Методические указания по выполнению работы

 

    1. Открыть программу Microcap 10, щелкнув дважды по ее значку на рабочем столе.

    2. В меню File программы выбрать пункт Save as.. и сохранить файл в папку «Студент» на диске D:\ под именем, содержащим номер группы и слово «БТ» (например, БИН0101БТ).

    3. Щелкнуть на иконку с изображением БТ в верхней части окна на панели инструментов. Курсор примет вид условного графического обозначения БТ.

    4. Переместить БТ на рабочий стол окна программы. Справа появится окно со свойствами транзистора. В правой части окна в перечне, начинающемся с «$Generic» выбрать тип БТ, соответствующей заданному варианту согласно табл. 1.

Таблица 1.

№ варианта	Тип БТ	№ варианта	Тип БТ
1	2N2222	6	2N4265
2	2N3020	7	2N4400
3	2N3501	8	2N5088
4	2N3725	9	MJE240
5	2N4123	10	Q74

 

После выбора типа БТ станут доступными численные значения параметров его модели.

    5. Определить и записать в отчет тип полупроводника, используемого в заданном БТ (ширина запрещенной зоны EG кремния - 1,11 эВ, арсенида галлия - 1,3 эВ, германия - 0,72 эВ).

    6. Вызвать на экран монитора выходные характеристики (выбрать I_c vs. V_ce, кликнуть «plot»). Перенести в отчёт выходные характеристики (можно по характерным точкам упрощённо построить 3 характеристики, соответствующие максимальному, минимальному и одному из промежуточных значений тока базы). Указать на рисунке область отсечки, область насыщения и область активного режима. Если пологий участок зависимости не отображается на экране, необходимо скорректировать масштаб построения графика нажатием на клавиатуре клавиши F9, внесением в появившемся окне необходимого конечного значения напряжения коллектор-эмиттер и повторным нажатием на «Plot».

    7. Вызвать на рабочий стол зависимость BF от тока (DC Current Gain, plot). Определить максимум BF и при каком токе он достигается.

    8. Вызвать на рабочий стол зависимость напряжения насыщения от тока (V_ce Saturation Voltage, plot), определить его минимальное значение и при каком токе оно достигается. Рассчитать минимальное сопротивление насыщенного состояния.

    9. Вызвать на рабочий стол зависимость BF от частоты (Beta vs. Frequency, plot). Определить предельную частоту (на которой BF уменьшается на 3 дБ) и граничную частоту (на которой BF равен 0 дБ).

    10. Определить, является ли данный БТ дискретным элементом (CJS = 0) или элементом интегральной схемы (CJS ≠ 0).

 

Содержание отчёта

 

    Отчёт должен содержать:

    1. название, цель работы;

    2. условное обозначение, тип полупроводника и тип структуры заданного БТ (n-p-n, p-n-p);

    3. рисунок выходных характеристик с указанием границ областей отсечки, насыщения, активного режима;

    4. максимальный коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером и величину тока, при котором он достигается;

    5. минимальное напряжение насыщенного состояния (V_ce Saturation Voltage), величину тока, при котором оно достигается, а также сопротивление БТ в этом состоянии;

    6. значения предельной и граничной частот;

    7. характер использования БТ (в интегральной схеме или как дискретный элемент).

 

5. Контрольные вопросы

 

    1. В чём заключаются отличия n-p-n и p-n-p БТ?

    2. Как используются активный режим, режимы отсечки и насыщения БТ? Почему не используется инверсный режим?

    3. Изобразите схему модели Эберса-Молла и поясните назначение её элементов.

    4. В каком применении БТ важно иметь минимальное сопротивление открытого состояния?

    5. Назовите основные рекомендации для изготовления БТ с хорошими частотными и импульсными свойствами.

 

 

Параметры полупроводников при T = 300 К

 

Параметры	Германий Ge	Кремний Si	Арсенид Галлия GaAs
Относительная диэлектрическая проницаемость	16	12	13
Поле пробоя Екр, В·см^-1	10^5	3·10^5	4·10^5
Ширина запрещённой зоны , эВ	0,66	1,12	1,424
Эффективная плотность состояний в зоне проводимости , см^-3	10^19	2,8·10^19	4,7·10^17
Эффективная плотность состояний в валентной зоне , см^-3	6·10^18	10^19	7·10^17
Собственная концентрация ni см^-3	2,4·10^13	1,45·10^10	1,79·10^6
Коэффициент диффузии электронов Dn, см^2 · с^-1	100	36	290
Коэффициент диффузии дырок Dp, см^2·с^-1	45	13	12
Подвижность электронов, ,	3900	1500	8500
Подвижность дырок, ,	1900	450	400
А n,	60	110	60
Ар,	18	30	33

 

 

[1] Работой выхода называется работа по удалению электрона из данного вещества в бесконечность, где потенциал электрического поля j = 0. За исходное значение энергии электрона принимается энергия уровня Ферми данного вещества.