …

Контекст 4

… при больших VG (−70 В) барьер значительно сужается и падение напряжения V 1 почти такое же, как разность потенциалов от контакта (x ¼ 10 мкм, y ¼ 0 нм) до канала ( x ¼ 10 мкм, y ¼ 39 нм), которая увеличивается с ростом барьера инжекции [рис.4 (с)]. Следовательно, кривые I DS — V G при сканировании насыщения будут . ..

Режимы работы MOS

написано 5.5 лет назад пользователем sanketshingote ♦ 740 • изменен 5,5 года назад

МОП-транзистор работает в трех режимах:

1.Отрезание:

Считается, что МОП-устройство работает, когда напряжение затвор-исток меньше порогового напряжения.Область отсечения также известна как подпороговая область. В этой области зависимость тока от напряжения на затворе носит экспоненциальный характер. Величина тока, протекающего через МОП в области отсечки, незначительна, поскольку канал отсутствует. Проводимость, происходящая в этой области, известна как подпороговая проводимость.

(ток утечки) $ ID = 0 $

2. область насыщения (активная):

Переключатель включен, и был создан канал, который позволяет току течь между стоком и истоком.Поскольку напряжение стока выше, чем напряжение истока, электроны распространяются, и проводимость осуществляется не через узкий канал, а через более широкое, двух- или трехмерное распределение тока, простирающееся от границы раздела в глубину подложки. Начало этой области также известно как отсечение, чтобы указать на отсутствие области канала около стока. Хотя канал не распространяется на всю длину устройства, электрическое поле между стоком и каналом очень велико, и проводимость сохраняется.2 $

Линейный регион: :

Для NMOS, когда напряжение затвора превышает пороговое значение, между выводами истока и стока формируется канал. Теперь, если есть разница в напряжении между истоком и стоком, ток будет течь. Величина тока линейно увеличивается с увеличением напряжения стока до определенного напряжения стока.

Таким образом, ток представляется как линейная функция напряжений затвор-исток и сток-исток. Вот почему говорят, что МОП работает в линейной области.Линейная зависимость напряжения от тока в области определяется следующим образом:

$ Id $ (линейный) = $ µ C_o \ times \ frac {W} L (V_ {gs} — V_ {th} — V_ {ds / 2}) V_ {ds} $

На рисунке ниже показана структура МОП:

Bipolar Junction Transistor (BJT) — Базовая структура…

Транзистор — это электронное устройство, которое может использоваться как усилитель или как электронный переключатель. Его способность усиливать сигнал или переключать нагрузки большой мощности с помощью слабого сигнала делает его очень полезным в области электроники.Существует два основных типа транзисторов: биполярный переходной транзистор, или BJT, и полевой транзистор, или FET. В этом руководстве мы сосредоточимся только на биполярном переходном транзисторе и обсудим его основную структуру и работу.

Термин биполярный относится к использованию дырок и электронов в качестве носителей тока в структуре транзистора.

Структура биполярного переходного транзистора (BJT)

Биполярный переходный транзистор (BJT) изготавливается с тремя полупроводниковыми областями, которые имеют различное легирование.Если мы уже потеряли вас с этим последним предложением, пожалуйста, ознакомьтесь с некоторыми из наших других руководств по основам полупроводников, так как они сделают это намного проще для понимания. Эти три области, которые легированы по-разному, известны как база, коллектор и эмиттер. Базовая область слегка легирована и очень тонкая по сравнению с областями коллектора и эмиттера. Коллекторная область умеренно легирована, а эмиттерная — сильно легирована.

NPN и PNP BJT Физическое представление

Транзисторы с биполярным переходом могут быть типа npn или pnp.Тип npn состоит из двух n областей, разделенных p-областью. Базовая область — это материал p-типа, а области коллектора и эмиттера — материалы n-типа. В pnp-типе транзистор состоит из двух областей p-типа, коллектора и эмиттера, разделенных базовой областью n-типа. Независимо от типа, BJT имеет два pn перехода, которые для правильной работы должны быть правильно смещены внешним напряжением постоянного тока. Один из этих переходов называется переходом база-эмиттер, соединяющим области базы и эмиттера, а другой — переходом база-коллектор, соединяющим области базы и коллектора.

Базовая работа биполярного транзистора

Чтобы биполярный переходный транзистор работал в качестве усилителя, его переход база-эмиттер должен быть смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор — в обратном направлении — обратите внимание, что это означает, что npn-транзистор и pnp-транзистор расположены наоборот. И, как упоминалось ранее, эмиттерная область сильно легирована. Таким образом, в транзисторе npn эмиттерная область n-типа имеет очень высокую плотность свободных электронов, в то время как в транзисторе pnp эмиттерная область p-типа имеет очень высокую плотность дырок.

NPN BJT Bias Arrangement

Здесь я хотел бы напомнить вам, что ток и поток электронов идут в обратном направлении, что может вызвать путаницу. Поскольку переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, свободные электроны из области эмиттера легко пересекают переход база-эмиттер и попадают в очень тонкую и слегка легированную область базы p-типа. Базовая область p-типа слегка легирована, что означает, что в ней не так много дырок. В этом случае только небольшой процент свободных электронов из эмиттерной области может рекомбинировать с дырками в базовой области.

Небольшое количество свободных электронов из области эмиттера, которые рекомбинируются с дырками в базовой области, перемещаются через базовую область как валентные электроны. Но когда они покидают базовую область и движутся через металлический базовый вывод, они становятся свободными электронами и производят внешний базовый ток, который затем выходит через металлический вывод во внешнюю цепь, а затем, в конечном итоге, возвращается в эмиттерную область. .

NPN BJT Electron Flow Operation

Свободные электроны, которые вошли в базовую область, но не рекомбинировали с дырками, движутся к переходу база-коллектор с обратным смещением.Поскольку область коллектора подключена к положительной стороне внешнего напряжения смещения, свободные электроны притягиваются к положительной стороне и уносятся в область коллектора. Они выходят из области коллектора, а также проходят через металлический вывод коллектора в цепь и возвращаются в область эмиттера. Итак, в этом случае мы знаем, что ток эмиттера — это сумма токов базы и коллектора. Следовательно, ток эмиттера немного больше, чем ток коллектора.

Работа внутри pnp-транзистора очень похожа на работу npn-транзистора. Но роли электронов и дырок поменялись местами. Напряжения внешнего смещения и направления тока меняются местами.

PNP BJT Bias Arrangement

Если вы попытаетесь понять это, изменение внешнего напряжения смещения приведет к прямому смещению перехода база-эмиттер PNP-транзистора и обратному смещению перехода база-коллектор. Поскольку переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, отверстия в области эмиттера могут перемещаться через переход база-эмиттер и входить в базовую область.В то же время электроны в базовой области также могут перемещаться в эмиттерную область. Внутри PNP-транзистора ток эмиттера возникает из-за перемещения отверстий от эмиттера к области базы. Но внешне эмиттерный ток связан с движением электронов из области эмиттера к положительной клемме внешнего напряжения смещения. Базовый ток, создаваемый в PNP-транзисторе, возникает из-за движения электронов от внешнего напряжения смещения в базовую область.

Поскольку базовая область слегка легирована, только небольшое количество электронов в базовой области рекомбинирует с дырками из эмиттерной области, а остальные дырки перемещаются в коллекторную область. Внутри это движение отверстий в область коллектора создает ток коллектора, но снаружи ток коллектора — это поток электронов от внешнего напряжения смещения в область коллектора.

Направление токов в транзисторе NPN

Если мы сравним направление токов транзистора npn и pnp, используя обычный поток тока, мы увидим, что течение токов в транзисторе pnp прямо противоположно потоку токи в npn-транзисторе.

Направления токов в транзисторе PNP

Резюме

В этом руководстве мы обсудили базовую структуру и основные операции транзистора с биполярным переходом. Мы узнали, что транзистор с биполярным переходом состоит из трех легированных полупроводниковых областей, имеет два основных типа — npn и pnp, и оба типа имеют два pn перехода. Мы также узнали, как смещать биполярный переходной транзистор, чтобы он работал как усилитель, и обсудили, что происходит внутри npn-транзистора.Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже, и если вы нашли это интересным или полезным, поставьте лайк и подпишитесь на наш канал!

Эксплуатация PN-переходов и новое изобретение биполярных транзисторов — документация Elec2210 Class Fall 2013 1.

0

Используйте панель навигации с правой стороны окна браузера для упрощения навигации .

Основы физики

Суть биполярный транзистор впрыск неосновного носителя .

Идеальный баланс дрейфа и рассеивания существует как для электронов, так и для дырок в переходе область PN-перехода при нулевом смещении или равновесии. Теперь давайте посмотрим, что происходит с этим балансом. когда применяется внешнее смещение, и как прямое смещение вызывает инжекция электронов на p-сторону и инжекция голограмм на n-сторона. В результате концентрация электронов увеличивается на p-стороне, концентрация дырок увеличена на стороне n, поэтому этот процесс называется впрыскивание неосновного носителя .

PN-переход с прямым смещением

Встроенное поле указывает с n-стороны на p-сторону, как силовые линии исходят от положительно заряженных ионизированных доноров, и оканчиваются на отрицательно заряженных ионизированных акцепторах.

Рассмотрите возможность применения прямого смещения, определяемого как напряжение на стороне p минус напряжение на стороне n разница. Применяемое поле противоположно встроенному полю, как показано ниже, тем самым ослабляя дрейф и вызывая чистая диффузия отверстий от стороны p к стороне n, и чистая диффузия электронов с n-стороны на p-сторону.Считается, что электроны, неосновные носители на p-стороне, инжектируются (со стороны n). Дырки, неосновной носитель на n-стороне, как говорят, вводятся (со стороны p).

Рисунок 1: pn-переход с прямым смещением

На p-стороне много дырок, на n-стороне много электронов, поэтому этот ток может быть очень большим при достаточном прямом смещении. Фактически, прямой ток увеличивается экспоненциально с увеличением, с тепловым напряжением, приблизительно 25 мВ при 300 К.

PN-переход с обратным смещением

Если, говорят, что соединение находится под обратным смещением. Применяемое поле имеет то же направление, что и встроенное поле, как показано ниже:

Рисунок 2: pn-переход с обратным смещением

Следовательно, дрейф преобладает над диффузией, как для электронов, так и для дырок. Тогда чистый ток будет течь от n-стороны к p-стороне, интуитивно удовлетворительно.

Обратный ток, однако, очень мал по величине. Электроны дрейфуют против поля, то есть от стороны p к стороне n.Однако на p-стороне электронов меньшинство, и, следовательно, у нас нехватка электронов. Точно так же дырки дрейфуют вдоль поля, от n-стороны к p-стороне, но на n-стороне очень мало дыр.

PN-переход с обратным смещением может пропускать ток!

PN-переход с обратным смещением может пропускать столько же тока, сколько и прямой смещенный PN переход может! Именно так мы делаем транзисторы из PN-переходов, как показано ниже.

Ключ в том, что обратносмещенный переход не пропускает ток из-за отсутствия источников питания.Если мы используем PN-переход с прямым смещением для подачи электронов на p-сторону PN-перехода с обратным смещением, все эти электроны пройдут через обратный PN-переход. Эта конфигурация известна как транзистор «NPN».

Например, в состоянии равновесия, если на стороне n, п =, но , в соответствии с законом о массовых действиях, с. Легко понять, почему обратный ток PN перехода мал.

Мы выделили электронные и дырочные токи в PN-переходе. С точки зрения схемы, как только эти токи выходят из устройства, они оба становятся электронный ток в металлической проволоке.Так какой смысл их различать вечером, если мы не можем разделить их?

А теперь подумайте об изобретении устройства, которое может разделить электронный и дырочный токи. Транзистор делает именно это.

Работа биполярного транзистора

Рассмотрим переход с прямым смещением (N слева, P справа — по-прежнему PN переход), и обратный смещенный переход, большой ток течет в прямом PN, и небольшой ток течет в PN с обратным смещением. Тогда приблизь их, так что p-области становятся единой p-областью, Теперь мы можем заставить протекать через обратный смещенный переход много тока!

Рисунок 3: Суть действия транзистора

Обратно-смещенный переход имеет очень сильное электронное поле.Это электронное поле перемещает (притягивает) электроны к n-стороне второй N-области, но совсем не притягивает дырки. Это поддерживает очень низкую концентрацию электронов в конце p-области. Для всех практических целей это электронное поле является стоком для электронов, как и контакт.

Теперь мы отделили электронный ток от дырочного в прямом смещенном PN-переходе.

Первая N-область называется эмиттером (электронов), поскольку она испускает электроны, вторая N-область называется коллектором (электронов), поскольку она собирает электроны.

p-область названа базовой по историческим причинам. Биполярный транзистор NPN возрождается! Мы можем перерисовать предыдущую иллюстрацию работы транзистора, используя Терминология транзисторов следующая:

Рисунок 4: Работа транзистора в прямом активном режиме и эквивалентная схема

Мы можем спроектировать уровни легирования / ширину базы, эмиттера, чтобы увеличить ток коллектора. больше, чем ток коллектора, чтобы реализовать усиление тока.

Транзистор под общим предубеждением

Электронные и дырочные токи

В соответствии с общими предубеждениями нам нужно будет рассмотреть профили концентрации неосновных носителей заряда. модулируется двумя смещениями перехода, VBE и VBC, соответственно.Согласно теории Шокли, концентрация неосновных носителей заряда модулируется экспоненциальный фактор в точках нагнетания, т.е. граница между истощением и нейтральные регионы, как показано ниже:

Рисунок 5: транзистор при произвольном смещении VBE и VBC

У нас будет два дырочных тока за счет инжекции дырок из базы p-типа в эмиттер и коллектор n-типа.

В каком направлении поток электронов будет зависеть от того, где VBE или VBC выше. Если VBE> VBC, электроны диффундируют из E в C, а электронный ток течет из C в E.

Ток диффузии электронов, протекающий от C к E, можно рассчитать следующим образом:

Рисунок 6: Расчет тока переноса электронов между C и E для произвольных смещений VBE и VBC

Два дырочных диффузионных тока, которые текут от B к E и от B к C, могут быть рассчитывается аналогично.

Рисунок 7: ток отверстия от B к E и от B к E для произвольных смещений VBE и VBC

Мы часто выражаем токи насыщения дырочных токов через ток насыщения основного электронного тока, с двумя отношения, BF и BR. Их называют усилением прямого и обратного тока.

Режимы работы

Активный режим вперед

Когда VBE> 0, VBC <0, транзистор работает в прямом режиме. Коллекторный ток IC - это в основном электронный ток, подаваемый из эмиттера. Базовый ток - это в основном дырочный ток, вводимый в эмиттер из базы. Небольшое изменение в VBE, которое контролирует IB, также вызывает большое изменение в IC.

Обратный режим

Когда VBC> 0, VBE <0, транзисторы работают в обратном режиме.

Режим насыщения

Когда VBE> 0 и VBC> 0, транзистор работает в режиме насыщения. VCE = VCB + VBE = -VBC + VBE мало, около 0,2 В или около того для практических транзисторов. Между C и E может течь большой ток. Эффективное сопротивление между C и E, таким образом, мало, и транзистор действует как замкнутый переключатель.

Режим отсечки

Когда VBE <0 и VBC <0, транзистор работает в режиме отсечки. Все равно значительного тока нет.

Практические режимы работы

Приведенные выше определения очень упрощены и на самом деле не отражают, как мы используем транзисторы в реальных схемах. Например, VBE 0,5 В и VBC -2 В не дадут много полезного тока, и это действительно условие отсечки для большинства практических схем.

Другой пример: VBE 0,8 В и VCE 0,3 В перейдут в режим насыщения, если вы следовать стандартному определению из учебника, но на самом деле передний VBC (0,5 В) незначителен по сравнению с VBE (0,8 В) при определении тока переноса электронов между C и E. Это действительно в прямом активном режиме. Мы действительно используем такое смещение в усилителях, особенно с малым напряжение питания всего 1 В.

Что такое PNP-транзистор и его типы.

определение:

PNP-транзистор — это тип транзистора, в котором один материал n-типа легирован двумя материалами p-типа. Это устройство, управляемое током. И эмиттерный, и коллекторный токи контролировались небольшим током базы. Два кварцевых диода подключены друг к другу в транзисторе PNP. Диод эмиттер-база расположен с левой стороны диода, а диод коллектор-база — с правой стороны.

Ток в отверстии состоит из большинства носителей транзисторов PNP. Ток внутри транзистора создается движением отверстий, а ток в выводах транзистора создается потоком электронов. Когда через базу PNP-транзистора протекает небольшой ток, он включается. Ток в транзисторе PNP течет от эмиттера к коллектору.

Напряжение, необходимое для эмиттера, коллектора и базы транзистора, обозначается буквой PNP-транзистора.По сравнению с эмиттером и коллектором база PNP-транзистора всегда была отрицательной. Электроны в транзисторе PNP берутся с клеммы базы. Ток, который входит в базу, усиливается до того, как достигнет концов коллектора.

Обозначение транзистора PNP:

Транзистор PNP обозначается буквами PNP. На схеме ниже изображен символ транзистора PNP. В транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору, как показано направленной внутрь стрелкой.

Конструкция транзистора PNP:

Структура транзистора PNP показана на схеме ниже. Эмиттерный и базовый переходы смещены в прямом направлении, а коллекторный и базовый переходы — в обратном. Эмиттер с прямым смещением притягивает электроны к батарее, заставляя ток течь от эмиттера к коллектору.

Легированные полупроводники находятся в трех секциях транзистора. С одной стороны — эмиттер, а с другой — коллектор.База относится к области посередине. Три компонента транзистора подробно описаны ниже.

Излучатель:

Задача эмиттера — обеспечить приемник носителями заряда. По сравнению с базой эмиттер всегда смещен в прямом направлении, чтобы обеспечить большое количество носителей заряда.

База:

База транзистора — это часть посередине, которая образует два PN-перехода между эмиттером и коллектором. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, что позволяет цепи эмиттера иметь низкое сопротивление.Из-за обратного смещения перехода база-коллектор коллекторная цепь имеет высокое сопротивление.

Коллектор:

Коллектор — это секция на противоположной стороне эмиттера, которая собирает заряды. Когда дело доходит до сбора, коллектор всегда смещен в противоположную сторону.

Транзистор эквивалентен двум диодам, поскольку имеет два PN-перехода. Диод эмиттер-база или эмиттерный диод — это название соединения между эмиттером и базой.Переход между коллектором и базой называется коллекторно-базовым диодом или коллекторным диодом.

Работа транзистора PNP:

Поскольку переходы эмиттера и базы смещены вперед, эмиттер проталкивает отверстия в области основания. Эмиттерный ток состоит из этих отверстий. Эти электроны объединяются с электронами, когда они перемещаются в полупроводниковый материал N-типа или основу. База транзистора тонкая и не имеет большого количества легирования. В результате только несколько дырок объединяются с электронами, а остальные дырки перемещаются в слой пространственного заряда коллектора.В результате развивается базовый ток.

Обратное смещение используется для соединения коллектор-база. Коллектор собирает или притягивает отверстия, которые собираются вокруг области истощения, когда они подвергаются воздействию отрицательной полярности. Вследствие этого возникает ток коллектора. Коллекторный ток IC пропускает весь ток эмиттера.

Кривые и режимы работы транзисторов:

Режимы работы, используемые для коммутации, можно разделить на четыре категории в зависимости от смещения внутренних диодов транзистора.Области отсечки, активности, насыщения и пробоя — это разные режимы работы.

Активный режим:

В этом режиме работы транзистор часто используется в качестве усилителя тока. Два диода транзистора смещены в противоположных направлениях, что означает, что один смещен в прямом направлении, а другой — в обратном. В этом режиме ток течет от эмиттера к коллектору.

Режим отключения:

В этом режиме работы оба диода транзистора имеют обратное смещение.Говорят, что транзистор находится в выключенном состоянии, потому что в этом режиме ток не течет ни в каком направлении.

Режим насыщенности:

В этом режиме работы оба диода в транзисторах смещены в прямом направлении. В этом режиме ток свободно течет от коллектора к эмиттеру. Это происходит, когда напряжение на переходе база-эмиттер высокое. Состояние ON называется этим режимом.

Режим поломки:

Когда напряжение коллектора превышает установленные пределы, коллекторный диод выходит из строя, и ток коллектора резко возрастает до опасного уровня.В результате транзистор в области пробоя не должен работать. Например, в транзисторе 2N3904, если напряжение на коллекторе превышает 40 В, немедленно начинается область пробоя, вызывая повреждение схемы транзистора.

Приложения:

  1. В схемах усиления они используются.
  2. Во встраиваемых проектах транзисторы используются в качестве переключателя, а из-за быстрого переключения они также используются для генерации сигналов ШИМ.
  3. парные схемы Дарлингтона (многотранзисторная конфигурация) используют их.
  4. В электродвигателях транзисторы PNP используются для управления током.
  5. В схемах согласованных пар транзисторы PNP используются для одновременного генерирования неоднозначной мощности.

Преимущества транзистора PNP:

Ниже приведены некоторые преимущества транзисторов PNP:

  1. Для источника тока используются транзисторы PNP.
  2. Поскольку он генерирует сигнал, относящийся к отрицательной шине источника питания, он упрощает конструкцию схемы.
  3. По сравнению с NPN транзисторами они производят меньше шума.
  4. Он меньше других транзисторов и может использоваться в интегральных схемах, как и другие.
Транзистор

— обзор | Темы ScienceDirect

1.2.4 Сильная инверсия

Сильная инверсия емкости МОП происходит, когда В G превышает В TH . В этой ситуации и φ s , и W dep не изменяются значительно из режима обеднения, поскольку любое небольшое изменение приводит к большой плотности электронов (или дырок).Это означает, что уравнение V G изменяется следующим образом:

(1,7) VG = Vfb + 2ϕB − QdepCox − QinvCox = Vfb + 2ϕB + qNa2ɛs2ϕBCox − QinvCox

Краткое описание всех режимов работы (как описано на рис. 1.4), включая сильную инверсию, проиллюстрирована на рис. 1.5.

Рис. 1.5. На рисунке показан обзор различных режимов работы MOS.

В транзисторе не происходит транспортировка носителей между выводами истока и стока ( I D = 0), когда напряжение на затвор не приложено.Например, в МОП-транзисторе, если вывод затвора установлен на положительное напряжение и В GS > В TH , то в области канала формируется градиентное напряжение, приводящее к проводимости канала, который становится достаточно большим, чтобы позволить электронам переноситься в канале. Здесь важно отметить, что условие V DS < V GS V TH должно выполняться во избежание защемления транзистора.В ситуации, когда В GS управляет проводимостью канала, а канал работает как переменный резистор, проводимость между истоком и стоком ( g DS ) записывается как

(1. 8) gDS = 1rDS = knVGS − VTH − 12VDS

, где r DS — сопротивление между стоком и истоком. В результате индуцированный заряд ( Q ) в области канала может быть выражен как

(1,9) Q = −CoxVGS − VTH − ϕs

Канальный ток также может быть получен подвижностью носителей ( μ e ), сформированное электрическое поле ( ɛ y ) вдоль направления канала ( y ), длина канала ( W ) и заряд ( Q ) в канале согласно

(1.10) ID = WμeQɛywhereɛy = −dψ / dy

Таким образом, I D можно переписать следующим образом:

(1.11) IDdy = WμnCoxVGS − VTH − ψdψ⇒ID = μnCoxWLVGS − 9000 12V2VDS или 9000VTHVDS.

(1,12) ID = μnɛ0ɛoxWtocLVGS − VTHVDS − 12VDS2

и I D в режиме насыщения получается

(1,13) IDsat = μnCoxW2LVGS − VTh3

Eq. (1.12) показывает, что I D является квадратичной функцией V DS с максимальной точкой V TH .Это уравнение используется для определения характеристик транзистора, когда подвижность канала может быть получена из электрических измерений.

nMOS-транзистор имеет три рабочих режима со следующими условиями, как показано на рис. 1.6:

Рис. 1.6. I V кривые n-канального MOSFET в различных режимах работы [4].

1.

Отсечка: возникает, когда В GS < В TH и ток канала I D = 0 А

Это состояние, когда транзистор находится в режиме выключения.Более подробное исследование с использованием распределения Ферми-Дирака показывает, что некоторые электроны с тепловой энергией в источнике могут перемещаться внутри области канала и течь в сток. Это вызывает подпороговый ток, который действует как экспоненциальная функция от В SG . Допороговый ток рассматривается как ток утечки, поскольку I D должен быстро приближаться к нулю, когда транзистор выключен [5,6]:

(1.14) ID≅ID0eVGS − VTHnVT

, где I D0 ток, а коэффициент наклона n записывается как:

(1.15) n = 1 + CDCox

, где C D и C OX — емкости обедненного слоя и оксидного слоя соответственно. Поскольку подпороговое напряжение I В экспоненциально зависит от порогового напряжения, оно делает его уязвимым для любых изменений в структуре транзистора, таких как толщина оксида затвора, легирование корпуса транзистора и глубина перехода.

2.

Триодный или линейный режим возникает, когда условие 0 < V DS < V GS V TH и большая проводимость и транспорт носителей установлен по каналу транзистора с током I D .

3.

Режим насыщения: возникает, когда V GS > V TH и V DS V GS TH . Это также источник тока, управляемый напряжением, и I D можно переписать как I D = (1/2) k n ( V GS V TH ) 2 .

Здесь стоит упомянуть, что все приведенные выше уравнения для токов и напряжений для nMOS-транзистора могут быть записаны с обратным знаком для pMOS. Это означает, что V TH , V SG , V DS и V OV становятся отрицательными и, например, условия для режима насыщения становятся: V GS < V TH и V DS < V GS V TH .

(получить ответ) — 2. Биполярные транзисторы a. Рабочие режимы Реализуют следующее …

2. Биполярные транзисторы a. Режимы работы Реализуйте следующую схему в LTSpice, используя транзистор 2N2222 NPN, R1 = 2,2 кОм, R2 = 100 Ом и + Vcc = 15 В. + Vcc ic R2 Vout R1 15 В 2N2222 — кремниевый NPN-транзистор общего назначения 40 В, 600 мА и бета-значением. от 100 до 300. I. Вставьте вашу электрическую схему из LTSpice: II. Измерьте токи базы и коллектора при Vin = 2 В: 18 = Ic = мА. мА Рассчитайте коэффициент усиления транзистора по току при Vin = 2 В и подтвердите его значением Beta (коэффициент усиления постоянного тока) транзистора.Бета = III. Смоделируйте схему в режиме развертки постоянного тока для Vin от 0 до 5 В с шагом 10 мВ. 1. Постройте график зависимости базового тока (на R1) от Vin. 2. Постройте график зависимости тока коллектора (на R2) от Vin. 3. Постройте график зависимости выходного напряжения от Vin. IV. На основе сгенерированных графиков определяют разные области работы транзистора и измеряют диапазон входного напряжения для каждого режима работы. Режим отсечки: Vins • Активный режим: Vin = • Режим насыщения: Vin> V. до V. V. Измерьте выходное напряжение (напряжение коллектор-эмиттер Vce) в режиме насыщения: VCES = V.VI. Объясните поведение транзистора и его режимы работы (отсечка, активный и насыщенный) на основе ваших наблюдений. б. Усиление напряжения Чтобы получить усиление переменного напряжения с помощью транзисторов, нам необходимо добавить некоторое постоянное напряжение (называемое напряжением смещения) к входному сигналу переменного тока, чтобы транзистор оставался в активном рабочем режиме. В LTSpice это можно сделать, просто добавив напряжение смещения постоянного тока к источнику синусоидального напряжения. (Вы также можете поставить отдельный источник постоянного напряжения). + Vcc 6. Te Vout 0 R1 15V 05 = = Используйте те же значения для схемы в части 2-a, измените режим источника напряжения (Vin) на синусоидальный и установите его параметры для генерации 100 мВ (пик-пик) с частотой 1 кГц и Смещение постоянного тока (Vbias) 1.5В. 1. Смоделируйте схему в переходном режиме в течение 10 мс и вставьте графики Vin и Vout. (Разместите каждую на отдельных панелях). II. Измерьте размах амплитуды переменного тока Vin и Vout по графикам и вычислите коэффициент усиления переменного напряжения цепи (Gain = Voutpp / Vinp-p).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *