МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ «МИСИС») ИНСТИТУТ КАФЕДРА НАПРАВЛЕН ИЕ (ПРОФИЛЬ) Новых материалов Технологии Материалов Электроники Нанотехнологии и микросистемная техника КУРСОВАЯ РАБОТА на тему: Классификация полупроводниковых приборов БНМТ-21Обучающийся (группы) (аббревиатура) Старший преподаватель Преподаватель Оценка с учетом защиты (должность) (оценка) Москва 2023 Королева В.Д (Фамилия И.О.) Борзых И. В. (Фамилия И.О.) (дата) ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ Студенту группы БНМТ-21-1 1. Тема работы: «Классификация полупроводниковых приборов» ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ 2. Исходные данные: прибор КТ819А (15 вариант) ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ Дата выдачи задания _____________________________________________________________________ Задание принял к исполнению студент (подпись) 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ 1. Определение биполярного транзистора Биполярный транзистор- это активный полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами и тремя выводами. Работа биполярного транзистора обеспечивается носителями зарядов двух типов – электронов и дырок. Его структура состоит из двух слоев полупроводника с одинаковым типом проводимости, разделенных тонким слоем полупроводника с другим типом проводимости. Биполярный транзистор является наиболее распространенным активным полупроводниковым прибором. Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника, называемых "база"(Б), "коллектор" (К), "эмиттер" (Э). Ток, протекающий через переход база – эмиттер вызывает изменения сопротивления зоны эмиттер - коллектор, соответственно изменяется ток коллектора Ік, причем его значения больше нежели базового. Это основной принцип работы биполярного транзистора. Поскольку материал транзистора полупроводник, то ток может протекать только в одном направлении, определяемом типом перехода. Соответственно этим определяется полярность подключения транзистора (прямая - р-п-р, обратная - n-p-n). Основными материалами для изготовления биполярных транзисторов являются кремний и арсенид галлия. По конструкции и технологии изготовления различают биполярные транзисторы сплавные, эпитаксиально - диффузионные, планарные ( рис.1 ) Рис 1. Биполярные транзисторы 2. Области применения и преимущества биполярных транзисторов 3 Действие биполярного транзистора основано на использовании носителей заряда обоих знаков (дырок и электронов), а управление протекающим через него током осуществляется с помощью управляющего тока. Их главным преимуществом является способность работать с высокими мощностями, поэтому они используются в различных областях: в качестве элемента логических схем, для усиления сигналов, коммутации, а также в линейных стабилизаторах напряжения, усилительных каскадах электронных схем, генераторных устройствах. Кроме того, они также обладают высоким коэффициентом усиления, что делает их незаменимыми для усиления слабых сигналов, например в радиосвязи и аудиоусилителях. 3. Обозначение биполярных транзисторов на схеме Для транзистора прямой проводимости (p-n-p транзистор) схематическое обозначение показано на рис.2 Рис.2 Схематическое обозначение p-n-p транзистора Для транзистора обратной обозначение показано на рис.3 проводимости (n-p-n транзистор) Рис.3 Схематическое обозначение n-p-n транзистора 4 схематическое 4. Классификация биполярных транзисторов Биполярные транзисторы условно подразделяются на различные типы в соответствии со следующими измерениями параметров: По значению граничной частоты: транзисторы подразделяются на низкочастотные (до 3 МГц), среднечастотные (от 3 до 30 МГц) и высокочастотные (свыше 30 МГц). Транзисторы, у которых fгр ≥ 300 МГц, называют сверхвысокочастотными. По материалу: Германиевые и кремниевые По мощности Малой мощности (Рмах < 0,3Вт), средней мощности (Рмах = 1,5Вт) и большой мощности (Рмах > 1,5Вт) По виду проводимости: Типа p-n-p и типа n-p-n 5. Основные схемы включения Вне зависимости от типа транзистора (n-p-n или p-n-p) применяют три основные схемы включения транзисторов в усилительные или иные каскады. Различие в способах включения зависит от того, какой из трех электродов транзистора является по переменному току общим для входной и выходной цепей каскада. Основные схемы включения транзисторов называются соответственно схемами с общими эмиттером (ОЭ), базой (ОБ) и коллектором (ОК) (рис.4). Любая схема включения транзисторов в усилительных каскадах предполагает активный режим работы (то есть на эмиттерный переход подается прямое напряжение, на коллекторный – обратное). Для каждой из трех смех включения транзистора существует свое семейство статических характеристик. В схеме с общей базой входные характеристики выражают зависимость тока эмиттера (iэ) от напряжения на эмиттерном переходе uэ-б при неизменном напряжении коллекторного перехода uк-б и соответствуют обычному ходу ВАХ диода при прямом включении. Это хорошо иллюстрируется характеристикой при uк-б = 0, когда у транзистора работает только один p-n-переход (эмиттерный). 5 Выходные характеристики транзистора в схеме с общей базой выражают зависимость тока коллектора iк от напряжения uк-б на коллекторном переходе при определенной величине тока эмиттера iэ. При iэ = 0 выходная характеристика выражает обычную зависимость тока диода от приложенного в обратном направлении напряжения Рис 4. Включение биполярного n-p-n транзистора по схеме: 1- с (ОЭ); 2- с (ОК); 3- с (ОБ) 6 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1. Биполярный транзистор КT819A 1.1 Условные обозначения Первый элемент – К. Исходный материал Si или его соединения Второй элемент – Т. Подкласс ( группа ) транзистора: биполярный транзистор Третий элемент – 8. Основные функциональные возможности транзистора: с граничной частотой 3...30 МГц Четвертый элемент – 19. Порядковый номер разработки технологического типа транзистора Пятый элемент – А. Группа прибора Изображения биполярного транзистора KT819A и параметры его корпуса представлены на рис.5 Рис 5. Биполярный транзистор KT819A и параметры корпуса 1.2 Технические характеристики 7 Таблица 1. Предельные значения параметров биполярного транзистора КТ819Апри T=25℃ Предельные значения параметров КТ819А при 25℃ Структура технологии и материал Uкб оп (В) n-p-n, Si 40 UкэR, Uкэ0 (В) 40 Uэб0 Iэ (А) Iк.и. max (A) 5 15 max Iк max (мА) Pk max (Вт) Hfe (В) 5 10 60 Таблица 2. Значения параметров биполярного транзистора КТ819А при T=25℃ Значения параметров биполярного транзистора КТ819А при Температуры T=25℃ Iэбо (мА) Iкбо , Ikг (мА) Fгр Кш (МГц) (дБ) Cк (пФ) Сэ (пФ) Tп max Т max (℃) (℃) ≤1 1 ≥3 <2 <1000 <2000 125 -40…+100 Условные обозначения электрических параметров для биполярнных транзисторов 1) Iк max - максимально допустимый постоянный ток коллектора транзистора. 2) Iк.и. max - максимально допустимый импульсный ток коллектора транзистора. 3) UкэR max - максимальное напряжение между коллектором и эмиттером при заданном токе коллектора и сопротивлении в цепи база-эмиттер; 4) Uкэ0 max - максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора при заданном токе коллектора и токе базы, равным нулю; 5) Uкб0 max - максимальное напряжение коллектор-база при заданном токе коллектора и токе эмиттера, равным нулю; 6) Uэбо max - максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база при токе коллектора, равном нулю; 8 7) Рк max - максимально допустимая постоянная мощность, рассеивающаяся на коллекторе транзистора; 8) Iкбо- обратный ток коллектора. Ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера; 9) Iэбо- обратный ток эмиттера. Ток через эмиттерный переход при заданном обратном напряжении эмиттер-база и разомкнутом выводе коллектора; 10) fгр - граничная частота коэффициента передачи тока; 11) Кш - коэффициент шума транзистора; 12) Ск - емкость коллекторного перехода; 13) Сэ - емкость эммитерного перехода; 14) Тп max - максимально допустимая температура перехода; 15) Т max - максимально допустимая температура окружающей среды; 16) Тип корпуса: КТ-28-2 (TO-220AB). Вывод: Транзисторы КТ819А кремниевые мезаэпитаксиально-планарные структуры n-p-n переключательные. Они предназначены для применения в усилителях и переключающих устройствах, также используются для работы в узлах и блоках электронной аппаратуры общего назначения. Выпускаются в пластмассовом корпусе с жёсткими выводами. Маркируются цифро- буквенным кодом на корпусе транзистора. Тип корпуса КТ-28-2 (TO-220AB), категория качества «ОТК», масса транзистора не более 2,5 г BD663, BD705, TIP41, 2N6288, 2N6289, 2SC1354. 2. Аналог 2N6289 2.1 Условные обозначения По системе обозначений JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) Первый элемент – 2. Cоответствует числу p-n переходов: 2 Второй элемент – N. 9 Третий элемент – 6289. Указывает на разбивку приборов одного типа на типономиналы по различным характеристикам. Изображения биполярного транзистора 2N6289 и параметры его корпуса представлены на рис.6 Предельные значения параметров 2N6289 при 25℃ Структура технологии Uкбо (В) Uкэ0 (B) 40 40 n-p-n UкэR (В) Uэб0 max (В) Iэ (А) Iк.и. max (A) Iк max (мА) Pk max (Вт) 5 5 7 10 40 40 Значения параметров биполярного транзистора КТ819А при Hfe 30 Температуры T=25℃ Iкбо (мА) Iэбо (мА) Fгр Кш (МГц) (дБ) Cк (пФ) С (пФ) Tп max Т max (℃) (℃) ≤1 1 10 - 0 - 150 -65…+150 представляет собой кремниевый NPN транзистор, предпочтительный для использования в коммутационных и линейных системах средней мощности 10
