20928

ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для зняття вхідних статичних характеристик транзистора необхідно: а включити тумблери B1 ВЗ В4 В6 В9 B11 вимкнути тумблери В2 В5; тумблер В12 поставити в положення ; б за допомогою ручки РЕГ. Для зняття вихідних статичних характеристик транзистора потрібно: а встановити необхідне значення базового струму регулятором РЕГ.2; б змінюючи напругу Uке через інтервали вказані викладачем вимірювати значення колекторного струму транзистора міліамперметром СТРУМ Iк .

Украинкский

2013-08-01

378 KB

9 чел.

Лабораторна робота  № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Мета роботи - вивчити особливості роботи біполярного транзистора,  виконати дослідження статичних характеристик, експериментально

визначити його основні параметри.

Вказівки до виконання роботи

1. Для зняття вхідних статичних характеристик транзистора необхідно:

а) включити тумблери B1, ВЗ, В4, В6, В9, B11, вимкнути тумблери В2, В5; тумблер В12 поставити в положення    ;

б) за допомогою ручки "РЕГ. НАПРУГИ  Ек " встановити необхідне значення напруги Uкэ, вказане викладачем;

в) змінюючи напругу Uбе за допомогою ручки "РЕГ. НАПРУГИ Uвх," вимірювати значення базового струму мікроамперметром "СТРУМ Iвх".

2. Для зняття вихідних статичних характеристик транзистора потрібно:

а) встановити необхідне значення базового струму регулятором "РЕГ. НАПРУГИ Uвх ", вказане в табл.3.2;

б) змінюючи напругу Uке через інтервали, вказані викладачем, вимірювати значення колекторного струму транзистора міліамперметром "СТРУМ ".

Порядок виконання роботи

     I. Зібрати схему дослідження транзистора (рис.3.1).

     Рис.3.1.

2. . Включити стенд за допомогою тумблера „ МЕРЕЖА „ , при цьому повинна спалахнути лампочка сигналізації.

3. Зняти вхідні статичні характеристики транзистора  при для трьох фіксованих значень Uке за узгодженням з викладачем. Одержані результати занести в табл. 3.I.

          Таблиця 3.1

Uке=0,В

Iб,  мкА

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

 Uбе,  мВ

Uке =

Iб,  мкА

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

 Uбе,  мВ

Uке =

Iб,  мкА

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Uбе,  мВ

4. Зняти вихідні статичні характеристики транзистора  при  для трьох фіксованих значень Iб, вказаних  викладачем. Одержані результати занести в табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Iб =

мкА

Iк,  мА

Uке,  В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Iб =

мкА

Iк,  мА

Uке,  В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Iб =

мкА

Iк,  мА

Uке,  В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

5. Після закінчення роботи поставити ручки регуляторів напруги в крайнє ліве положення і вимкнути стенд

6. Побудувати статичні характеристики транзистора.

7. Для вказаних викладачем крапок на статичних характеристиках транзистора визначити коефіцієнт посилення по струму β і вхідний опір Rвх.

8. Зробити висновки за наслідками досліджень.

Короткі теоретичні відомості

Біполярний транзистор - це напівпровідниковий прилад, що складається з трьох областей,  в яких тип провідності чергується, призначений для посилення потужності.

Термін "біполярний" характеризує наявність в транзисторі двох типів носіїв зарядів: дірок і електронів. Транзистор містить три зони. Середню область називають базою, крайні - емітером і колектором. База є електродом, за допомогою якого можна регулювати струм через транзистор і, управляючи потужністю зовнішнього джерела напруги, усилювати електричні сигнали. Існує термінологія, відповідно до якої емітером називають область транзистора, що служить для інжекції носіїв заряду в базу. Колектором називається область, призначена для екстракції носіїв заряду з бази, а базою є область, в яку інжектуются емітером неосновні для цієї області носії заряду. Залежно від чергування провідності в областях ( n і р ) розрізняють транзистори р-п-р і п-р-п типів. Принцип роботи цих двох типів транзисторів аналогічний.

Якщо напругу в ланцюзі емітера змінювати в часі, то по цьому ж закону змінюватимуться всі струми транзистора, а отже, і напруга на опорі в ланцюзі колектора. Потужність вихідного сигналу може у багато разів перевищувати потужність вхідного.

Для величин, що відносяться до бази, емітера і колектора, застосовують як індекси букви «б», «е» і «к». Струми в ланцюгах бази, емітера і колектора  позначають відповідно iб, iе, iк. Напруги між електродами позначають подвійними індексами: uбе, uкб, uке .  

Для оцінки роботи транзистора в тій або іншій схемі використовуються, так звані, характеристичні параметри, що відображають залежність зміни  струмів і напруг на вході і виході схеми. До основних характеристичних параметрів транзистора відносяться:

вхідний опір:

;

вихідний опір:

    коефіцієнт посилення по струму:

 коефіцієнт посилення по напрузі:

 коефіцієнт посилення по потужності:

Значення характеристичних параметрів залежать від схеми включення транзистора. Існує три схеми включення транзисторів: із спільною базою (ОБ), із спільним емітером (ОЕ) і із спільним колектором (ОК).

Для вказаних схем включення транзисторів характеристичні параметри в значній мірі відрізняються.

Схеми „ ОБ” , представлені на рис.3.2. для р-n-p (рис.3.2.,а)  і n-p-n  (рис.3.2,б) забезпечують велике підсилення  напруги і потужності, але мають коефіцієнт підсилення  струму менший за одиниц. Вхідний опір Rвх в таких схемах дуже малий, а вихідний Rвих - великий.

а)           б)

Рис.3.2.

У даних схемах:

,

де  - коефіцієнт передачі струму емітера;

- відповідно струм колектора і струм емітера;         Схеми  ОЕ” (рис.3.3.,а,б) забезпечують велике посилення  струму, напруги і потужності.

    а)          б)

     Рис.3.3.

При цьому Rвх відносно невеликий і залежить від опору навантаження,  а Rвих достатньо великий.

,

де  - динамічний коефіцієнт передачі струму бази.

  

 Схеми „ ОК”  (рис.3.4.,а,б) забезпечують посилення  струму і потужності, але коефіцієнт посилення  напруги  в таких схемах менший за одиницю.

 

а)                  б)

    Рис.3.4.

Вхідний опір в таких схемах дуже великий, а вихідний опір Rвих малий.

.

Для аналізу електричних кіл, які містять транзистори, використовуються різні еквівалентні схеми. Найпоширенішою є еквівалентна схема біполярного транзистора в h – параметрах, яка відображає залежність вихідного струму і вхідної напруги від його вхідного струму і вихідної напруги . Дана залежність визначається системою рівнянь:

Дана система рівнянь може бути конкретизована залежно від схеми включення. Так для n-p-n транзистора, включеного по схемі „ ОЕ”, одержуємо:

Коефіцієнти, представлені в даному рівнянні визначаються експериментально за допомогою дослідів короткого замикання на виході і зворотнього холостого ходу на вході транзистора. При короткому замиканні  одержуємо:

вхідний опір h11 э

,

значення якого знаходиться в межах від сотень Ом до декількох кОм,

і коефіцієнт посилення струму  h21 Е:

,

величина якого знаходиться в межах від декількох десятків  до декількох сотень Ом.

При зворотному холостому ходу  коефіцієнт зворотного зв'язку :

а вихідна провідність h22 Е:

рівна звичайно десятим і навіть сотим часткам мілісименса.

Для кожного транзистора можуть бути одержані сімейства статичних вихідних і вхідних характеристик.

Вихідні характеристики транзистора при  показані на рис.3.5,а.

Вхідні характеристики транзистора, включеного по схемі   „ОЕ” (рис. 3.5,б)  є характеристиками діода в прямому напрямі. При збільшенні Uкэ    ці характеристики зміщуються управо. Для наближеного обчислення коефіцієнта посилення по струму β для  деякої точці М характеристики,  необхідно в околиці цієї точки виділити ще дві точки (наприклад, С і D), для яких відомізначення колекторного і базового струмів. Тоді величина  β визначається як:     

  а)                                             б)

Рис.3.5.

Так само визначається наближене значення вхідного опору транзистора Rвх  по його вхідних характеристиках. Вибравши в околиці точки N, в якій визначається величина Rвх,  деякі крапки (наприклад, А і В), для яких відомі значення напруги Uвх   і струму Iб, одержуємо:

Контрольні питання

1. Поясніть роботу транзистора типу р-n-p і  n-p-n .

2. Назвіть схеми включення транзистора.

3. Особливості схеми із спільним емітером і спільним колектором.

4. Що таке вихідна характеристика транзистора?

5. Що таке вхідна характеристика в схемі із спільним емітером?

6. Поясніть процес посилення по струму в схемі із спільним емітером.

7. Як впливає струм бази на вихідну характеристику?

8. Визначте вхідний опір і коефіцієнт посилення струму по характеристиках транзистора.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19513. Статическое идеальное звено 6.88 MB
  Статическое идеальное звено. Идеальное статическое звено: Усилительное или пропорциональное Эго уравнение и в статике и в динамике имеет вид: Таким образом сигнал усилительного звена в любой момент времени равен входному сигналу умноженного на постоянный коэффиц...
19514. Идеальное интегрирующие звено 1.27 MB
  Идеальное интегрирующие звено. Уравнение такого звена: Выходной сигнал интегрирующего звена равного интегралу по времени выходного сигнала умноженное на постоянный коэффициент. Пример интегрирующего звеньев является различные счетчики суммирующие...
19515. Параллельное соединение звеньев 1.83 MB
  Параллельное соединение звеньев При параллельном соединении звеньев входа сигналы всех звеньев одинаков и равны входу системы. Общий вид равен сумме выходных сигналов всех звеньев. эквивалентная периодическая функция Таким образом передаточная...
19516. Идеальное дифференцирующее звено 2.23 MB
  Идеальное дифференцирующее звено. 1. Идеальное дифференцирующие звено То есть координата пропорциональна скорости изменения входной. Параметр который называется постоянной дифференцирования измеряется в секундах Отсюда найдем передаточную функцию и поле со...
19517. Правило преобразования структурных схем 8.16 MB
  Правило преобразования структурных схем. Предположим есть объект В исходном схеме имеется 1 входной сигнал х и 2вых сигнала и . Необходимо перенести узел через звено. Простой перенос приведет к схеме показанный рис б. очевидно что эта схема не соответствует исходно
19518. Понятие устойчивости 2.43 MB
  Понятие устойчивости. Устойчивость – это свойство системы возвращается в исходный установившийся режим после выхода из него в результате какоголибо внешнего воздействия. Различают три типа систем. 1 устойчивый эта система в которой будущей выведен из состояни...
19519. Критерий устойчивости Раусса–Гурвица 91.5 KB
  Критерий устойчивости Раусса–Гурвица. Пусть система описывается дифференциальным уравнением Nго порядка нумерация коэффициентов здесь проводится в обратном порядке по сравнению со стандартным дифференциальным уравнением Составим из коэффициентов этого уравнени...
19520. Критерий Михайлова 2.27 MB
  Критерий Михайлова Как и в случае алгоритм критерия критерий Михайлова применяется тогда когда известно дифференциальное уравнение . Для анализа устойчивости системы предлагается использовать характеристический комплекс б который определяется из характеристическо...
19521. Амплитудно фазовый критерий Найквиста 3.26 MB
  Амплитудно фазовый критерий Найквиста. АФ критерий Найквиста позволяет оценить устойчивость системы с отрицательной обратной связью то есть замкнутый по найденной экспериментальной или из передаточной функции АФХ разомкнутой системы. Рассмотрим замкнутый контур....