Подготовку к проведению измерений.

НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ

Лабораторная работа № 4

 

Измерение параметров биполярного транзистора

на низких частотах

 

Цель работы: изучение наиболее распространенных систем параметров, характеризующих транзистор как линейный четырехполюсник, и соответствующих этим системам параметров эквивалентных схем для малых переменных сигналов; измерение h-параметров для различных схем включения.

Теоретическая часть

В общем случае транзистор представляет собой активный не­линейный четырехполюсник. Его можно охарактеризовать семей­ством нелинейных статических характеристик, связывающих ве­личины постоянных напряжений U₁, U₂ и токов I₁, 1₂ на входе и выходе транзистора. Все эти четыре величины U₁, U₂, I₁, 1₂ яв­ляются взаимосвязанными. Причем достаточно задать две из них, для того чтобы однозначно определить по статическим характеристикам две другие величины. Задаваемые величины яв­ляются независимыми переменными, две другие величины, опре­деляемые значениями независимых переменных и свойствами четырехполюсник, являются зависимыми переменными и представ­ляют собой некоторые функции независимых переменных.

Обозначим независимые переменные через X₁ и Х₂, а зависи­мые переменные - через F₁ и F₂, тогда:

Найдем полный дифференциал функций F₁ и F₂:

Заменяя дифференциалы dX₁ dX₂, dF₁, dF₂ конечными приращениями, которые соответственно обозначим через x₁, x₂, f₁, f₂, получим:

 

Если положить , то система уравнений примет вид:

Коэффициенты x _ij являются дифференциальными параметра­ми линейного активного четырехполюсника.

Если на постоянные составляющие токов и напряжений нало­жены достаточно малые сигналы переменного напряжения u или тока i, то их амплитуды (или соответственно действующие зна­чения) можно рассматривать как малые приращения постоянных составляющих. Величину переменного сигнала считают малой, если при ее увеличении обобщенные параметры x_ij остаются постоянными.

За независимые переменные Х₁ и X₂ могут быть приняты лю­бые две величины из четырех (двух токов и двух напряжений), поэтому в зависимости от их выбора получают шесть возможных систем уравнений. Рассмотрим наиболее распространенную си­стему параметров транзистора.

Система h-параметров.

Плоскостные транзисторы имеют малое входное и большое выходное сопротивление. При измерении параметров легко за­давать ток на вход транзистора и осуществлять режим короткого замыкания на выходе. Поэтому в системе h-параметров за независимые переменные принимают входной ток i₁ и вы­ходное напряжение u₂.

Тогда вы­ражения для входного напряже­ния u₁ выходного тока i₂ транзистора можно записать следующим образом:

Системе уравнений соответствует эквивалентная схема на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1 – Эквивалентная схема транзистора для системы h-параметров.

Коэффициенты уравнений определяются с помощью короткого замыкания на выходе и холостого хода на входе тран­зистора.

 

Величины параметров эквивалентной схемы h зависят от схе­мы включения транзистора.

При составлении эквивалентных схем предполагалось, что частота сигнала достаточно низкая и зависимостью параметров от частоты можно пренебречь. В общем случае все рассматриваемые параметры зависят от частоты и являются комплексными величинами.

Описание измерительного прибора.

Измерение h-параметров транзисторов проводится с помощью испытателя маломощных диодов и транзисторов Л2-54 (рисунок 2).

 

Рисунок 2 – Испытатель маломощных диодов и транзисторов Л2-54

 

Прибор обеспечивает измерение основных парамет­ров маломощных биполярных транзисторов (обратного тока коллектора I_сво, коэффициента передачи тока h_21b, выходной проводимости h₂₂, короткого замыкания между коллекто­ром и эмиттером КЗ), полупроводниковых диодов (обратного тока I_R, прямого напряжения U_F), стабилитронов и стабисторов (напряжения стабилизации Uz).

Меры безопасности при работе с прибором.

Элементы лицевой панели прибора (контакты переключателей SI, S4, левый контакт + держа­теля полупроводниковых приборов) при положении ИЗМЕР. или РЕЖИМ ключа РЕЖИМ-ИЗМЕР., положении ДИОД переключателя ДИОД-ТРАНЗИСТОР могут находиться под напряжением до 400 V.

Подключение проверяемого полупроводникового при­бора, переключение режимов работы прибора должно произ­водиться при среднем положении ключа РЕЖИМ-ИЗМЕР.

Не трогать контакты держателя полупроводниковых приборов или подключенный к нему полупроводниковый диод при положении ИЗМЕР. или РЕЖИМ ключа РЕЖИМ-ИЗМЕР.

При проверке транзисторов первым к держателю полупроводниковых приборов подключите вывод базы, а отключите его последним.

В нерабочем состоянии прибора или при проверке полупроводниковых диодов держатель полупроводниковых приборов должен быть закрыт крышкой.

Подготовку к проведению измерений.

1. При работе прибора от сети подклю­чите шнур питания прибора к сети и нажмите кнопку СЕТЬ (кнопка БАТАРЕЯ отпущена). При этом должна загореться лампочка СЕТЬ.

2. Прогрейте прибор в течение 5 минут.

3. Поставьте переключатель ДИОД-ТРАНЗИСТОР в положение п-рп или р-п-р в зависимости от структуры проверяемого транзистора. Поставьте переключатель РЕЖИМ в положение 30. Поставьте ручку ►0◄ на передней панели в среднее положение.

4. Поставьте правый нижний переключатель (параметров) в положение I_сво mА для транзисторов, ключ РЕЖИМ-ИЗМЕР. в положение ИЗМЕР. и потенциометром ►0◄ на задней панели установите стрелку индикатора приблизительно на нулевую отметку, ручкой ►0◄ на передней панели точно на нулевую отметку. Поставьте ключ РЕЖИМ-ИЗМЕР. в среднее положение, а переключатель ДИОД-ТРАНЗИСТОР в положение п-рп или р-п-р.

5. Подключите проверяемый транзистор к держателю полупроводниковых приборов согласно обозначениям и рас­положению выводов.

6. Эмиттер проверяемого транзистора подключите к контактам Е1 или Е2 в зависимости от требуемого тока эмиттера (при подключении к контакту Е1 ток эмиттера равен 1 mA, при подключении к контакту Е2 ток эмиттера равен 5 mA).

Проведение измерений

Упражнение 1. Определение короткого замыкания между коллекто­ром и эмиттером проверяемого транзистора

1. Поставьте правый нижний переключатель (переключатель параметров) в положение КЗ h22",

2. Поставьте правый верхний переключатель (переключатель диапазонов) в положение КЗ;

3. Поставьте ключ РЕЖИМ-ИЗМЕР. в положение ИЗМЕР. При коротком замыкании между коллектором и эмиттером транзистора стрелка индикатора прибора будет зашкаливать.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: