Расчет полупроводникового диода и МДП-транзистора

 

Рисунок 2.10 - График концентрации в коллекторной области

2.3.7. 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 U_э = 0,2 В; U_к = 0,1 В, подставив значения из формул (2.12) и (2.13) получается эффективность эмиттера  γ = 0,985.

 

2.3.8 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 β = 9,85.

 

 

2.3.9. 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 _.

 

2.3.10 Статический коэффициент  передачи тока в схеме с  ОЭ

 

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

 

;         (2.20)                                       

2.4 Расчет барьерной  емкости коллекторного перехода

 

Расчет барьерной  емкости  коллекторного  перехода рассчитывается  по формуле (2.21).

 

                 (2.21)                

 

,                        (2.22)

 

где U₀ - пороговое напряжение перехода рассчитывается по формуле (2.23).

 

 В,                                 (2.23)

 

И получаем барьерную  емкость коллекторного перехода   Ф.

 

2.4.1 Расчет h – параметров

 

Для вычисления h - параметров используютя характеристики транзистора полученные с использованием модели Мола-Эберса. Выходные характеристики транзистора представлены на рисунке

 

 

Рисунок 2.11 - Выходные характеристики транзистора

 

Выходные характеристики транзистора рассчитываются по  формулам (2.24) и (2.25) и представлены на рис.2.12.

 

U_КЭ =E_K – I_KR_H;           (2.24)                                              

 

E_K = I_KR_H + U_КЭ,          (2.25)                                            

 

Подставив значения в формулу (2.25) получим  Е_К = 4,43.

 

;        (2.26)

 

;        (2.27)

 

;                  (2.28)

 

;        (2.29)

 

 

 

Рисунок 2.12 - Входные характеристики транзистора

 

Используются формулы  связи между параметрами транзистора при различных включениях.

 

;                  (2.30)

 

;        (2.31)

 

;                   (2.32)

 

;                 (2.33)

 

2.4.2 Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода

 

Дифференциальное сопротивление  эмиттерного перехода рассчитывается по формуле (2.34).

 

, См                 (2.34)

 

, Ом                                 (2.35)

 

2.4.3 Расчет дифференциальной емкости эмиттерного перехода

 

Расчет дифференциальной емкости эмиттерного перехода рассчитывается по формуле (2.36).

 

;                            (2.36)

 

2.4.4 Расчет эффекта  Эрли

 

При Uэ = const, концентрация носителей в базовой области становится функцией коллекторного напряжения:

 

UK
0	0,2	0,4	0,8	1,2	1,4

 

 

 

Рисунок 2.13 - Зависимости концентраций в базовой области: 1 – в

зависимости от ширины базы, 2 - как функция от приложенного U_K

 

2.4.5 Расчет и построение  ФЧХ и АЧХ

 

2.4.5.1 ФЧХ

 

Угол рассчитывается по формуле (2.37).

 

                                     (2.37)

 

Частота рассчитывается по формуле (2.38).

 

                                                (2.38)

 

где ω изменяется 0 – 1000 Гц и считается по формуле (2.39).

 

                                             (2.39)

 

Частота рассчитывается по формуле (2.40).

 

                                                 (2.40)

 

Значения ω и φ высчитанные по формулам: (2.38), (2.37) и (2.39), результаты вычислений приведены в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4

Значения ω и φ

ω	φ0
0,1	-0,42
10	-5,465
100	-21,465
200	-62,34
500	-80
1000	-85,2

 

По таблице 2.4 строится график зависимости частоты от угла.

 

      Рисунок 2.14 – ФЧХ         Рисунок 2.15 – АЧХ 

 

2.4.5.2 АЧХ

 

При использовании тех  же частот:

 

                                     (2.41)

 

                                         (2.42)

 

Заключение

 

 

В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны параметры и  характеристики диода, изображена прямая ВАХ диода, на которой показана зависимость  тока диода от напряжения диода. Рассчитан  максимальный прямой ток диода I _{пр max}=14 А. Представлена обратная ветвь ВАХ- обратный ток слабо зависит от обратного напряжения, рабочее обратное напряжение U_обр=98,5 В.

Рассчитан МДП - транзистор, изображены ВАХ передаточной и ВАХ  в триодной области. U_nop=1,5 В - пороговое напряжение МДП - транзистора. Передаточная характеристика характеризует зависимость тока стока I_с от напряжения затвор-исток U_зи (при U_СИ = const) - зависимость имеет экспоненциальный вид. На графике ВАХ в триодной области видно участок резкого изменения тока и участок с малым изменением тока (область насыщения). Можно с уверенностью сказать, что для МДП - транзистора параметром является напряжение на затворе, следовательно, прибор управляется напряжением.

В ходе данной курсовой работе были рассмотрены свойства МДП - структуры, а также типы и устройство полевых транзисторов, рассмотрены характеристики МДП-транзистора, определено влияние типа канала на вольт - амперные характеристики прибора, рассмотрены основные свойства и параметры полупроводника арсенида галлия, рассчитаны параметры и характеристики МДП-транзистора.

В результате расчетов параметров и характеристик полупроводниковых приборов были получены результаты, не противоречащие справочным данным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

 

1 Москатов Е.А. «Электронная техника» 2001г. стр.17

2 Переверзева О.Н., Переверзев А.В. Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Твердотельная электроника"- Запорожье ЗГИА 2000г. стр.49.

3 Фрумкин, Г.Д. Расчёт и конструирование радиоэлектронной аппаратуры / Г.Д.Фрумкин. - М. : Высшая школа, 1999. .3 с. стр.89

4 Фролов, А.Д. Радиодетали и узлы / А.Д. Фролов. - М. : Высшая школа, 1999. -440 стр.

5 Хоровиц, П., Хилл, У. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл. - М. : Мир, 2003. - 104 стр.

6 Конденсаторы : справочник / под ред. И.И. Четверткова и В.Н. Дьяконова. - М.: Радио и связь. 1997!.стр.278

7 Теристоры : справочник / под ред. И.И. Четверткова и В.М. Терехова. - М. : Радио и связь, 1998. стр.15

8 Попов Г.Н. Основы построения цифровых линейных трактов и способы их оптимизации: научное издание/Г. Н. Попов, 2004. стр.147

9 Основы построения систем и сетей передачи информации: учеб. пособие/ В. В. Ломовицкий [и др.], 2005. стр.190

10 Шинаков  Ю.С., Колодяжный Ю.М. Основы радиотехники, М.Радио и связь, 1998г. Стр.56.

11 А.Н.Денисенко Сигналы, Теоретическая радиотехника, 2005. стр.50 

12 В.И.Каганов  Радиотехника, «Академия», 2006.стр.39

13 Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи: Учебник/В.И.Нефедов – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Высш.школа, 2002 стр.78.

14 Скляр Б. Цифровая связь, М-С-П-К,2003. стр 126

15 Шувалов В.П. и др. Передача дискретных сообщений. М.: Радио и связь, 1997 стр.67.

16 Зюко А.Г. и др.  Теория передачи сигналов. М.: Радио и связь, 1999 стр.125.