Задачи по транзисторам: Задачи на транзисторы с решением - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Задачи на транзисторы с решением

В нашем блоге уже есть примеры решения задач на ток в металлах и полупроводниках. Сегодня разберем решение нескольких простых задач по теме «транзисторы».

Присоединяйтесь к нам в телеграме: так вы всегда будете получать свежие новости и приятные скидки.

Задачи на транзисторы с решением

Задачи на транзисторы никак не получиться решать без знания теории. Сначала рекомендуем ознакомиться с ней, а уже потом приступать к практике.

Задача №1 на полевой транзистор

Условие

У полевого транзистора с управляющим р-n переходом максимальный ток стока равен 1мА, а напряжение отсечки – 4В. Какой ток будет протекать при обратном напряжении смещения затвор-исток, равном 2В? Чему равна крутизна и максимальная крутизна в этом случае?

Решение

Ток стока можно найти из выражения:

Выражение для крутизны характеристики полевого транзистора:

Максимальная крутизна:

Ответ: 0,25А; 0,25 мА/В; 0,5 мА/В.

Задача №2 на усилитель на транзисторах

Условие

В усилительном каскаде с общим истоком сопротивление нагрузки равно 20 кОм. Эффективное входное сопротивление полевого транзистора составляет 20 кОм, а рабочая крутизна – 2 мА/В. Определите коэффициент усиления каскада.

Решение

Вычислим сначала результирующее сопротивление нагрузки:

Коэффициент усиления каскада:

Ответ: 20.

Задача №3 на усилитель на транзисторе

Условие

В усилителе, показанном на схеме, при напряжении затвор-исток, равном 2В, ток стока равен 1 мА. Определите сопротивление резистора Rи, если падением напряжение IзRз можно пренебречь. Найдите напряжение Ec, если Rи=10 кОм, Uси=4 В.

Решение

Сопротивление Rи можно найти по закону Ома:

Напряжение источника питания равно:

Ответ: 2 кОм; 16 В.

Задача №4 на полевой транзистор

Условие

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом имеет следующие характеристики при температуре 25оС: начальный ток стока IСн = 10 мА, напряжение отсечки U0 = -2 В. Оценить, на сколько процентов изменится (увеличится или уменьшится) ток стока в пологой области выходной ВАХ, если между затвором и истоком поддерживать напряжение Uзи = -0,5 В, а температуру поднять до 85 градусов Цельсия.

Решение

Изменение начального тока стока ПТ с управляющим р-n переходом может быть оценено по приближенной формуле:

Smax следует подставлять в мА/В, а Iсн – в мА, чтобы результат получился в мА. В относительных величинах:

С ростом температуры напряжение отсечки всегда возрастает по модулю, а начальный ток стока убывает при Uо > 0,6 В и возрастает при Uо < 0,6 В.

Так как в рассматриваемом случае напряжение отсечки более 0,6, то начальный ток стока должен уменьшаться при росте температуры.

Максимальная крутизна при заданном напряжении затвор-исток:

Таким образом, уменьшение тока стока составит:

Ответ: ток уменьшиться на 31%.

Задача №5 на полевой транзистор

Условие

Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом, имеющим ICmax = 2 мА и Smax=2 мА/В, включен в усилительный каскад по схеме с общим истоком. Сопротивление резистора нагрузки Rн=10 кОм. Определить коэффициент усиления по напряжению, если UЗИ = – 1 В.

Решение

Найдем напряжение отсечки:

Определим крутизну транзистора при напряжении затвор-исток, равном -1В:

Коэффициент усиления по напряжению равен:

Ответ: 10

Вопросы на тему транзисторы

Вопрос 1. Что такое p-n переход?

Ответ. Электронно дырочный переход (или p-n переход) представляет собой область соприкосновения двух разных проводников с разными типами проводимости: электронной и дырочной.

В одной области носителями заряда являются электроны, а в другой – дырки. На границе соединения двух полупроводников создается запирающий слой. Электрические процессы, происходящие в p-n переходе, лежат в основе работы многих полупроводниковых приборов.

Вопрос 2. Что такое транзистор

Ответ. Транзистор – полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и изменения электрических колебаний. Обычно транзистор имеет три вывода и представляет из себя триод.

Вопрос 3. Какие есть виды транзиторов?

Ответ. По принципу действия транзисторы делятся на:

полевые;
биполярные.

Наиболее широкое применение в электронике находят биполярные транзисторы.

Вопрос 4. Как устроены биполярный и полевой транзисторы?

Ответ. Биполярный транзистор включает в себя два p-n перехода и состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора. Эмиттер и коллектор имеют одинаковый тип проводимости, а проводимость базы противоположная.

В полевом транзисторе используется один тип проводимости. Такой транзистор представляет собой классический триод и состоит из трех элементов: истока (катода), стока (анода) и затвора (управляющего электрода).

Вопрос 5. Какие есть способы включения биполярного транзистора в схему?

Ответ. Транзистор может быть включен по схемам с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором.

Нужна помощь с заданиями по учебе? Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся в любое время.

Задачи и примеры Транзисторы, усилители кратко Электроника,…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про задачи транзисторы, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое задачи транзисторы, задачи усилители , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база.

Задачи на биполярный транзистор

Задача №1 на полевой транзистор

Условие

Решение

Ток стока можно найти из выражения:

Выражение для крутизны характеристики полевого транзистора:

Максимальная крутизна:

Ответ: 0,25А; 0,25 мА/В; 0,5 мА/В.

Задача №2 на усилитель на транзисторах

Условие

Решение

Вычислим сначала результирующее сопротивление нагрузки:

Коэффициент усиления каскада:

Ответ: 20.

Задача №3 на усилитель на транзисторе

Условие

Решение

Сопротивление Rи можно найти по закону Ома:

Напряжение источника питания равно:

Ответ: 2 кОм; 16 В.

Задача №4 на полевой транзистор

Условие

Решение

Изменение начального тока стока ПТ с управляющим р-n переходом может быть оценено по приближенной формуле:

Smax следует подставлять в мА/В, а Iсн – в мА, чтобы результат получился в мА . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . В относительных величинах:

Максимальная крутизна при заданном напряжении затвор-исток:

Таким образом, уменьшение тока стока составит:

Ответ: ток уменьшиться на 31%.

Задача №5 на полевой транзистор

Условие

Решение

Найдем напряжение отсечки:

Определим крутизну транзистора при напряжении затвор-исток, равном -1В:

Коэффициент усиления по напряжению равен:

Ответ: 10

Вопросы на тему транзисторы

Вопрос 1. Что такое p-n переход?

Ответ. Электронно дырочный переход (или p-n переход) представляет собой область соприкосновения двух разных проводников с разными типами проводимости: электронной и дырочной.

Вопрос 2. Что такое транзистор

Ответ. Транзистор – полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и изменения электрических колебаний.

Обычно транзистор имеет три вывода и представляет из себя триод.

Вопрос 3. Какие есть виды транзиторов?

Ответ. По принципу действия транзисторы делятся на:

полевые;
биполярные.

Наиболее широкое применение в электронике находят биполярные транзисторы.

Вопрос 4. Как устроены биполярный и полевой транзисторы?

Ответ. Биполярный транзистор включает в себя два p-n перехода и состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора. Эмиттер и коллектор имеют одинаковый тип проводимости, а проводимость базы противоположная.

Вопрос 5. Какие есть способы включения биполярного транзистора в схему?

Ответ. Транзистор может быть включен по схемам с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором.

Транзисторы, усилители

1. Определить ток базы и коэффициент передачи h31э БПТ, включенного по схеме с общим эмиттером, если приращение тока коллектора равно 17 мА, а тока эмиттера 18 мА. Определить токи транзистора IБ , IК , IЭ и напряжения на его зажимах относительно общей шины UБ , UК , UЭ для схемы.

2. Определить коэффициент усиления по постоянному току транзистора для
схемы.

3. Определить коэффициент усиления по постоянному току транзистора для
схемы.

4. Определить ток IЭ в схеме с биполярным транзистором.

5. Определить ток IЭ и напряжение UК для схемы.

6. Определить ток IЭ и напряжение UК для схемы.

7. Определить мощность на выходе усилителя напряжения, если Rн = 40 Ом, коэффициент усиления по напряжению 200, напряжение на входе 0,01, В.

8. Определить напряжение на входе усилителя, если сопротивление
Rн = 100 Ом, Рвых = 2,5 Вт, КU = 50.

9. Определить напряжение на входе усилителя, если сопротивление
Rн = 100 Ом, Рвых = 2,5 Вт, КU = 50.

10. Определить ток базы Iб и падение напряжения на транзисторе Uкэ в усилителе напряжения, если Rб = 150 кОм, Rк = 1,25 кОм, Ек = 9 В, h31 = 40, Uбэ = 0

11. Определить коэффициент усиления двухкаскадного усилителя по току KI и напряжению KU, если сопротивление нагрузки 10 Ом, напряжение на входе усилителя 0,1 В, мощность, отдаваемая в нагрузку 0,45 Вт, входное сопротивление первого каскада 100 Ом.

12. Определить сопротивление Rк усилителя напряжения , если Ек = 10 В, Uкэп=4 В, Iкп = 5 мА

13. Найти в усилителе напряжения значение Кус, Rвых, если h21 = 900, Ом, h31 = 50, h32 = 0.00016 Сим, Rк = 3 кОм. При расчете использовать схему замещения усилителя.

14. Чему равно Ек в усилителе напряжения, если Uкэп = 7,5 В, Iкп = 1 мА, Rвых=2,5 кОм?

15. В усилителе напряжения на БПТ, с нагрузкой Rн =250 Ом , Uвх = 0.1 В, Iн = 20 мА, Rб = 50 кОм и параметрами транзистора h21 = 400, h31 = 40, h32 = 0, нужно определить коэффициент усиления по напряжению Кu и выходное напряжение.

При расчете использовать схему замещения усилителя.

16. Параметры транзистора, включенного по схеме с ОЭ в однокаскадном усилителе, следующие: h21 = 250 Ом, h32 = 0.63•10‾³, h31 = 50, внутреннее сопротивление источника усиливаемых сигналов Rвн = 250 Ом, Евх = 10 мВ, сопротивление коллекторной цепи Rк = 2 кОм, Rн = 200 Ом.
Найти коэффициент усиления по току, коэффициент усиления по напряжению, коэффициент усиления по мощности, Rвых, Rвх усилителя. При расчете использовать схему замещения усилителя.

17. В режиме покоя ток коллектора IKП = 2 мА, напряжение на коллекторе равно половине напряжения источника питания. Значения резисторов в цепях, коллектора R3 = 5 кOм и эмиттера R4 = 1 кOм. Определите напряжение на базе в режиме покоя и сопротивления резисторов делителя в цепи базы. Параметр h31 принять равным 40.

18. В режиме покоя ток коллектора IKП = 100 мкА, напряжение на базе Uбп = 2 B. Определите значения резисторов в цепях коллектора и эмиттера, при которых коэффициент усиления по напряжению равен 5. Параметр h31 = 40.

19. Определите значения R1, R2, R3, R4 в схеме каскада усиления с ОЭ, если напряжение источника питания U = 5 В, коэффициент усиления каскада равен 10. При расчете принять Uкп=0,4•E B, h31> 30, Iкп = 200 мкА.

20. Определите напряжение на коллекторе транзистора для схемы каскада усиления с ОЭ, если напряжение источника питания E=10 В, h31 = 50, R1 = 50 кОм, R2 = 5 кОм, R3 = 3 кОм, R4 = 0.5 кОм

См. также

задачи диод , задачи выпрямитель , задачи электротехника ,
задачи стабилизатор , задачи стабилитрон , ток стабилитрона , напряжения стабилизации ,
транзистор , транзисторы
усилитель , усилители

Статью про задачи транзисторы я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты.

Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое задачи транзисторы, задачи усилители и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

Задачи с транзистором

Требования к контрольной работе: 1. Контрольная работа выполняется в тетради в клетку либо на листах формата А4 аккуратным разборчивым почерком. Все схемы, таблицы, графики выполнять в соответствии с ГОСТ. Задачи должны содержать исходные данные по вашему варианту, электрическую схему и необходимые пояснения к ходу решения. Все вычисления, графики приводить в решении задач.

Контрольная работа предоставляется на рецензию заранее.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

10.4. Расчет и исследование параметров рабочей точки в транзисторных каскадах

Пример решения задачи 1.

Примеры и задачи. 1. Изобразить схемы включения транзистора ОБ для транзисторов типов р-п-р и п-р-п

Примеры решения задач

Примеры и задачи. 1. Изобразить схемы включения транзистора ОБ для транзисторов типов р-п-р и п-р-п

10. 4. Расчет и исследование параметров рабочей точки в транзисторных каскадах

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 8 кл – 32. Задачи по теме “Количество теплоты” – 2

10.4. Расчет и исследование параметров рабочей точки в транзисторных каскадах

Распределение токов а и потенциалов б в транзисторе p-n-p типа Биполярный транзистор представляет собой кристалл полупроводника, состоящий из трех слоев с чередующейся проводимостью и снабженный тремя выводами электродами для подключения к внешней цепи.

На рис. Крайние слои называют эмиттером Э и коллектором К , между ними находится база Б. В трехслойной структуре имеются два электронно-дырочных перехода: эмиттерный переход между эмиттером и базой и коллекторный переход между базой и коллектором.

В качестве исходного материала транзисторов используют германий или кремний. При изготовлении транзистора обязательно должны быть выполнены два условия: 1 толщина базы расстояние между эмиттерным и коллекторным переходами должна быть малой по сравнению с длиной свободного пробега носителей заряда; 2 концентрация примесей и основных носителей заряда в эмиттере должна быть значительно больше, чем в базе в p-n-p транзисторе.

Рассмотрим принцип действия p-n-p транзистора. Транзистор включают последовательно с сопротивлением нагрузки в цепь источника коллекторного напряжения. На вход транзистора подается управляющая ЭДС , как показано на рис. Такое включение транзистора, когда входная и выходная цепи имеют общую точку — эмиттер, является наиболее распространенным и называется включением с общим эмиттером ОЭ.

При отсутствии напряжений эмиттерный и коллекторный переход находятся в состоянии равновесия, токи через них равны нулю в соответствии с выражением 1. Оба перехода имеют двойной электрический слой, состоящий из ионов примесей, и потенциальный барьер , различный на каждом из переходов.

Распределение потенциалов в транзисторе при отсутствии напряжений показано на рис. Полярность внешних источников. Потенциальный барьер эмиттерного перехода, смещенного в прямом направлении, снижается, на коллекторном переходе потенциальный барьер увеличивается. В результате приложения к эмиттерному переходу прямого напряжения начинается усиленная диффузия инжек-ция дырок из эмиттера в базу. Электронной составляющей диффузионного тока через эмиттерный переход можно пренебречь, так как , поскольку выше оговаривалось условие.

Таким образом, ток эмиттера. Под воздействием сил диффузии в результате перепада концентрации вдоль базы дырки продвигаются от эмиттера к коллектору. Поскольку база в транзисторе выполняется тонкой, основная часть дырок, инжектированных эмиттером, достигает коллекторного перехода, не попадая в центры рекомбинации. Эти дырки захватываются полем коллекторного перехода, смещенного в обратном направлении, так как это поле является ускоряющим для неосновных носителей — дырок в базе -типа.

Ток дырок, попавших из эмиттера в коллектор, замыкается через внешнюю цепь, источник При увеличении тока эмиттера на величину ток коллектора возрастет на Вследствие малой вероятности рекомбинации в тонкой базе коэффициент передачи тока эмиттера. Небольшая часть дырок, инжектированных эмиттером, попадает в центры рекомбинации и исчезает, рекомбинируя с электронами.

Заряд этих дырок остается в базе, и для восстановления зарядной нейтральности базы из внешней цепи за счет источника в базу поступают электроны. Поэтому ток базы представляет собой ток рекомбинации. Помимо указанных основных составляющих тока транзистора надо учесть возможность перехода неосновных носителей, возникающих в базе и коллекторе в результате генерации носителей, через коллекторный переход, к которому приложено обратное напряжение.

Этот малый ток переход дырок из базы в коллектор и электронов из коллектора в базу аналогичен обратному току перехода, он также называется обратным током коллекторного перехода или тепловым током и обозначается рис. Таким образом, полный коллекторный ток, определяемый движением всех носителей через коллекторный переход, Из закона Кирхгофа для токов и выражения 1. Преобразуем 1. Для этого из 1. Тогда Если учесть, что мал и , зависимость тока коллектора от тока базы может быть записана и в виде где — статический коэффициент передачи тока транзистора, который приводится в справочниках.

Транзистор является трехполюсником, поэтому источник входного сигнала и нагрузка могут быть подключены к нему различным образом. В наиболее распространенном включении по схеме с общим эмиттером рис.

Нагрузка включается в коллекторную цепь. Эмиттер является общей точкой для входной и выходной цепей. Изменяя малый ток базы входной ток на значение , тем самым изменяем выходной ток в соответствии с выражением 1.

При этом изменяется ток и падение напряжения на нагрузке на значение. При включении транзистора по схеме с общей базой входным током является ток эмиттера, через нагрузку протекает ток коллектора, причем , т. Изменяя малое напряжение на эмиттерном переходе, можно изменить ток в цепи источника и получить приращение напряжения на нагрузке , т.

Отсутствие усиления по току является недостатком включения с ОБ, из-за которого эта схема применяется в устройствах промышленной электроники весьма редко и в данном курсе не рассматривается. Принцип действия транзистора аналогичен, лишь направление токов, знаки носителей заряда и полярность приложенных напряжений противоположны тем, которые имеют место в рассмотренном p-n-p транзисторе.

Научная библиотека. Наш канал. При изготовлении транзистора обязательно должны быть выполнены два условия: 1 толщина базы расстояние между эмиттерным и коллекторным переходами должна быть малой по сравнению с длиной свободного пробега носителей заряда;.

И подставим это значение в 1.

Пример решения задачи 1.

By Akerman , December 18, in Школьникам и студентам. В цепь транзистора включенного по схеме с общим эмиттером, включено сопротивление нагрузки, которое изменяется по величине от Rк1до Rк2. Заданы: ток базы Iб и напряжение источника питания Ек. Используя выходные характеристики определить:.

В условиях задач характеристики транзисторов могут быть представлены как в графическом виде, так и в линеаризованном. При решении задач в.

Примеры и задачи. 1. Изобразить схемы включения транзистора ОБ для транзисторов типов р-п-р и п-р-п

Управление током и усиление сигналов в схемах полупроводниковой электроники осуществляют с помощью транзисторов. Схемные обозначения транзисторов: а — p-n-p-тип; б — n-p-n-тип Рис. Распределение токов а и потенциалов б в транзисторе p-n-p типа Биполярный транзистор представляет собой кристалл полупроводника, состоящий из трех слоев с чередующейся проводимостью и снабженный тремя выводами электродами для подключения к внешней цепи. На рис. Крайние слои называют эмиттером Э и коллектором К , между ними находится база Б. В трехслойной структуре имеются два электронно-дырочных перехода: эмиттерный переход между эмиттером и базой и коллекторный переход между базой и коллектором. В качестве исходного материала транзисторов используют германий или кремний.

Примеры решения задач

В данной статье расскажем про транзистор. Покажем схемы его подключения и расчёт транзисторного каскада с общим эмиттером. Изобретён в американцами У. Шокли, У.

На нашем сайте собрано более бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике. Не можете решить контрольную?!

Примеры и задачи. 1. Изобразить схемы включения транзистора ОБ для транзисторов типов р-п-р и п-р-п

Упражнения Расчет и исследование параметров рабочей точки в транзисторных каскадах Методические указания Транзистор характеризуется двумя семействами вольт-амперных характеристик ВАХ : входных и выходных ВАХ. Семейство входных ВАХ представляет собой зависимость тока Iв от напряжения Uвэ при различных значениях напряжения Uкэ: Ниже изложены некоторые из них. Графоаналитический метод Этот метод основан на непосредственном использовании ВАХ транзистора, представленных в графическом виде. Рассмотрим схему транзисторного каскада с ОЭ, представленную на рис.

10.4. Расчет и исследование параметров рабочей точки в транзисторных каскадах

В рабочем режиме на вход цепи, приведенной на рис. Определите значение сопротивления ограничительного резистораR ОГР параметрического стабилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне Д рис. Какое напряжениеUнеобходимо приложить к варикапу, характеристика которого приведена на рис. Биполярный транзистор БТ — полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими р- n переходами и тремя выводами. БТ представляет собой пластину полупроводника, в которой созданы три области с чередующимся типом проводимости. В зависимости от порядка их расположения различают БТ типа n-p-n и p-n-p. На рис. Ц ентральную область кристалла называют базой , две крайние — эмиттером и коллектором.

Штин, А. Н. Ш91 Электроника. Задачи: метод. рекомендации / А. Н. Штин [и др.]. 3 Определение h-параметров биполярного транзистора при включе-.

Главная Случайная страница. Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног?

По всему сайту В разделе Везде кроме раздела Search. Войти через: vk. Схемы замещения. Транзисторные усилители.

Проверьте себя, отвечая на нижеследующие контрольные вопросы: В чем заключается принцип работы биполярного транзистора и полевого транзистора?

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы – лидеры Портал между измерениями нельзя открыть. Туннель портал пространства-времени при своем возникновении имеет бесконечную 1 ставка. Правильна ли Специальная теория относительности?

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика.

Задания на биполярный транзистор — Премиум-задачи

Задания на биполярный транзистор

Определение и объяснение биполярного транзистора можно найти в разделе «Транзисторы».

1 Задача

BJT в конфигурации с эмиттером

V _CC = 10 В

В _BB = 9005

V _{V _{V _{V _{V _{V _{v _BB.}}}}}}

р _B = 1 кОм

R _C = 1,5 кОм

R _E = 5 кОм

α = 0,995

I _?

В _CE = ?

г _м = ?

Биполярный переходный транзистовый транзистовый транзистовый0014

V _CC = 10V

V _BB = 5V

V _BE = 0,7V

R _B = 100kΩ

R _C = 1kΩ

β = 200

I _C = ?

В _CE = ?

г _м = ?

Биполярный транзистор Формулы:

3 Задача
BJT в конфигурации Collector-Coupling
V _CC = 12V
V _BE = 0,7V 9005
10004 V _BE = 0,7V 9005
40004. _.. C = 3 кОм
R _E = 1 кОм
β = 200
I _C = ?
В _CE = ?
г _м = ?
Биполярный транзистор Формулы:
4 Задача
V _CC = 30V
V _BE = 900V 9000 9000. R _E = 500 Ом
R ₁ = 1 кОм
R ₂ = 4 кОм
β = 200
I 9002?
В _CE = ?
г _м = ?
α = ?
Биполярный переходный транзистовый транзистовый транзистовый = 10 В
В _BE = 0,7 В
R _C = 1 кОм
R _E = 1 кОм
R ₁ = 10 кОм
R ₂ = 5 кОм
β = 200
I _C = ?
В _CE = ?
г _м = ?
Bipolar junction transistor Formulas:
6 task
BJT in Emitter-Coupling Configuration with Potentiometric Base-Supply
V _CC = 10V
V _BE = 0,7V
R _C = 1kΩ
R _B = 200kΩ
R _E = 1kΩ
R ₁ = 10 кОм
R ₂ = 5 кОм
β = 200
I _C = ?
В _CE = ?
г _м = ?
Биполярный транзистор Формулы:
7 Задача
BJT Работа с прямым базовым током
V _CC = 15V
против _{= 0001004.}
R _C = 5 кОм
R _B = 2,86Mω
R _E = 2,5Kω
β = 200
I _C =?
В _CE = ?
г _м = ?
Биполярные переходные формулы:
8 Задача
BJT.
В _BE = 0,7 В
R _C = 5 кОм
R _B = 2,86 МОм
β = 200
I _C = ?
В _CE = ?
г _м = ?
Bipolar junction transistor Formulas:
9 task
BJT in Collector-Coupling Configuration
V _CC = 12V
В _BE = 0,7 В
R _B = 820 кОм
R _C1 = 1,6 кОм
R _C2 = 200 Ом
β = 200
I _C = ?
В _CE = ?
г _м = ?
Биполярные переходные формулы:
100014
100014
100014
100014
100014
100014
10 00014
. 0014
V _CC = 12V
V _BE = 0,7V
R _B = 820KОМ
R _C1 = 8202 9000 4000 4 R _{4 C2 _{= 20092592502 _{4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444402944402 _{C2 _. = 820 Ом}}}}
β = 200
I _C = ?
В _CE = ?
г _м = ?
Биполярный транзистор Формулы:

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ФУТУРИСКИЙ Транзисторной технологии ниже 5 нм Узел
PAVAN HERAN, AKASH VERMA и DHAVAL PARIKH, EINFOCHIPS, ARWAHIPS, AROWAN, ARWAN, AROWAR4, AROWHIPS, ARWAN, ARWAN, AROWAHIPS. началась в 1960 году с изобретения интегральной схемы. В интегральной схеме все активно-пассивные компоненты и их взаимосвязь объединены на одной кремниевой пластине, что дает многочисленные преимущества с точки зрения портативности, функциональности, мощности и производительности. Индустрия СБИС уже много десятилетий следует закону Мура, который гласит, что «количество транзисторов на кристалле удваивается примерно каждые два года». Чтобы получить преимущества транзистора в уменьшенном масштабе, производители СБИС постоянно совершенствуют структуру и материалы транзисторов, технологии производства и инструменты для проектирования ИС. Различные методы, которые до сих пор были приняты для транзисторов, включают диэлектрик с высоким значением K, металлический затвор, напряженный кремний, двойное структурирование, управление каналом с более чем одной стороны, кремний на изоляторе и многие другие методы. Некоторые из этих методов обсуждаются в «Обзорном документе по технологии CMOS, SOI и FinFET». [1]
В настоящее время потребность в Интернете вещей, автономных транспортных средствах, машинном обучении, искусственном интеллекте и интернет-трафике растет в геометрической прогрессии, что служит движущей силой для уменьшения размера транзистора ниже существующего 7-нм узла для повышения производительности. Однако есть несколько проблем, связанных с уменьшением размера транзистора.
Проблемы с субмикронной технологией
Каждый раз, когда мы уменьшаем размер транзистора, создается новый технологический узел. Мы видели такие размеры транзисторов, как 28 нм, 16 нм и т. д. Уменьшение размера транзистора обеспечивает более быстрое переключение, более высокую плотность, низкое энергопотребление, более низкую стоимость транзистора и множество других преимуществ. Технология CMOS (комплементарная металл-оксид-полупроводник) транзисторной базы IC хорошо работает до узла 28 нм. Однако эффекты короткого канала становятся неконтролируемыми, если мы уменьшим размер КМОП-транзистора ниже 28 нм. Ниже этого узла горизонтальное электрическое поле, создаваемое источником сток-исток, пытается управлять каналом. В результате затвор не может контролировать пути утечки, которые находятся далеко от затвора.
16-нм/7-нм технология транзисторов: FinFet и FD-SOI
Промышленность СБИС приняла FinFET и транзисторы SOI для 16-нм и 7-нм узлов, поскольку обе структуры способны предотвратить проблему утечки в этих узлах. Основной целью обеих структур является максимизация емкости затвор-канал и минимизация емкости сток-канал ^[1] . В обеих транзисторных структурах масштабирование толщины канала введено как новый параметр масштабирования. При уменьшении толщины канала пути, удаленные от зоны ворот, отсутствуют. Таким образом, гейты хорошо контролируют канал, что исключает эффекты короткого канала.
В транзисторе кремний-на-изоляторе (КНИ) используется скрытый оксидный слой, который изолирует корпус от подложки, показанной на РИСУНОК 1a . Благодаря слою BOX уменьшаются паразитные емкости сток-исток, что приводит к более быстрому переключению. Основная проблема с КНИ-транзистором заключается в том, что сложно изготовить тонкий кремниевый слой на пластине.
РИСУНОК 1. a) Структура FD-SOI b) Структура и канал FinFET (см. 1b ниже).
FinFET, также называемый каналом управления tri-gate, показан с трех сторон на РИСУНОК 1b . Имеется тонкий вертикальный Si-тело, похожее на спинной плавник рыбы, обернутый воротной конструкцией. Ширина русла почти в два раза больше высоты плавника. Таким образом, чтобы получить более высокую движущую силу, используется структура с несколькими ребрами. Одним из преимуществ FinFET является более высокий управляющий ток. Основной проблемой FinFET является сложный производственный процесс.
Проблемы с технологическим узлом ниже 5 нм: что дальше?
Уменьшение толщины корпуса приводит к снижению подвижности по мере увеличения рассеивания шероховатости поверхности. Поскольку FinFET представляет собой трехмерную структуру, она менее эффективна с точки зрения рассеивания тепла. Кроме того, если мы еще больше уменьшим размер транзистора FinFET, скажем, ниже 7 нм, проблема утечки снова станет доминирующей. Следовательно, необходимо учитывать многие другие проблемы, такие как самонагрев, сглаживание порога и т. д. Эти проблемы приводят к исследованиям других возможных структур транзисторов и замене существующих материалов новыми эффективными материалами.
Согласно дорожной карте ITRS (Международная технологическая дорожная карта для полупроводников), следующие технологические узлы — 5 нм, 3 нм, 2,5 нм и 1,5 нм. В промышленности и академических кругах СБИС проводится множество различных исследований и исследований в поисках потенциальных решений для работы с этими будущими технологическими узлами. Здесь мы обсуждаем некоторые многообещающие решения, такие как полевой транзистор из углеродных нанотрубок, структура транзистора GAA и составной полупроводник для технологических узлов будущего (, РИСУНОК 2, ).
РИСУНОК 2. Дорожная карта транзисторной технологии.
CNTFET – углеродные нанотрубки FET
CNT (углеродные нанотрубки) представляет новый класс полупроводниковых материалов, состоящих из одного листа атомов углерода, скрученных в трубчатую структуру. CNTFET представляет собой полевой транзистор (FET), в котором полупроводниковые УНТ используются в качестве материала канала между двумя металлическими электродами, которые ведут себя как контакты истока и стока. Здесь мы обсудим материал углеродных нанотрубок и то, как он полезен для FET на более низком технологическом узле.
УНТ представляет собой материал трубчатой формы, изготовленный из углерода и имеющий диаметры, измеряемые в нанометровом масштабе. Они имеют длинную и полую структуру и образованы листами углерода толщиной в один атом. Называется «Графен». Углеродные нанотрубки имеют разнообразную структуру, отличающуюся длиной, толщиной, спиральностью и количеством слоев. В основном они классифицируются как одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT) и многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT). Как показано на РИСУНОК 3a , можно видеть, что SWCNT состоят из одного слоя графена, тогда как MWCNT состоят из нескольких слоев графена.
РИСУНОК 3а. Однослойные и многослойные УНТ

Углеродные нанотрубки обладают превосходными свойствами в областях термической и физической стабильности, как описано ниже:
Поведение как металлических, так и полупроводниковых материалов
УНТ могут проявлять металлические и полупроводниковые свойства. Это изменение в поведении зависит от направления, в котором свернут лист графена. Он называется вектором хиральности. Этот вектор обозначается парой целых чисел (n, m), как показано на рисунке 9.0013 РИСУНОК 3b . УНТ ведет себя как металл, если «n» равно «m» или разница «n» и «m» является целым числом, кратным трем, или же она ведет себя как полупроводник. [2]
РИСУНОК 3b. Представление вектора хиральности.
Невероятная мобильность
ОУНТ имеют большой потенциал для применения в электронике из-за их способности вести себя как металл или полупроводник, симметричной проводимости и их способности проводить большие токи. Электроны и дырки имеют высокую плотность тока по длине УНТ из-за низких скоростей рассеяния вдоль оси УНТ. УНТ могут нести ток около 10 А/нм ² , в то время как стандартные металлические провода имеют пропускную способность по току всего около 10 нА/нм ² . [3]
Отличное рассеивание тепла
Управление температурным режимом является важным параметром для работы электронных устройств. Углеродные нанотрубки (УНТ) — это хорошо известные наноматериалы, обладающие превосходным рассеиванием тепла. Кроме того, они имеют меньшее влияние повышения температуры на ВАХ по сравнению с кремнием. [4]
CNT в транзисторных применениях: CNFET
Ширина запрещенной зоны углеродных нанотрубок может изменяться за счет их хиральности и диаметра, и, таким образом, углеродные нанотрубки могут вести себя как полупроводники. Полупроводниковые УНТ могут быть благоприятным кандидатом для наноразмерных транзисторных устройств в качестве материала канала, поскольку они предлагают многочисленные преимущества по сравнению с традиционными кремниевыми полевыми МОП-транзисторами. Углеродные нанотрубки проводят тепло подобно алмазу или сапфиру. Кроме того, они переключаются более надежно и потребляют гораздо меньше энергии, чем устройства на основе кремния. [5]
Кроме того, полевые транзисторы CNFETS имеют в четыре раза более высокую крутизну по сравнению с аналогом. CNT можно интегрировать с материалом High-K, который обеспечивает хороший контроль затвора над каналом. Скорость несущей CNFET в два раза выше, чем у MOSFET, из-за повышенной мобильности. Мобильность носителей CNFET N-типа и P-типа одинакова, предлагая преимущества с точки зрения одинакового размера транзистора. В КМОП размер транзистора PMOS (металл-оксид-полупроводник P-типа) примерно в 2,5 раза больше, чем транзистор NMOS (металл-оксид-полупроводник N-типа), поскольку значения подвижности различаются.
Процесс изготовления CNTFET является очень сложной задачей, поскольку требует точности и аккуратности в методологиях. Здесь мы обсуждаем методологию изготовления CNTFET с верхним затвором.
Первый шаг в этой методике начинается с размещения углеродных нанотрубок на подложке из оксида кремния. Затем отдельные трубы изолируются. Контакты истока и стока определяются и моделируются с использованием передовой литографии. Затем контактное сопротивление уменьшается за счет улучшения соединения между контактами и УНТ. Осаждение тонкого диэлектрика верхнего затвора выполняется на нанотрубке методом испарения. Наконец, чтобы завершить процесс, контакт затвора осаждается на диэлектрике затвора. [6]
РИСУНОК 4. Концепция полевого транзистора на углеродных нанотрубках.
Проблемы технологии CNTFET
План развития коммерческой технологии CNFET сопряжен с множеством проблем. Большинство из них были решены до определенного уровня, но некоторые из них еще предстоит преодолеть. Здесь мы обсудим некоторые из основных проблем CNTFET.
Контактное сопротивление
Для любой передовой транзисторной технологии увеличение контактного сопротивления из-за малых размеров транзисторов становится серьезной проблемой производительности. Производительность транзистора ухудшается, поскольку сопротивление контактов значительно увеличивается из-за уменьшения размеров транзисторов. До сих пор уменьшение размера контактов на устройстве приводило к значительному падению производительности — проблема, стоящая перед технологиями транзисторов с кремниевыми и углеродными нанотрубками. [7]
Синтез нанотрубок
Другая проблема с УНТ состоит в том, чтобы изменить его хиральность так, чтобы он вел себя как полупроводник. Синтезированные трубки имеют смесь как металлов, так и полупроводников. Но, поскольку только полупроводниковые подходят для квалификации в качестве транзистора, необходимо изобрести инженерные методики, чтобы получить значительно лучший результат при отделении металлических трубок от полупроводниковых.
Разработка нелитографического процесса для размещения миллиардов этих нанотрубок в определенном месте чипа представляет собой сложную задачу.
В настоящее время многие группы инженеров проводят исследования устройств CNTFET и их логических приложений как в промышленности, так и в университетах. В 2015 году исследователям одной из ведущих полупроводниковых компаний удалось объединить металлические контакты с нанотрубками, используя «схему тесно связанных контактов». Они достигли этого, поместив металлический контакт на концах трубки и заставив их реагировать с углеродом с образованием различных соединений. Этот метод помог им уменьшить размеры контактов до размера менее 10 нанометров без ущерба для производительности. [8]
Полевой транзистор со сквозным затвором: GAAFET
Одной из футуристических потенциальных структур транзистора является полевой транзистор со сквозным затвором. Полевые транзисторы Gate-all-around являются расширенными версиями FinFET. В GAAFET материал затвора окружает область канала с четырех сторон. В простой структуре кремниевая нанопроволока как канал обернута структурой затвора. Доказано, что вертикально расположенная структура из нескольких горизонтальных нанопроводов отлично подходит для усиления тока в заданной области. Эта концепция множества вертикально расположенных кремниевых нанопроводов с затвором показана на рисунке 9.0703 Рисунок 5 .
РИСУНОК 5. Вертикально уложенные нанопроволоки GAAFET
Помимо кремниевого материала, некоторые другие материалы, такие как InGaAs, германиевые нанопроволоки также могут использоваться для повышения мобильности.
Перед GAAFET стоит множество препятствий, связанных с изготовлением сложных затворов, нанопроводов и контактов. Одним из сложных процессов является изготовление нанопроводов из кремниевого слоя, поскольку он требует нового подхода к процессу травления.
Существует множество исследовательских лабораторий и институтов, работающих над полевыми транзисторами Gate-all-round для нижних узлов. Недавно научно-исследовательская фирма из Лёвена заявила, что они достигли превосходного электростатического контроля над каналом с помощью GAAFET на нанопроволоке диаметром менее 10 нм. В прошлом году одна из ведущих полупроводниковых компаний представила 5-нм чип, который содержит 30 миллиардов транзисторов на 50-мм ² Чип, использующий технологию многослойных нанопроводов GAAFET. Заявлено улучшение производительности на 40% по сравнению с 10-нм узлом или улучшение энергопотребления на 70% при той же производительности.
Составные полупроводники
Другим многообещающим способом уменьшения размера транзисторного узла является выбор нового материала, демонстрирующего более высокую подвижность носителей. Сложный полупроводник с ингредиентами из колонок III и V обладает более высокой подвижностью по сравнению с кремнием. Некоторыми примерами составных полупроводников являются арсенид индия-галлия (InGaAs), арсенид галлия (GaAs) и арсенид индия (InAs). Согласно различным исследованиям, интеграция составного полупроводника с FinFET и GAAFET показывает отличную производительность на нижних узлах.
Основными проблемами, связанными с составными полупроводниками, являются большие несоответствия решеток кремния и полупроводников III-V групп, что приводит к дефектам канала транзистора. Одна из фирм разработала FinFET, содержащий V-образные канавки в кремниевой подложке. Эти канавки заполнены арсенидом индия-галлия и образуют ребро транзистора. Дно траншеи заполнено фосфидом индия для уменьшения тока утечки. Было замечено, что при такой структуре траншеи дефекты заканчиваются на стенках траншеи, что позволяет уменьшить количество дефектов в канале.
Заключение
При переходе с 22-нм узла на 7-нм узел FinFET доказал свою эффективность, и его можно уменьшить до еще одного узла. Кроме того, существуют различные проблемы, такие как саморазогрев, снижение подвижности, сглаживание порога и т. д. Мы обсудили, как превосходные свойства углеродных нанотрубок в отношении подвижности, рассеивания тепла, высокой пропускной способности по току предлагают многообещающие решения для замены существующей кремниевой технологии. Поскольку стопка горизонтальных нанопроводов открыла «четвертые ворота», транзисторная структура Gate all-round также является хорошим кандидатом на замену вертикальной реберной структуры FinFET для достижения хороших электростатических свойств. Неясно, что будет дальше в дорожной карте технологий. Однако в футуристической транзисторной технологии должны быть изменения в существующем материале, структуре, процессе литографии в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне и упаковке, чтобы соответствовать закону Мура.
Ссылки
Паван Вора, Ронак Лад, «Обзорный документ по технологии CMOS, SOI и FinFET», www.design-reuse. com/articles/

П. А. Гоури Санкар, К. Удхая Кумар, «Исследование влияния хиральности на коаксиальный полевой транзистор из углеродных нанотрубок», Международная конференция по вычислительной технике, электронике и электрическим технологиям (ICCEET), 2012 г.,

Рашмита Саху, С.К. Саху, «Проектирование эффективного CNTFET с использованием оптимального количества CNT в области канала для реализации логических вентилей», Международная конференция по системам, архитектуре, технологиям и приложениям СБИС (СБИС-SATA), 2015 г.

Yijian Ouyang и Jing Guo, «Рассеивание тепла в транзисторах из углеродных нанотрубок», Appl. физ. лат. 89, 183122 (2006)

Филип Г. Коллинз и Фаедон Авурис, «Нанотрубки для электроники», Scientific American 283, 62 – 69 (2000)

Винд, С. Дж.; Аппенцеллер, Дж.; Мартель, Р. ; Дерике, В.; Авурис, доктор философии (2002). «Вертикальное масштабирование полевых транзисторов из углеродных нанотрубок с использованием электродов с верхним затвором», Письма по прикладной физике. 80 (20): 3817. Бибкод: 2002ApPhL..80.3817W.

Аарон Д. Франклин, Уилфрид Хенш, «Определение и решение проблемы контактного сопротивления в масштабированных транзисторах из углеродных нанотрубок», 72-я конференция по исследованию устройств

IBM, «Исследовательский прорыв IBM прокладывает путь к посткремниевому будущему с помощью электроники на углеродных нанотрубках», https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/47767.wss

Об авторах:

ПАВАН ВОРА работает инженером по физическому проектированию ASIC, Акаш Верма работает инженером-стажером ASIC, а Дхавал Парикх работает техническим менеджером в eInfochips, компании Arrow.
[PDF] Использование ролей транзисторов при обучении интегральным схемам CMOS
Идентификатор корпуса: 28139951
title={Использование ролей транзисторов при обучении интегральным схемам CMOS}, автор={Г. Клирос и Антониос С. Андреатос}, год = {2006} }
Г. Клирос, А. Андреатос
Опубликовано в 2006 г.
Инженерное дело
Анализ и проектирование интегральных схем КМОП — это быстро развивающаяся область, которая имеет дело со многими передовыми технологиями и трудным навыком для многих студентов в комплексном первом курсе Микроэлектроника. Нужны новые методы и приемы, помогающие новичкам учиться. В этой статье используется концепция роли транзистора и определяются общие роли отдельных КМОП-транзисторов. Были использованы типовые схемные и блочные символы, а также определены некоторые новые символы. Роли транзисторов эксперт по захвату…
wseas.us
Внедрение ролей транзисторов для облегчения анализа и синтеза аналоговых интегральных схем
Результаты моделирования доказывают, что библиотека ролей транзисторов BB работает должным образом, облегчая анализ схем, что позволяет учащимся синтезировать и моделировать сложные аналоговые схемы легче.
Решение схем с помощью графов множественных преобразований
Богумил Бртник
Математика
2010
В статье рассматривается решение электронных схем методом графов преобразования. Как описано, формула Мейсона для расчета результата может быть опущена в отдельных случаях, и… аналоговой интегральной схемы, получают топологию и воздействуют на значение каждого параметра системы, обеспечивая наилучшую производительность. Однако…
Решающие схемы конденсаторов с помощью полных графических методов
Bohumil Brtnik
Engineering
, показывающие 1-10 из 14 СПИСАМИ
. и дизайн является трудным навыком для многих студентов. Нужны новые методы и приемы, помогающие новичкам учиться. В этой статье вводится понятие роли транзистора и…
Принципы электронных схем
С. Бернс, П. Бонд
Информатика
1987
Эта книга преследует три основные цели: описать модели устройств для диодов, биполярных переходных транзисторов и транзисторов. ; применять эти модели устройств в самых разнообразных реалистичных примерах; и интегрировать использование SPICE в качестве мощного инструмента проектирования для анализа цепей.
Макроэлектроника: путь к обучению в области электроники и приборостроения
Задачи курса электроники теперь сосредоточены на том, чтобы дать учащимся инструменты, необходимые им для создания полезных электронных инструментов, состоящих из функциональных подсистем, и для достижения этой цели в начале курса дается дизайн-проект.
Переключаемый операционный усилитель: подход к реализации полностью КМОП-схем с переключаемым конденсатором при очень низком напряжении питания Работа в очень низком диапазоне напряжения питания (от 1 В до 2 В) становится все более важной в настоящее время. Наиболее точные схемы фильтров разработаны в…
Проектирование аналоговых схем КМОП
P. Allen, D. Holberg
Инженерное дело
1987
Проектирование МОП-операционных усилителей – обзор методов разработки операционных усилителей
и технология NMOS на уровне обучения. Основное внимание уделяется КМОП-усилителям из-за…
MOSVIEW: графический инструмент для проектирования аналоговых МОП-транзисторов
Представлен MOSVIEW, графический инструмент для проектирования аналоговых МОП-схем на уровне транзисторов, который позволяет учащимся визуализировать и исследовать пространство проектирования в порядок размера и смещения транзистора для заданного набора спецификаций.