УДК 621.382.3.083.8:006.354 Группа Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ

Метод намерения обратного тока коллектора

Method for measuring collector reverse current

(СТ СЭВ 3998-83)

ГОСТ 10864-68

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 14 июня 1974 г. № 1478 срок введения установлен с 01.01.76

Проверен в 1984 г. Постановлением Госстандарта от 29.01.85 № 184 срок действия продлен ДО 01.01.94

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы всех классов и устанавливает метод измерения обратного тока коллектора I к бо (ток через переход коллектор - база при заданном обратном напряжении на коллекторе и при разомкнутой цепи эмиттера) свыше 0,01 мкА.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3998-83 в части измерения обратного тока коллектора (справочное приложение).

Общие условия при измерении обратного тока коллектора должны соответствовать требованиям ГОСТ 18604.0-83.

1. АППАРАТУРА

1.1. Измерительные установки, в которых используются стрелочные приборы, должны обеспечивать измерения с основной погрешностью в пределах ±10% от конечного значения рабочей части шкалы, если это значение не менее 0,1 мкА, и в пределах ±15% от конечного значения рабочей части шкалы, если это значение менее 0,1 мкА.

Для измерительных установок с цифровым отсчетом основная погрешность измерения должна быть в пределах ±5 % от измеряемого значения ±1 знак младшего разряда дискретного отсчета.

Издание официальное Перепечатка воспрещена

* Переиздание (декабрь 1985 г.) с Изменениями № 1, 2, утвержденными в августе 1977 г., апреле 1984 г.

ГНУС 9-77, 8-84).

Для импульсного метода измерения I%бо при использовании стрелочных приборов основная погрешность измерения должна быть в пределах ±15% от конечного значения рабочей части шкалы, если это значение не менее 0,1 мкА, при использовании цифровых приборов-в пределах ±10% от измеряемого значения ±1 знак младшего разряда дискретного отсчета.

1.2. Допускаются токи утечки в цепи эмиттера, не приводящие к превышению основной погрешности измерения сверх значения, указанного в п. 1.1.

2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЮ

2.1. Структурная электрическая схема для измерения обратного тока коллектора должна соответствовать указанной на чертеже.

испытуемый транзистор

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.2. Основные элементы, входящие в схему, должны соответствовать требованиям, указанным ниже.

2.2.1. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении измерителя постоянного тока ИП1 не должно превышать 5 % от показаний измерителя постоянного напряжения ИП2.

Если падение напряжения на внутреннем сопротивлении измерителя постоянного тока ИП1 превышает 5 %, то необходимо увеличить напряжение источника питанияч U с на значение, равное падению напряжения на внутреннем сопротивлении измерителя постоянного тока ИП1.

2.2.2. Пульсация напряжения источника постоянного тока коллектора не должна превышать 2%.

Значение напряжения U K указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов и контролируют измерителем постоянного напряжения ИП2.

2.3. Допускается проводить измерение 1кбо мощных высоковольтных транзисторов импульсным методом.

Измерение проводят но схеме, указанной в стандарте, при этом источник постоянного тока заменяют генератором импульсов.

2.3.1. Длительность импульса т и должна выбираться из соотношения

где x=R г -С/с - ,

Rr - включенное последовательно с переходом транзистора суммарное сопротивление резистора и внутреннее сопротивление генератора импульсов;

С к -емкость коллекторного перехода испытуемого транзистора, значение которой указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

2.3.2. Скважность импульсов должна быть не менее 10. Длительность фронта импульса генератора Тф должна быть

т ф <0,1т и.

2.3.3. Значения напряжения и тока измеряют измерителями амплитудных значений.

2.3.4. Параметры импульсов должны быть указаны в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типоз.

2.3.5. Температура окружающей среды при измерении должна быть в пределах (25±10) °С.

(Введен дополнительно, Изм. № 2).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1. Обратный ток коллектора измеряют следующим образом. От источника постоянного тока на коллектор подают обратное напряжение U^ и с помощью измерителя постоянного тока ИП1 измеряют обратный ток коллектора 1цбо.

Допускается измерять обратный ток коллектора по значению падения напряжения на калиброванном резисторе, включенном в цепь измеряемого тока. При этом должно соблюдаться соотношение R K / кбо ^0,05 U K . Если падение» напряжения на резисторе R K превышает 0,05 U к, то необходимо увеличить напряжение U K на значение, (равное падению напряжения на резисторе

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.2. Порядок проведения измерения 1сво импульсным методом аналогичен указанному в п. 3.1.

3.3. При измерении I кбо импульсным методом должно быть исключено влияние выброса напряжения, поэтому измеряют импульсный ток через интервал времени не менее Зтф с момента

7. На рис. 4 для р- n -р -транзистора показаны дырочные потоки инжекции , рекомбинации
и экстрации
. На энергетической зонной диаграмме все они «протекают» в валентной зоне транзистора. Эти потоки создают дырочный ток эмиттераи коллектора, поскольку в базу из внешней цепи устремляется поток электронов
(ток течет из базы), компенсирующих убыль свободных электронов базы, исчезнувших в процессе рекомбинации с дырками
, так что
.

Эмиттерный ток по существу является прямым током полупроводникового диода с несимметричным р- n -переходом (см. п.6 работы № 44) и определяется формулой

Где - тепловой дырочный ток эмиттера, определяемый потоком
через ЭП:
- элементарный заряд; - прямое напряжение смещения ЭП (доли 1В);
- коэффициент диффузии дырок в базе;- площадьр- n -перехода.

Динамическое (дифференциальное) сопротивление эмиттерного перехода обратно пропорционально эмиттерному току

и при
и
равно
.

Коллекторный ток содержит две составляющие. Одна из них является обычным током полупроводникового диода с несимметричным р- n -переходом при обратном включении напряжения (см. п.7 работы № 44) и определяется формулой

где
- тепловой дырочный ток коллектора, определяемый потоком
через КП;
и
. Характерное значение теплового тока приТ = 300К 2-5мкА для германиевых и 0,01 – 0,1мкА – для кремниевых транзисторов. При повышении температуры на каждые 10 о С тепловой ток практически удваивается. Поскольку его зависимость от температуры (термогенерация дырок ) очень сильная, то этот ток оказывает дестабилизирующее действие на работу транзистора. В формуле (4) токнаправлен в сторону базы, ток
направлен из базы в коллектор. Вторая составляющая тока транзистора является током экстракции
, определяемым из условия (1):
, так что

В формуле (6) основной составляющей является ток
, поскольку
.

Динамическое сопротивление коллекторного перехода равно

Где
- коэффициент, зависящий от концентрации донорных атомов в базе, от ширины базы и от диффузионной длины
. При
и
получим
.

Схемы включения транзисторов

8. К внешним источникам напряжения транзистор может подключаться в соответствии с одной из трех схем: с «общей базой» (рис.6), с «общим эмиттером» (рис.7) и с «общим коллектором» (рис.8). Ч
асто при этом «общий» (для источников напряжения) вывод транзистора соединяется с корпусом приборов (заземляется). На рис. 6-8 показаны значения прямого напряжения смещенияна ЭП и обратного напряжения смещения
на КП, выраженные через напряжения источников питания. Мы рассмотрим два наиболее часто

встречающихся на практике варианта схемы.

А
.Схема с общей базой

Входным здесь является ток эмиттера , входным напряжением – напряжение
. Так как на ЭП
, то из выражения (2) уравнение «входных статических характеристик» транзистора соответствует обычным вольт-амперным характеристикам диода при прямом его включении. Семейство входных

характеристик, определяемых зависимостью

показано на рис. 9. Оно очень слабо зависит от напряжения
, но существенно смещается влево с увеличением температуры вследствие возрастания
.

Входное динамическое сопротивление транзистора определяется по входным характеристикам как

Оно приблизительно равно сопротивлению .

В схеме с общей базой

выходными являются ток и напряжение
, причем на КП
.

Уравнением «выходных статических характеристик» является выражение (6), которое показывает, что токне зависит от напряжения
и определяется лишь токамии
. Такие «эквидистантные по приращению тока» характеристики должны быть параллельны оси напряжения
.

Реальные выходные характеристики

отличаются от теоретических, прежде всего, при положительном на коллекторе значении
, когда коллектор перестает быть потенциальной ямой для дырок базы и нарушается режим экстракции.

При отрицательной полярности (на коллекторе) напряжения
, вследствие отмеченной в п. 2 «модуляции» ширина базы, происходит некоторое увеличение коэффициента
и возрастание токас увеличением напряжения
. Коллекторные вольт-амперные характеристики получают слабый наклон. Семейство выходных статических характеристик транзистора в схеме с общей базой показано на рис.10. С повышением температуры растет ток
, и все семейство характеристик сдвигается вверх.

С помощью этих характеристик можно найти динамическое выходное сопротивление транзистора

несколько отличающийся от
.

П
оскольку
, в схеме с общей базой нельзя получить усиления тока, т.е.
. Транзистор здесь работает как усилитель напряжения или как усилитель мощности. Если напряжение
на ЭП содержит переменную составляющую
, то переменную

составляющую будет иметь и ток эмиттера: из выражения (9) следует . Поэтому в соответствии с (12) переменная составляющая тока коллектора. Для получения переменного напряжения
на выходе транзистора в его коллекторную цепь включают нагрузочное сопротивление, через которое протекает ток
, так что

.

Коэффициент усиления по напряжению

Нагрузочное сопротивление выбирает из условия
. Поэтому, где
, и
, так как
. Следовательно, коэффициент усиления по напряжению в схеме транзистора с общей базой пропорционален отношению сопротивлений КП и ЭП.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.

Транзисторы. Определение и история

Транзистор - электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)

Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.

Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.

Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» - дважды). А в полевом (он же униполярный) - или электроны, или дырки.

Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые - в цифровой.

И, напоследок: основная область применения любых транзисторов - усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики

Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам.

Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.


Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора ), а между эмиттером и базой - слабый управляющий ток (ток базы ). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Почему?
Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй - с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».

Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но бо льшая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны - неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу . Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем - ток коллектора, а управляющий ток базы - то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.

Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т.е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.

Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) - соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.

Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h21 . Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току . Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.

Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора . Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.

Третий параметр биполярного транзистора - коэффициент усиления по напряжению . Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая - очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику , которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е. транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется граничной .

Также параметрами биполярного транзистора являются:

• обратный ток коллектор-эмиттер
• время включения
• обратный ток колектора
• максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Режимы работы биполярного транзистора

Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.

1. Инверсный активный режим . Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
2. Режим насыщения . Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
3. Режим отсечки . Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
4. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером

Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности - до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор - обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.

Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

Схема включения с общей базой

Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное - не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает 100 Ом.

В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания.

Схема включения с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.

Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький (основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц.

В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным - потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление (например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон).

Два слова о каскадах

Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов.

Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.
Тем не менее (спасибо wrewolf за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.

Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке - VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке - VT2).

Другие области применения биполярных транзисторов

Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей. Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала. Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления - то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия.

Маркировка

Поскольку статья уже разрослась до неприлично большого объема, то в этом пункте я просто дам две хорошие ссылки, по которым подробно расписаны основные системы маркировки полупроводниковых приборов (в том числе и транзисторов): http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html и файл.xls (35 кб) .

Полезные комментарии:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Теги: Добавить метки

УДК 621.382.3.083.8:006.354 Группа Э29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ

Метод измерения обратного тока коллектора-эмиттера

Transistors. Method for measuring collector-emitter reverse current

ГОСТ

18604.5-74*

(СТ СЭВ 3998-83)

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 14 июня 1974 г. № 1478 срок введения установлен

Проверен в 1984 г. Постановлением Госстандарта от 29.01.85 № 184 срок действия продлен

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы всех классов и устанавливает метод измерения обратного тока коллектора-эмиттера (тока в цепи коллектор-эмиттер при заданном обратном напряжении коллектор-эмиттер и коротко-замкнутых выводах эмиттера и базы Ices; при заданном активном сопротивлении, включенном между базой и эмиттером Icer; при заданном обратном напряжении эмиттер-база /ста) свыше 0,01 мкА.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3998-83 в части измерения обратного тока коллектора-эмиттера (справочное приложение);

Общие условия при измерении обратного тока коллектора-эмиттера должны соответствовать требованиям ГОСТ 18604.0-83 .

1. АППАРАТУРА

1.1. Измерительные установки, в которых используются стрелочные приборы, должны обеспечивать измерения с основной погрешностью в пределах ±10% от конечного значения рабочей

Издание официальное ★

Перепечатка воспрещена

Переиздание (декабрь 1985 г.) с Изменениями М 1, 2, утвержденными в сентябре 1980 гапреле 1984 г.

(МУС 7-80, 8-84).

части шкалы, если это значение не менее 0,1 мкА, и в пределах ±15% от конечного значения рабочей чести шкалы, если это значение менее 0,1 мкА.

Для измерительных установок с цифровым отсчетом основная погрешность измерения должна быть в пределах ±5% от измеряемого значения ±1 знак младшего разряда дискретного отсчета.

Для импульсного метода измерения обратного тока коллектора-эмиттера при использовании стрелочных приборов основная погрешность измерения должна быть в пределах ±15% от конечного значения рабе чей части шкалы, если это значение не менее 0,1 мкА, для цифровых приборов - в пределах ±10% от измеряемого значения ±1 знак младшего разряда дискертного отсчета.

2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЮ

2.1. Структурная электрическая схема для измерения обратного тока коллектора-эмиттера должна соответствовать указаной на чертеже.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.2. Основные элементы, входящие в схему, должны соответствовать требованиям, указанным ниже.

2.2.1. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении измерителя постоянного тока ИП1 не должно превышать 5% от показаний измерителя постоянного напряжения ИП2.

Если падение напряжения на внутреннем сопротивлении измерителя постоянного тока ИП1 превышает 5%, то необходимо увеличить напряжение источника питания Uс на значение, рав-

яое падению напряжения на внутреннем сопротивлении измерителя постоянного тока ИП1.

2.2.2. Пульсация напряжения источника постоянного тока коллектора не должна превышать 2%.

Значения напряжения Uc и напряжения Ube указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов и контролируют измерителем постоянного напряжения ИП2.

2.2.3. Значение сопротивления резистора в цепи базы R b должно соответствовать номинальному значению, указанному в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов с погрешностью в пределах ±2%.

2.2.2. 2.2.3. (Измененная редакция, Изм. № 2).

2.3. Допускается проводить измерение обратного тока коллектора-эмиттера мощных высоковольтных транзисторов импульсным методом.

Измерение проводят по схеме, указанной в стандарте, при этом источник постоянного тока заменяют генератором импульсов.

2.3 1 Длительность импульса т и должна выбираться из соотношения

где т=/? г -С с;

R r -включенное последовательно с переходом транзистора суммарное сопротивление внешней цепи (в этом числе внутреннее сопротивление генератора импульсов);

С с -емкость коллекторного перехода испытуемого транзистора, значение которой указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

2.3.2. Скважность импульсов должна быть не менее 10. Длительность фронта импульса генератора Тф должна быть

2.3.3. Значения напряжения и тока измеряют измерителями амплитудных значений.

2.3.4. Параметры импульсов должны быть указаны в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.3.5. Температура окружающей среды при измерении должна быть в пределах (25±10) °С.

(Введен дополнительно, Изм. № 2).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1. Обратный ток коллектора-эмиттера измеряют следующим образом. От источника постояннго тока на коллектор транзистора

подают напряжение Uс и с помощью измерителя постоянного тока ИП1 измеряют обратный ток коллектора-эмиттера.

Допускается измерять обратный ток коллектора-эмиттера по значению падения напряжения на калибровочном резисторе R K , включенном в цепь измеряемого тока. При этом должно соблюдаться соотношение

Если падение напряжения на резисторе R K превышает 5%, то необходимо увеличить напряжение Uо на значение, равное падению напряжения на резисторе R K .

3.2. Порядок проведения измерения обратного тока коллектора-эмиттера импульсным методом аналогичен указанному в п. 3.1.

3.3. При измерении обратного тока коллектора-эмиттера импульсным методом должно быть исключено влияние выброса напряжения, поэтому измеряют импульсный ток через интервал времени не мене 3 Тф с момента начала импульса.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

Информационные данные о соответствии ГОСТ 18604.5-74 СТ СЭВ 3998-83 ГОСТ 18604.5-74 соответствует разд. 3 СТ СЭВ 3998-83.

(Введено дополнительно, Изм. № 2).

Прибор для проверки параметров биполярных транзисторов может быть и самодельным.

Прежде чем вмонтировать транзистор в то или иное радиотехническое устройство, желательно, а если транзистор уже где-то использовался ранее, то совершенно обязательно, проверить его обратный ток коллектора Iкбо статический коэффициент передачи тока h21Э и постоянство коллекторного тока. Эти важнейшие параметры маломощных биполярных транзисторов структур р-n-р и n-р-n ты можешь проверять с помощью прибора, схема и устройство которого изображены на рис. 121. Для него потребуются: миллиамперметр РА1 на ток 1 мА, батарея GB напряжением 4,5 В, переключатель S1 вида измерений, переключатель S2 изменения полярности включения миллиамперметра и батареи, кнопочный выключатель S3 для включения источника питания, два резистора и три зажима типа «крокодил» для подключения транзисторов к прибору. Для переключателя вида измерений используй двухпозиционный тумблер ТВ2-1, для изменения полярности включения миллиамперметра и батареи питания - движковый переключатель транзисторного приемника «Сокол» (о конструкции и креплении переключателя этого типа я расскажу в следующей беседе).

Рис. 121. Схема и конструкция прибора для проверки маломощных биполярных транзисторов

Кнопочный выключатель может быть любым, например подобным звонковому или в виде замыкающихся пластинок, Батарея питания - 3336Л или составления из трех элементов 332 или 316.

Шкала миллиамперметра должна иметь десять основных делений, соответствующих десятым долям миллиамперметра. При проверке статического коэффициента передачи тока каждое деление шкалы будет оцениваться десятью единицами значения .

Детали прибора смонтируй на панели из изоляционного материала, например гетинакса. Размеры панели зависят от габаритов деталей.

Прибор действует так. Когда переключатель S1 вида измерений установлен в положение , база проверяемого транзистора V оказывается замкнутой на эмиттер. При включении питания нажатием кнопочного выключателя S3 стрелка миллиамперметра покажет значение обратного тока коллектора . Когда же переключатель находится в положении , на базу транзистора через резистор R1 подается напряжение смещения, создающее в цепи базы ток, усиливаемый транзистором. При этом показание миллиамперметра, включенного в коллекторную цепь, умноженное на 100, соответствует примерному значению статического коэффициента передачи тока h21Э данного транзистора. Так, например, если миллиамперметр покажет ток 0,6 мА, коэффициент h21Э данного транзистора будет 60.

Положение контактов переключателя, показанное на рис. 121, а, соответствует включению прибора для проверки транзисторов структуры р-n-р. В этом случае на коллектор и базу транзистора относительно эмиттера подается отрицательное напряжение, миллиамперметр подключен к батарее отрицательным зажимом. Для проверки транзисторов структуру n-р-n подвижные контакты переключателя S2 надо перевести в другое нижнее (по схеме) положение. При этом на коллектор и базу транзистора относительно эмиттера будет подаваться положительное напряжение, изменится и полярность включения миллиамперметра в коллекторную цепь транзистора.

Проверяя коэффициент транзистора, следи внимательно за стрелкой миллиамперметра. Коллекторный ток с течением времени не должен изменяться - «плыть». Транзистор с плавающим током коллектора не годен для работы.

Учти: во время проверки транзистора его нельзя держать рукой, так как от тепла руки ток коллектора может измениться.

Какова роль резистора R2, включенного последовательно в коллекторную цепь проверяемого транзистора? Он ограничивает ток в этой цепи на случай, если коллекторный переход транзистора окажется пробитым и через него пойдет недопустимый для миллиамперметра ток.

Максимальный обратный ток коллектора Iкбо для маломощных низкочастотных транзисторов может достигать 20-25, но не больше 30 мкА. В нашем приборе это будет соответствовать очень малому отклонению стрелки миллиамперметра - примерно третьей части первого деления шкалы. У хороших маломощных высокочастотных транзисторов ток Iкбо значительно меньше - не более нескольких микроампер, прибор на него почти не реагирует. Транзисторы, у которых Iкбо превышает в несколько раз допустимый, считай непригодными для работы - они могут подвести.

Прибор с миллиамперметром на 1 мА позволяет измерять статический коэффициент передачи тока h21Э до 100, т.е. наиболее распространенных транзисторов. Прибор с миллиамперметром на ток 5-10 мА расширит соответственно в 5 или 10 раз пределы измерений коэффициента h21Э. Но прибор станет почти нечувствительным к малым значениям обратного тока коллектора.

У тебя, вероятно, возник вопрос: нельзя ли в качестве миллиамперметра - прибора для проверки параметров транзисторов - использовать микроамперметр описанного ранее комбинированного измерительного прибора?

Рис. 122. Схема измерения параметров и S полевого транзистора

Ответ однозначный: можно. Для этого миллиамперметр комбинированного прибора надо установить на предел измерения до 1 мА и подключать его к приставке для проверки транзисторов вместо миллиамперметра РА1.

А как измерить основные параметры полевого транзистора? Для этого нет надобности конструировать специальный прибор, тем более, что в твоей практике полевые транзисторы будут использоваться не так часто, как маломощные биполярные.

Для тебя наибольшее практическое значение имеют два параметра полевого транзистора: - ток стока при нулевом напряжении на затворе и S - крутизна характеристики. Измерить эти параметры можно по схеме, приведенной на рис. 122. Для этого потребуются: миллиамперметр РА1 (используй комбинированный прибор, включенный на измерение постоянного тока), батарея GB1 напряжением 9 В («Крона» или составленная из двух батарей 3336Л) и элемент G2 (332 или 316).

Делай это так. Сначала вывод затвора проверяемого транзистора соедини с выводом истока. При этом миллиамперметр покажет значение первого параметра транзистора - начальный ток стока . Запиши его значение. Затем разъедини выводы затвора и истока (на рис. 122 показано крестом) и подключи к ним элемент G2 плюсовым полюсом к затвору (на схеме показано штриховыми линиями). Миллиамперметр зафиксирует меньший ток, чем Iс нач. Если теперь разность двух показаний миллиамперметра разделить на напряжение элемента G2, получившийся результат будет соответствовать численному значению параметра S проверяемого транзистора.

Для измерения таких же параметров полевых транзисторов с р-n переходом и каналом типа полярность включения миллиамперметра, батареи и элемента надо поменять на обратную.

Измерительные пробники и приборы, о которых я рассказал в этой беседе, поначалу тебя вполне устроят. Но позже, когда настанет время конструирования и налаживания радиоаппаратуры повышенной сложности, например супергетеродинных приемников, аппаратуры телеуправления моделями, потребуются еще измерители емкости конденсаторов, индуктивности катушек, вольтметр с повышенным относительным входным сопротивлением, генератор колебаний звуковой частоты. Об этих приборах, которые пополнят твою измерительную лабораторию, я расскажу позже.

Но, разумеется, самодельные приборы не исключают приобретение промышленных. И если такая возможность у тебя появится, то в первую очередь купи авометр - комбинированный прибор, позволяющий измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления резисторов, обмоток катушек и трансформаторов и даже проверять основные параметры транзисторов. Такой прибор при бережном обращении с ним многие годы будет тебе верным помощником в радиотехническом конструировании.