Материал: Расчет диода, его характеристики

Полевые транзисторы широко применяются в устройствах промышленной электроники: в источниках питания и стабилизаторах, в преобразователях для привода постоянного и переменного тока, в мощных усилителях, в выходных каскадах вычислительных устройств, в системах управления преобразователей и др.

Расчет входной и выходной характеристики транзистора

Исходные данные

А = 1,4 • 10-6 см2 - площадь р-n перехода;

Wб = 5,2 мм - ширина базовой области;

Справочные данные

q = 1,6 • 10-19 Кл - заряд электрона;

ni = 1,5 • 1010 см-3 - концентрация, при температуре 296 К;

ДnK = 34 см2/с - коэффициент диффузии электронов в коллекторной области;

Дрб = 13 см2 /с - коэффициент диффузии дырок в базовой области;

Ln = 4,1 • 10-4 м - диффузионная длина электрона;

UT = 25,8 мВ - температурный потенциал при температуре 300 К;

Nдб =1,1 • 1016 см-3 - донорная концентрация в базовой области;

Nак = 3 • 1017 см-3 - акцепторная концентрация в коллекторной области.

Ток коллектора рассчитывается по формуле (2.1).

(2.1)

При UЭ - const

UК = 0; 0,01; 0,05; 0,1; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5.

Находится значение Iк, затем меняя Uэ, при тех же значениях UK находится значения тока. Данные представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Значения Iк при разных значениях Uэ

По полученным данным из таблицы 2.1 строится график зависимости представленный на рисунке 21.

Рисунок 21 - Выходная характеристика транзистора

Расчет и построение входных характеристик транзистора

Ток эмиттера рассчитывается по формуле (2.2).

(2.2)

При UK - const и различных значениях Uэ получается таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Значения тока эмиттера при различных значениях UЭ

Для построения входной характеристики нужны значения тока базы, которое рассчитывается по формуле (2.3).

IБ = -(IЭ + IК ), А (2.3)

Полученные результаты тока базы показаны в таблице (2.3).

Таблица 2.3

Значения тока базы

По значениям токов и напряжений построим зависимость тока базы от напряжения UБЭ , представленную на рисунке 22.

Рисунок 22 - Входные характеристики транзистора

Расчет концентрации не основных носителей

Исходные данные:

We = 2,7 мм - ширина эмиттерной области;

W6 = 3,2 мм - ширина базовой области;

WK = 5,1 мм - ширина коллекторной области;

X = 4 мм

В эмиттерной области:

Концентрация в эмиттерной области рассчитывается по формуле (2.4).

(2.4)

Из формулы (2.4) следует, что Uэ = 0,006 В

Из формулы (2.4) следует, что неизвестно концентрация эмиттера который рассчитывается по формуле (2.5).

; (2.5)

Исходя из формул (2.4), (2.5) строится график распределения концентрации от координат в эмиттерной области - рисунок 23.

Рисунок 23 - График распределения концентрации от координат в эмиттерной области

диод полупроводниковый транзистор биполярный

В базовой области

Концентрация в базовой области рассчитывается по формуле (2.6).

(2.6)

,м (2.7)

. (2.8)

Исходя из формул (2.6)-(2.8) получаем значения UЭ = 0,005 В, UK = 1,4 В. Строится график распределения концентрации в базовой области - рисунок 24.

Рисунок 24 - График распределения концентрации в базовой области

Концентрация в эмиттерной области рассчитывается по формуле (2.9).

(2.9)

где концентрация коллекторной области рассчитывается по формуле (2.10).

; (2.10)

Строится график концентрации в коллекторной области - рисунок 25.

Рисунок 25 - График концентрации в коллекторной области

Расчет эффективности эмиттера

Расчет эффективности эмиттера рассчитывается по формуле (2.11).

(2.11)

Где ток эмиттера рассчитывается по формуле (2.12).

, А (2.12)

Ток концентрации эмиттера рассчитывается по формуле (2.13).

,А (2.13)

При Uэ = 0,2 В; Uк = 0,1 В, подставив значения из формул (2.12) и (2.13) получается эффективность эмиттера г = 0,985.

Коэффициент переноса тока через базу

Коэффициент переноса тока через базу рассчитывается по формуле (2.14).

(2.14)

Ток коллектора рассчитывается по формуле (2.15).

А; (2.15)

Полученные значения из формул (2.13) и (2.15) подставляются в формулу (2.14) и получается коэффициент переноса тока через базу в = 9,85.

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ рассчитывается по формуле (2.16).

(2.16)

где М - коэффициент умножения тока коллектора.

(2.17)

, А (2.18)

; (2.19)

Подставив значения в формулу (2.17), получим М = 0,098.

Отсюда получается Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ .

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ рассчитывается по формуле (2.20).

; (2.20)