Исследование характеристик биполярного транзистора.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение структуры, свойств и характеристик биполярного транзистора.

 

2. ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.1. Ознакомиться с теорией и методами исследования параметров и характеристик биполярных транзисторов.

2.2. Ознакомиться со схемой лабораторной установки, оборудованием и приборами, необходимыми для выполнения работы, записать технические данные (тип, род тока, предел измерения, класс точности, цену деления шкалы) приборов.

2.3.Собрать схему и показать для проверки инженеру.

2.4. Измерить с помощью измерительных приборов необходимые параметры. При проведении опыта снять показания приборов и произвести обработку экспериментальных результатов.

2.5. Составить краткие выводы по работе.

 

3. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Транзистор (рис. 5.1.1) представляет собой полупроводниковый триод, у которого тонкий р-проводящий слой помещен между двумя n-проводящими слоями (n-р-n транзистор) или n-проводящий слой помещен между двумя р-проводящими слоями (р-n-р транзистор).

P-n переходы между средним слоем (база) и двумя крайними слоями (эмиттер и коллектор) обладают выпрямительным свойством, которое можно исследовать как в случае любого выпрями­тельного диода.

 

В транзисторе р-n-р типа (рис. 5.2.1) ток эмиттера к коллектору через базу обуслов­лен неосновными для базы носителями заряда - дырками. При положительном направлении напряжения U_эб эмиттерный р-n переход открывается, и дырки из эмиттера проникают в область базы. Часть из них уходит к источнику напряжения U_эб, а другая часть достигает коллектора. Возникает так называемый транзитный ток от эмиттера к коллектору. Он рез­ко возрастает с увеличением U_эб и тока базы.

В транзисторе n-p-n типа (рис. 5.2.16) транзитный ток через базу обусловлен также неосновными для нее носителями заряда - электронами. Там они появляются из эмиттера, если к эмиттерному р-п переходу прикладывается напряжение U_бэ, полярность которого показана на рис. 5.2.16.

Обычно ток базы существенно меньше Iк и Iэ, но от него сильно зависит как Iк, так и Iэ. Отношение приращения тока коллектора к приращению тока базы называется коэффи­циентом усиления по току

 

 

Он может иметь значения от нескольких десятков до нескольких сотен. Поэтому с помощью сравнительно малого тока базы можно регулировать относительно большие токи коллектора (и эмиттера).

Свойства транзисторов описываются следующими четырьмя семействами характе­ристик.

Входная характеристика показывает зависимость тока базы 1б от напряжения в це­пи база/эмиттер Uбэ (при Uкэ ⁼ const).

Выходная характеристика показывает зависимость тока коллектора Iк от напря­жения цепи коллектор/эмиттер Uкэ при различных фиксированных значениях тока базы.

Характеристика управления представляет собой зависимость тока коллектора Iк от тока базы Iб (при Uкэ ⁼ const).

Характеристика обратной связи есть зависимость напряжения цепи база/эмиттер Uбэ, соответствующего различным неизменным значениям тока базы, от напряжения цепи коллектор/эмиттер Uкэ при различных фиксированных значениях тока базы.

Транзисторы используются как управляющие элементы в усилительных цепях. По на­званию того электрода транзистора, который используется как общая точка для напряжений входного и выходного сигналов, различают три основные схемы усилителей на биполяр­ных транзисторах:

• с общим эмиттером (ОЭ),

• с общим коллектором (ОК),

• с общей базой (ОБ).

Внаиболее распространенных схемах усилителей используются n-р-n транзисторы. Однако р-n-р транзисторы также можно использовать, но тогда нужно изменить поляр­ность рабочего напряжения.

 

 

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1. Исследовать влияние тока базы на вольтамперную характеристику Iк(Uэк) для р-n-р транзистора с помощью осциллографа.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.2.2). В этой цепи между эмиттером и коллек­тором действуют полуволны синусоидального напряжения, а между базой и эмитте­ром - регулируемое постоянное напряжение. Диод VI включён для защиты эмиттерного перехода транзистора от пробоя при неправильном подключении полярности источника постоянного напряжения, а диод V2 - для исключения обратного напря­жения между эмиттером и коллектором.

 

• Включите осциллограф, настройте усиление и установите режим XY. Включите ин­вертирование канала Y для правильного отображения полярности сигнала.

• Регулируя тока базы от 0 до максимального значения и наоборот, пронаблюдайте за изменением кривой Iк(Uкэ) на осциллографе. При нескольких значениях тока базы (включая нулевое и максимальное) перерисуйте кривую Iк(Uкэ) с осциллографа на рис. 5.2.2. Не забудьте указать масштабы по осям и токи базы для каждой кривой.

• На семействе кривых Iк(Uкэ) выберите какое-либо постоянное напряжение Uкэ (на­пример, 5 В) и на рис. 5.2.3 постройте зависимость Iк(Iб) для этого значения напря­жения Uкэ. Рассчитайте и на этом же рисунке постройте график β(Iб) ⁼ ΔI_к / ΔIб. Нанесите шкалы по осям.

 

Задание 2. Снять экспериментально и построить графики четырех семейств характеристик би­полярного транзистора n-р-n типа.

Порядок выполнения экспериментов

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.3.1). Потенциометр 1 кОм используется для ре­гулирования тока базы, резисторы 100 и 47 кОм - для ограничения максимального тока базы. Регулирование напряжения Uкэ осуществляется регулятором источника постоянного напряжения. Измерение тока базы Iб и напряжения Uбэ производятся мультиметрами на пределах 200 µА и 2 В соответственно, Пределы измерения тока коллектора Iк и напряжения Uкэ изменяются в ходе работы по мере необходимости. При сборке схемы предусмотрите перемычки для переключения амперметра из одной ветви в другую.

• Установите первое значение тока базы 20 µА и изменяя напряжение Uкэ согласно значениям, указанным в табл. 5.3.1, снимите зависимости Iк(Uкэ) и Uбэ(Uкэ).

По­вторите эти измерения при каждом значении Iб, указанном в таблице.

 

 

Примечание: характеристики транзистора изменяются в ходе работы из-за его нагрева. Поэтому для большей определенности рекомендуется установить нужные значения Iбэ и Uкэ, выключить на 30 с блок генераторов напряжений, затем вклю­чить его и быстро записать показания приборов VI и А2.

 

• На рис. 5.3.3 постройте графики семейства выходных характеристик Iк(Uкэ) и се­мейство характеристик обратной связи Uбэ(Uкэ), не забыв указать какому току базы соответствует каждая кривая.

• Установите Uкэ = 0 и изменяя ток базы в соответствии со значениями, указанными в табл. 5.3.2, снимите зависимость Uбэ(Iб), Увеличьте напряжение Uкэ до 5 В и снова снимите зависимость Uбэ(Iб), а также и Iк(Iб)- Повторите этот опыт также при Uкэ ⁼ 15 В. (При проведении этих измерений также учитывайте примечание к предыдуще­му опыту).

• На рис. 5.3.3 постройте графики входных Iб(Uбэ) и регулировочных Iк(Iб) характе­ристик, указав для каждой кривой соответствующие значения Uкэ.

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Наименование, цель и программа работы.

2. Краткие теоретические сведения.

3. Принципиальная схема лабораторной установки.

4. Описание хода работы.

5. Таблицы с экспериментальными данными, результаты обработки полученных данных.

6. Выводы по работе.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

 

 

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 3

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: