13242

Дослідження біполярного транзистора

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторна робота № 4 Тема: Дослідження біполярного транзистора Мета: 1. Дослідження залежності струму колектора від струму бази і напруги базаемітер. Аналіз залежності коефіцієнта підсилення по постійному струмі від струму колектора. 3. Дослідження р...

Украинкский

2013-05-11

358.5 KB

16 чел.

Лабораторна робота № 4

Тема: Дослідження біполярного транзистора

Мета: 1.  Дослідження залежності струму колектора від струму бази і напруги база-емітер.

  1.  Аналіз залежності коефіцієнта підсилення по постійному струмі від струму колектора.

3.  Дослідження роботи біполярного транзистора в режимі відсічки.

  1.  Одержання вхідних і вихідних характеристик транзистора.
  2.  Визначення коефіцієнта передачі за змінним струмом.
  3.  Дослідження динамічного вхідного опору транзистора.

Прилади й елементи

Біполярний транзистор 2N3904

Джерела постійної ЕРС

Джерела змінної ЕРС

Амперметри

Вольтметри

Осцилограф

Діод

Резистори

Теоретичні відомості

Досліджувана схема показана на рис. 4.1. Статичний коефіцієнт передачі струму визначається як відношення струму колектора ІК до струму бази ІБ:

DC = ІК / ІБ

Коефіцієнт передачі струму АС визначається відношенням приросту ІК колекторного струму до викликаючого його приросту ІБ базового струму:

АС = ІК / ІБ

Диференціальний вхідний опір rвх транзистора в схемі з загальним емітером (ЗЕ) визначається при фіксованому значенні напруги колектор-емітер. Він може бути знайдений як відношення приросту напруги база-емітер до викликаного ним приросту Іб струму бази:

rвх = UБЕ / Іб = (UБЕ2 - UБЕ1) / (Іб 2 - Іб1) 

Диференціальний вхідний опір гвх транзистора в схемі з ЗЕ через параметри транзистора визначається наступним виразом:                          

rвх = rБ + ас  rе,

де rБ - розподілений опір базової області напівпровідника,

rЕ - диференціальний опір переходу база-емітер, що визначається з виразу:

rЕ = 25/IЕ, де IЕ - постійний струм емітера в міліамперах.

Перший доданок rБ у виразі набагато менший ніж другий, тому ним можна знехтувати:

rвх = ас  rе

Диференціальний опір rЕ переходу база-емітер для біполярного транзистора можна порівняти з диференціальним вхідним опором гВхЕБ транзистора в схемі з загальною базою, що визначається при фіксованому значенні напруги база-колектор. Він може бути обчислений як відношення приросту UБЕ до викликаного ним приросту ІЕ струму емітера:

rВхЕБ = UБЕ / ІЕ = (UБЕ2 - UБЕ1) / (ІЕ 2 ІЕ1) 

Через параметри транзистора цей опір визначається виразом:

rВхЕБ = rБ / АС + rЕ

Першим доданком у виразі можна знехтувати, тому можна вважати, що диференціальний опір переходу база-емітер приблизно дорівнює:         

  rВхЕБ = rЕ

Рис 4.1 (файл c10_001)

Хід роботи

1. Визначення статичного коефіцієнта передачі струму транзистора.

   а) Зберіть та ввімкніть схему, зображену на рис.4.1. Запишіть результати виміру струму колектора, струму бази та напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів". За отриманими результатами підрахуйте статичний коефіцієнт передачі транзистора DC. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

   б) Змініть номінал джерела ЭРС ЕБ до 2.68 В. Ввімкніть схему. Запишіть результати виміру струму колектора, струму бази і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів". За отриманими результатами підрахуйте коефіцієнт DC.

   в) Змініть номінал джерела ЭРС ЕБ до 5 В. Ввімкніть схему. Запишіть результати виміру струму колектора, струму бази і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".  За отриманими результатами підрахуйте статичний коефіцієнт передачі транзистора DC. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів". Потім встановіть номінал Ек рівним 10 В.

2. Вимірювання зворотного струму колектора.

У схемі рис. 4.1 змініть номінал джерела ЭРС ЕБ до 0 В. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірювання струму колектора для даних значень струму бази і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

Рис.4.2 (файл с10_002)

3. Одержання вихідної характеристики транзистора в схемі з ЗЕ.

 а) У схемі рис. 4.1 проведіть вимірювання струму колектора Ік для кожного значення ЕК і ЕБ та        заповніть таблицю 4.1 у розділі "Результати експериментів". За даними таблиці побудуйте графік залежності ІК від Ек.

 6) Зберіть та ввімкніть схему, зображену на рис. 4.2. Замалюйте осцилограму вихідної характеристики, дотримуючись масштабу. Повторіть виміри для кожного значення ЕБ з таблиці 4.1. Осцилограми вихідних характеристик для різних струмів бази замалюйте на одному графіку.

   в)  За вихідною характеристикою знайдіть коефіцієнт передачі струму АС при зміні базового струму з 10 μА до 30 μА, Ек = 10 В. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

4. Одержання вхідної характеристики транзистора в схемі з ЗЕ.

Рис.4.3 (файл с10_003)

   а)   У схемі рис. 4.1 встановіть значення напруги джерела ЕК рівним 10 В та проведіть виміри струму бази ІБ, напруги база-емітер UБЕ, струму емітера IЕ для різних значень напруги джерела ЕБ відповідно до таблиці 4.2 у розділі "Результати експериментів". Зверніть увагу, що колекторний струм приблизно дорівнює струмові в ланцюзі емітера.

   б)   За даними таблиці 4.2 побудуйте графік залежності струму бази від напруги база-емітер.

   в) Зберіть схему, зображену на рис.4.3. Ввімкніть схему. Замалюйте вхідну характеристику транзистора, дотримуючись масштабу.

   г)  За вхідною характеристикою знайдіть опір rВХ при зміні базового струму з 10 μА до 30 μА.  Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

5. Одержання вхідної характеристики транзистора в схемі з загальною базою.

   а)   За даними таблиці 4.2, отриманими в п.4, побудуйте графік залежності струму емітера від напруги база-емітер.

   б) Зберіть та ввімкніть схему, зображену на рис.4.4. Замалюйте осцилограму отриманої характеристики.

Рис.4.4 (файл с10_004)

   в) За отриманою характеристикою знайдіть опір rЕ при зміні базового струму з 10 μА до 30 μА.                Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

   г) Знайдіть опір rЕ за формулою rЕ = 25 мв / IЕ, використовуючи значення IЕ з таблиці 4.2 при  

IБ = 20 μА. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

Результати експериментів

  1.  Визначення коефіцієнтів передачі транзистора по постійному струму

   а) Встановіть: напругу джерела ЕРС ЕБ=5,7 В.

        Виміряйте: струм бази транзистора IБ,  струм колектора транзистора IК, напругу колектор емітер UКЕ. Обчисліть: статичний коефіцієнт передачі βDC.

   б) Встановіть: напругу джерела ЕРС ЕБ=2,68 В.

        Виміряйте: струм бази транзистора IБ,  струм колектора транзистора IК, напругу колектор-емітер UКЕ. Обчисліть: статичний коефіцієнт передачі βDC.

   в)  Встановіть: напругу джерела ЕРС ЕБ=5 В.

        Виміряйте: струм бази транзистора IБ,  струм колектора транзистора IК, напругу колектор-емітер UКЕ. Обчисліть: статичний коефіцієнт передачі βDC.

             

  1.  Вимірювання зворотного струму колектора

        Зворотний струм колектора IКЗ :

             Струм бази транзистора IБ :

             Напруга колектор-емітер U:

3. Одержання вихідної характеристики транзистора в схемі з ЗЕ

   Графік вихідної характеристики транзистора

                        . . .

Таблиця 4.1

Ек (В)

ЕБ(В)

ІБ(мкА)

0,1

0,5

1

5

10

20

1,66

2,68

3,68

4,68

5,7

   Осцилограми вхідних характеристик транзистора для різних струмів бази:

    Розрахунок за результатами вимірів коефіцієнта передачі струму βАС :               

 

4. Одержання вхідної характеристики транзистора в схемі з ЗЕ

   Графік залежності струму бази від напруги база-емітер

       . . .

Таблиця 4.2

ЕБ(В)

ІБ(мкА)

UБЕ(мВ)

ІК(мА)

1,66

2,68

3,68

4,68

5,7

  

Осцилограма вхідної характеристики транзистора:

Опір rВХ      (розрахунок за результатами вимірів):              (розрахунок)

5. Одержання вхідної характеристики транзистора в схемі з ЗБ

   Графік залежності струму емітера від напруги база-емітер

                                               . . .

   Осцилограма вхідної характеристики транзистора в схемі з ЗБ:

Опір rЕ                   (розрахунок за результатами вимірів):          (розрахунок)

Контрольні запитання

  1.  Від чого залежить струм колектора транзистора?
  2.  Чи залежить коефіцієнт βDC від струму колектора? Якщо так, то в якій мірі? Обґрунтуйте відповідь.
  3.  Що таке струми „утечки”(рос.) транзистора в режимі відсічки?

Що можна сказати по вихідних характеристиках про залежність струму колектора від
струму бази і напруги колектор-емітер?

Що можна сказати по вхідній характеристиці про відмінність між базо-емітерним
переходом і діодом, зміщеним в прямому напрямку?

  1.   Чи однакові значення rВХ в будь-якій точці вхідної характеристики?
  2.   Чи однакові значення rЕ при будь-якому значенні струму емітера?
  3.  Як відрізняється практичне значення опору rЕ від обчисленого за формулою?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20547. Задача с вазами 30.5 KB
  В вазах первого типа их количество равно 700 вложено по 6 красных и по 4 черных шара. В вазах второго типа их 300 вложено по 3 красных и по 7 черных шара. Если перед испытуемым находится ваза первого типа и он угадает это то он получит 350 если не угадает то он проиграет 50. Если перед ним ваза второго типа и он угадает это то он получит 500 если не угадает его проигрыш составит 100.
20548. Понятие оптимизации. Постановка задачи оптимизации. Примеры 98 KB
  Методы оптимизации находят широкое применение при решении задач управления сложными техническими системами широко применяются в космонавтике машиностроении и других отраслях промышленности существующие методы управления и построения систем управления в основном решают одномерные задачи и нашли широкое применение при исследовании устойчивости систем описываемых линейными уравнениями с постоянными коэффициентами и т. Основу современной теории управления составляют математическое описание объекта или системы. Вектор Управления u как и фазовый...
20549. Необходимые условия экстремума функций одной и нескольких переменных 58 KB
  Рассмотрим функцию fx она задана на интервале [x1x2] и в точке x0 достигает максимума это означает что в окрестности этой точке значение этой функции будут меньше чем в точке x0 т. приращение функции: для любых стремящихся к 0 В точке x фция fx достигает минимума и во всех ближайших точках значение функции будет больше чем в точке x и приращение функции здесь будет для всех В точках экстремума функции касательная параллельная оси Х и ее угловой коэффициент равен 0 т. Составить первую производную от функции2. исследовать...
20550. Линейное программирование, Постановка задачи 25 KB
  Значительное число плановых производственных задач содержит критерий оптимальности в виде линейной функции независимых переменных. Критерий оптимальности в данном случае записывается в виде некоторой линейной формы. На переменную xj накладываются ограничения различного вида имеющую форму равенств и неравенств Совокупность независимых переменных xj Обеспечивающий минимум или максимум линейной формы F и удовлетворяющий приведенным соотношениям и составляет предмет линейного программирования.
20551. Симплексный метод решения задач линейного программирования 102.5 KB
  Запишем систему уравнений 5 в векторной форме: 6 где Aj B вектор a элемент матрицы 1. Таким образом нулевые значения переменных удовлетворяют6 Векторы Аjj=n1nmможет служить базисом в mмерном пространстве. Любой небазисный вектор можно разложить по векторам базиса. Разложим некий небазисный вектор Ak по векторам базиса: Умножим 8 на положительную константу и вычтем 8 из 7 произвольная величина ее можно выбрать настолько малой что независимо от значения выражение в скобках будет всегда больше нуля так как 0...
20552. Нелинейное программирование. Постановка задачи. Представление целевой функции и ограничений линиями уровня. Пример 32 KB
  Представление целевой функции и ограничений линиями уровня. Задачи нелинейного программирования формируются следующим образом требуется найти значения вектора х удовлетворяющего равенству 1 или неравенству2 и обеспечивающих максимум или минимум целевой функции fx. Найдем минимум целевой функции f0x1x2=x1x2 стремиться к минимуму. лежит внутри квадрата а значения целевой функции в этой точке минимальны.
20553. Безградиентные методы детерминированного поиска. Метод поиска экстремума методом локализации экстремума 27 KB
  Они основаны на сравнении самих значений целевой функции. Если значение целевой функции в следующем шаге потока чем в предыдущем то шаг считается удачным если наоборот то не удачным и выбирается следующий шаг который дал бы удачный результат. Прежде чем рассмотреть многомерные задачи поиска рассмотрим методы поиска экстремума функции одной переменной. Метод локализации экстремума функции.
20554. Условный экстремум функции. Постановка задачи. Вывод функции Лагранжа 120 KB
  Переменные целевой функции f0xmin 1 Где x nмерный вектор независимых переменных: x=x1x2xn могут быть наложены ограничения различного вида Ограничения в форме равенства 2 называется уравнениями связи. Рассмотрим задачу о минимуме f0x при наличии уравнения связи fx=0. Уравнение связи на плоскости представляются в виде линий пересечения. она лежит на линии fx=0 удовлетворяет уравнению связи и расположена ближе всех к точке x где x точка минимума целевой функции.
20555. Метод сканирования 32.5 KB
  Метод сканирования заключается в последовательном просмотре значений критерия оптимальности в ряде точек принадлежащих области изменения независимых переменных и нахождения среди этих точек такой в которой критерий оптимальности имеет минимальное максимальное значение. Точность метода естественно определяется тем насколько густо располагаются выбранные точки в допустимой области изменения независимых переменных. Основным достоинством этого метода является то что при его использовании с достаточно малым шагом изменения по каждой из...