 |
Схема включения транзистора с общим эмиттером
|
|
|
|
Для измерения статических ВАХ БТ в схеме с ОЭ используется схема на рис.12. Входными характеристиками транзистора при включении с ОЭ являются зависимости тока базы or напряжения между базой и эмиттером при постоянных напряжениях на коллекторе: Iб=f(Uбэ) при Uкэ=const (в лабораторной работе Uкэ =0,5, 10 В), рис.5-а. Выходные характеристики БТ в схеме с ОЭ представляют собой зависимости тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при неизменных значениях тока базы: Iк=f(Uкэ), при Iб=const (в лабораторной работе Iб =50; 100; 200; 300; 400; 500 мкА), рис.5-б.
Для измерения входных ВАХ используются:
G1(ГT) - генератор тока стенда;
G2(ГН2) - генератор напряжения стенда;
РА1(Iб) – АВМ2 на пределе "0,5 мА " (или ИП в режиме "ГТ 1 мА");
PV1(Uбэ) – АВО на пределах измерения "0,5 В" и "0,1В";
РА2(Iк) - не испопользуют, а гнезда Х7 и Х8 закорачивают;
PV2(Uкэ) - измеритель выхода ИВ при положении переключателя "ГН2 25В".
При измерении входной характеристики при Uкэ=0 генератор напряжея G2 не подключают, а гнезда X11 и Х12 закорачивают.
Для измерения выходных ВАХ используются:
G1(ГT) - генератор тока стенда;
G2 - генератор напряжения стенда (ГН2) при Uкэ = 2, 1, 6, 8, 10 В и (ГН1) при Uкэ = 0,2; 0,4; 0,6; 1; 1,5 В;
РА1(Iб) - АВМ2 на пределах измерения "10 мА", "5 мА", "1 мA", "0,5 мA";
PV1(Uбэ) - не используется;
РА2(Iк) – ABM1 на пределах измерения " 50 мA", "10 мА", "5 мА", "1 мА", "0,5 мА";
PV2(Uкэ) - ИВ стенда, подключаемый к выходу ГН2 или ГН.
Полученные результаты заносятся в таблицы 5 и 6 для входных и выходных ВАХ, соответственно.
Таблица 5
| Ток базы Iб, мкА | |||||||
| Напряжение база - эмиттер Uэб, В при напряжении коллектор - эмиттер Uкэ, В | |||||||
Таблица 6
|
|
|
| Напряжение коллектор - эмиттер Uкэ, В | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 1,5 | |||||||
| Ток коллектора Iк, мА при токе базы Iб, мкА | |||||||||||
Пользуясь данными табл.5 и 6, построить сходные Iб(Uбэ) и выходные Iк(Uкэ) ВАХ для схемы с ОЭ. Нанести на эти графики усредненные ВАХ исследуемого транзистора, используя для этого справочные пособия, и рассчитанную гиперболу предельной рассеиваемой мощности.
При усилении малых сигналов БТ, включенный по схеме с ОЭ, можно представить в виде линейного четырехполюсника, рис.10-б. входные и выходные электрические величины которого связаны уравнениями:
Дифференциальные h-параметры для схемы с ОЭ рассчитываются по формулам, полученным из выше приведенных уравнений:
Для расчета 
используется входная ВАХ, рис.13-а, проходящая через рабочую точку N (
, 
). Через точку N проводится касательная к характеристике и строится треугольник BCD. Тогда, согласно выражению для , расчетное соотношение будет:
Для определения 
, выбираются две входные ВАХ, измеренные при различных выходных напряжениях (
), рис. 13-б, и через точку проводится линия 
, соответствующая холостому ходу по переменному току на входе транзистора. Точки пересечения этой линии и ВАХ проецируют на ось 
, определяют 
и рассчитывают по известной формуле.
Для нахождения 
семейства выходных ВАХ пересекают линией 
, рис.13-в, что соответствует короткому замыканию по переменному току на выходе транзистора. Задаваясь приращением 
в окрестности рабочей точки N, графически определяем 
и по известной формуле находим .
|
|
|
Для определения 
выбирают из семейства выходных ВАХ характеристику, измеренную при 
. Задаваясь приращением 
пределах линейного пологого участка ВАХ, графически находится соответствующее приращение тока в рассчитывается , рис.13-г.
В качестве исходных параметров рабочей точки БТ в схеме с ОЭ предлагается использовать =5В и 
200mkA. Остальные параметры рабочей точки должны быть измерены.
Значения h-параметров для схем включения с ОБ и ОЭ занести в таблицу 7 и провести сравнительный анализ величин одноименных параметров.
Таблица 7
| Схема включения БТ | Параметр | |||
| 
| 
| 
| |
| ОБ | ||||
| ОЭ (активный режим) | ||||
| ОЭ (насыщение) | ||||
| ОЭ (отсечка) |
По ВАХ транзистора в схеме с ОЭ оценить значения h-параметров в режимах насыщения и отсечки, занести в таблицу 5 и провести сравнительный анализ с аналогичными параметрами для активного режима.
Домашнее задание
1. Изучить устройство и принцип действия биполярного транзисторе Ознакомиться с вольтамперными характеристиками для различных схем включения БТ и методикой их измерения на лабораторном стенде
2. Уяснить особенности каждой из эквивалентных схем транзистора формализованной, физической и Эберса-Молла. Обратить внимание на физический смысл, размерность и возможность экспериментального определения параметров перечисленных схем. Дать оценку возможности использования каждой из эквивалентных схем для анализа режимов БТ: активного, насыщения, отсечки, инверсного. Выписать (или вывести) аналитические соотношения между параметрами каждой из эквивалентных схем при изменении схемы включения транзистора. Привести выражения, позволяющие выразить параметры физической схемы замещения через h-параметры и наоборот.
3. Освоить систему основных параметров БТ, условные обозначения, классификацию, маркировку и особенности применения транзисторов.
4. Используя справочную литературу, построить ВАХ и выписать числовые значения основных параметров исследуемого транзистора (КТ315 или КТ361). Определить диапазоны изменения токов и напряжений, в которых будут исследоваться ВАХ с учетом коэффициентов запаса (К =К =К <0,5...0,8). Рассчитать шаг изменения тока (входные ВАХ) и напряжений (выходные ВАХ) из расчета, что каждая ветвь экспериментальной ВАХ должна иметь не менее десяти измеренных точек. Нанести на выходные ВАХ гиперболу предельно допустимой рассеиваемой на коллекторном переходе мощности, предельно допустимые значения выходных тока и напряжения. Построить таблицы для экспериментальных результатов.
|
|
|
5. Изучить методику экспериментального снятия статических ВАХ при включении биполярного транзистора по схеме с ОЭ и ОБ, а также - определения по ВАХ h-параметров формализованной схемы замещения БТ в заданной рабочей точке.
Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Результаты выполнения домашнего задания.
3. Исследуемые электрические схемы.
4. Перечень используемых приборов стенда с указанием их пределов измерения и цены деления шкал.
5. Таблицы результатов измерений и расчетных параметров.
6. Графики снятых и рассчитанных зависимостей.
7. Необходимые расчеты.
8. Ответы на контрольные вопросы.
9. Использовавшаяся литература.
Контрольные вопросы
1. Устройство и принцип работы биполярного транзистора. Почему активная зона базы БТ имеет малую напряженность, а концентрация примеси в эмиттере значительно больше, чем в базе?
2. Схемы включения БТ. Режимы работы транзистора по постоянному току и условия их реализации.
3. Энергетические диаграммы БТ в режиме насыщения, отсечки и в активном.
4. В чем отличие диффузионного (бездрейфового) и дрейфового БТ?
5. Полное семейство вольтамперных характеристик БТ. Назовите основные ВАХ и поясните методику их экспериментального получения.
6. ВАХ биполярного транзистора в схемах включения с ОЭ, ОК, ОБ.
7. Приведите систему уравнений, описывающих работу БТ в активном режиме с использованием h-параметров. Поясните физический смысл статических к дифференциальных h-параметров и объясните их получение ио статическим ВАХ.
8. Как трансформируется формализованная эквивалентная схема и h-параметры БТ при изменении схемы включения транзистора?
|
|
|
9. Физическая Т-образная схема замещения для работы БТ в активном режиме. Поясните физический смысл и размерность параметров эквивалентной схемы.
10. Приведите соотношения, связывающие между собой параметры формализованной и физической эквивалентной схем БТ.
11. Приведите схему замещения БТ Эберса-Молла и поясните по ней работу транзистора.
12. Как влияет температура на поведение ВАХ и величины параметров эквивалентных схем транзистора.
13. Объясните влияние величины выходного напряжения на поведение входных ВАХ. Почему ток коллектора при постоянном токе эмиттера не зависит от напряжения между коллектором и базой?
14. Почему необходимо отводить теплоту от коллекторной области транзистора?
15. Основные параметры БТ и их ориентировочные значения.
16. Шести- и семиэлементная системы условных обозначений БТ, ее связь с основными свойствами транзистора.
17. Классификация и маркировка БТ.
18. Какие электрические параметры характеризуют рабочую точку транзистора? Какие параметры эквивалентной схемы зависят от положения рабочей точки?
19. Почему h21б меньше 1, а h21э больше 1?
20. Почему входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ больше, чем в схеме с ОБ?
21. Почему схема включения транзистора с ОЭ наиболее распространена?
Литература
1. Батушев В.А. Электронные приборы. – М.: Высшая школа, 1980.
2. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы - М.: Высшая школа, 1987.
3. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника.- М.: Высшая школа, 1991.
4. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. – M.: Энергия, 1977.
5. Справочник по полупроводниковым приборам. Лавриненко В.Ю. - Киев, Teхнiкa, 1977.
6. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник, А.В. Баюков, А.Е. Гитцевич, А.А. Зайцев и др.; Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.:Энергоиздат, 1982.
7. Транзисторы для аппаратуры широко применения. Справочник. Под редакцией Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1982.
Оглавление
Цель работы.. 3
Основные положения. 3
Условные обозначения биполярных транзисторов. 6
Принцип работы транзистора. 8
Аналитическая модель БТ. 11
Схемы включения и вольтамперные характеристики БТ. 17
Схемы замещения и параметры БТ. 22
Основные параметры БТ. 27
Методические указания к выполнению лабораторной работы.. 28
1. Схема включения транзистора с общей базой. 28
2. Схема включения транзистора с общим эмиттером.. 35
Домашнее задание. 40
Содержание отчета. 41
Контрольные вопросы.. 42
Литература. 44
|
|
|
