Исследование биполярных и полевых транзисторов

миниСтерство образования и науки российской федерации

федеральное агентство по образованию

 

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Восточно-Сибирский государственный технологический университет»

 

Факультет Электротехнический

 

Кафедра Электронно-вычислительные системы

 

Допущен к защите:

Заведующий кафедрой

______________ / _Д.Ш.Ширапов_/

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

(Д.2602.1.63.00.002.ПЗ)

 

 

на тему: Исследование биполярных и полевых транзисторов

 

Исполнитель: студент очной формы обучения группы 659

___________________________________________________  _______________

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель работы ___Ветлужский А.Ю.________________ / ______________/

 

 

 

Нормоконтролер       ____Мадыев А.П.___________________ / ______________/

 

 

 

 

 

Улан-Удэ 2011

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Факультет __Электротехнический____________________________________________________

 

Кафедра ____Электронно-вычислительные системы____________________________________

 

ЗАДАНИЕ

Утверждаю: Зав. кафедрой __________    (подпись) ______   ______Д.Ш.Ширапов_____ (дата)              /И.О.Фамилия/

по подготовке курсовой работы (КР)

студенту _________________________________________________________________________

 

1. Дисциплина __Электроника_______________________________________________________

 

2. Тема КР _Исследование биполярных и полевых транзисторов__________________________

___________________________________________________________________________

3. Срок сдачи студентом законченной  КР _____________________________________________

4. Исходные данные к  КР Транзистор КТ301Ж n-p-n типа. Схема включения – схема с_______

общим эмиттером. Величина напряжения питания Eп= 5 В. Сопротивление нагрузки________

Rн=3 кОм________________________________________________________________________

Тип транзистора – КП103Ж с затвором на основе p-n перехода и p-каналом. Схема__________

включения - с общим истоком. Величина напряжения питания Eп= 20 В. Сопротивление ____

нагрузки Rн= 3 кОм________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

5. Перечень подлежащих разработке  в КР вопросов или краткое  содержание КР:

В ходе выполнения курсовой работы необходимо для заданных типов транзисторов_________

определить их параметры и статические характеристики, в соответствии условиями задания__

выполнить анализ работы транзисторов с нагрузкой в выходной цепи, рассчитать параметры__

эквивалентной схемы и малосигнальные параметры транзисторов, определить отечественные_

и зарубежные аналоги заданных усилительных элементов________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

6. Перечень графического  материала (при наличии чертежей  или плакатов): __________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

 

 

7. Дата выдачи задания ________

 

 

Руководитель __________________                                  __Ветлужский А.Ю.__

(подпись)                                                     

Задание принял к исполнению

студент   _______________________                             ____________________

(подпись)                                                       

 

Содержание:

Введение             4

1. Теоретическая часть          5

1.1 Биполярный транзистор КТ301Ж        6

1.1.1 Общие сведения          6

1.1.2 Максимально допустимые параметры      6

1.1.3 Электрические параметры        7

1.1.4 Вольтамперные характеристики       8

1.2 Полевой транзистор КП103Ж        9

1.2.1 Общие сведения          9

1.2.2 Максимально допустимые параметры      10

1.2.3 Электрические параметры        10

1.2.4 Вольтамперные характеристики       11

2.  Расчетная часть           12

2.1 Биполярный транзистор КТ301Ж        13

2.1.1 Исходные данные для расчетов       13

2.1.2 Построение нагрузочной прямой       13

2.1.3 Определение малосигнальных параметров     14

2.1.4 Расчет величин элементов эквивалентной схемы транзистора  15

2.1.5 Определение граничных и предельных частот транзистора   16

2.1.6 Определение частотных зависимостей Y-параметров    16

2.2 Полевой транзистор КП103Ж        19

2.2.1 Исходные данные для расчетов       19

2.2.2 Построение нагрузочной прямой       19

2.2.3 Определение малосигнальных параметров     19

2.2.4 Расчет величин элементов эквивалентной схемы транзистора  20

2.2.5 Определение граничных и предельных частот транзистора   20

2.2.6 Определение частотных зависимостей Y-параметров    20

Вывод             24

Список литературы           25

 

Введение

 

Транзистором называется полупроводниковый преобразовательный прибор, имеющий не менее трёх выводов и способный усиливать мощность. Классификация транзисторов производится по следующим признакам:

• По материалу полупроводника – обычно германиевые или кремниевые;
• По типу проводимости областей (только биполярные транзисторы): с прямой проводимостью (p-n-p - структура) или с обратной проводимостью (n-p-n - структура);
• По принципу действия транзисторы подразделяются на биполярные и полевые (униполярные);
• По частотным свойствам:

НЧ (<3 МГц);

СрЧ (3÷30 МГц);

ВЧ и СВЧ (>30 МГц);

• По мощности: Маломощные транзисторы ММ (<0,3 Вт), средней мощности СрМ (0,3÷3Вт), мощные (>3 Вт).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретическая часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Биполярный транзистор КТ301Ж

1.1.1 Общие сведения

Кремниевый планарный n-p-n транзистор, предназначенный для усиления и генерирования колебаний на частотах до 60 МГц.

Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами (рисунок 1). Масса транзистора не более 0,5 г.

 

Рисунок 1 - Биполярный транзистор КТ301Ж

 

1.1.2 Максимально допустимые параметры

Гарантируются при температуре окружающей среды Тс. от минус 55ºС до плюс 85ºС

Iк max = 10 мА  постоянный ток коллектора

Iэ max = 10 мА  постоянный ток эмиттера

Uэб max = 3 В  постоянное напряжение эмиттер-база

Uкб max = 20 В  постоянное напряжение коллектор-база

Uкэ max = 20 В  постоянное напряжение коллектор-эмиттер при к.з. между эмиттером и базой

 

Pк max = 150 мВт  постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Tc от минус 55ºС до плюс 60ºС

Тn max = 120ºС  температура перехода

RT, п-к = 0,6 ºС/мВт тепловое сопротивление переход-корпус

 

1.1.3 Электрические параметры

Работа транзистора характеризуется параметрами, определяющими усилительные и частотные свойства в режимах усиления, переключения и отсечки, а также максимально допустимыми режимами эксплуатации. Электрические параметры транзистора приведены в таблице 1.

Таблица 1 Электрические параметры транзистора КТ301Ж

Наименование	Обозначение	Значения		Режимы измерения
		минимальное	максимальное	Uк , В	Uэ , В	Iк , мА	Iб , мА	Iэ , мА	f , МГц
Обратный ток коллектора, мкА	Iкбо		10	20
Обратный ток эмиттера, мкА	Iэбо		10		3
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер, В	Uкэ нас		3			10	1
Напряжение насыщения база-эмиттер, В	Uбэ нас		2,5			10	1
Модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте	|h21э|		1,5	10				1,5	20
Статистический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ	h21э	80	300	10				3
Постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте, пс	τн		2000	10				2	2
Максимальная частота генерации, МГц	fmax	60		10				3

 

1.1.4 Вольтамперные характеристики

Входные статические характеристики транзистора изображены на рисунке 2, выходные – на рисунке 3.

 

Рисунок 2 - Входные статические характеристики транзистора

 

 

 

 

Рисунок 3 - Выходные статические характеристики транзистора

 

 

1.2 Полевой транзистор КП103Ж

1.2.1 Общие сведения

Кремниевый диффузионно-планарный с p-n переходом и p-каналом. Транзистор предназначен для работы во входных каскадах усилителей низкой частоты, усилителей постоянного тока и в ключевых схемах. Транзисторы могут подбираться в пары (КП103ЕР и т.д.).

Корпус металлический, с гибкими выводами (рисунок 4,а) и пластмассовый (рисунок 4,б). Масса для обоих типов 1 г.

 

 

Рисунок 4,а - Полевой транзистор КП103Ж

 

 

 

 

Рисунок 4,б - Полевой транзистор КП103Ж

 

 

 

1.2.2 Максимально допустимые параметры

Гарантируются при температуре окружающей среды Тс. от минус 55ºС до плюс 85ºС

Uсз max = 15 В  суммарное напряжение сток-затвор

Uси max = 10 В  постоянное напряжение сток-исток

Pmax = 12 мВт  постоянная рассеиваемая мощность транзистора

 

1.2.3 Электрические параметры

Работа транзистора характеризуется параметрами, определяющими усилительные и частотные свойства в режимах усиления, переключения и отсечки, а также максимально допустимыми режимами эксплуатации. Электрические параметры транзистора приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 Электрические параметры транзистора КП103Ж

Наименование	Обозначение	Значения		Режимы измерения
		минимальное	максимальное	Uси, В	Uзи, В	Iс. нач., мкА
Начальный ток стока, мА	Iс. нач.	0,5	3	10	0
Ток утечки затвора, мА при Тс=+85ºС при Тс=-55ºС	Iз. ут.		20 2*103 20	0 0 0	10 10 10
Крутизна характеристики, мА/В	S	0,5	2,8	10	0
Напряжение отсечки, В	Uзи отс	0,5	2,2	10		10
Коэффициент шума, дБ	Кш	0,5	3	5	0
Входная емкость, пФ	С11и		20	10	0
Проходная емкость, пФ	С12и		8	10	0
Относительная разность начального тока стока, %	∆Iс. нач.	10	20	10	0
Относительная разность крутизны тока стока, %	∆S	10	20	10	0
Относительная разность напряжения отсечки, %	∆Uзи отс	5	10	10		10