Основы электротехники

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Выполнить графоаналитические расчеты по данным из таблиц 1,2 и по заданным стоковым характеристикам полевого транзистора:

1) построить сток-затворную характеристику;

2) Определить тип заданного полевого транзистора;

3) рассчитать малосигнальные параметры транзистора;

4) нарисовать эквивалентную схему полевого транзистора для заданного режима на низкой частоте и для области высоких частот;

5) рассчитать и построить характеристику полевого транзистора в режиме переменного сопротивления.

Решение.

Исходные данные: Z=0, следует: транзистор КП301Б.

Рабочая точка О: N=2, n=6; Uзи=15 В, Uси=25 В.

Судя по величине напряжения отсечки затвор-стоковой статической характеристики транзистор КП301Б должен быть с индуцированным каналом p-типа, то есть полярность напряжения Uзи на характеристике должна быть отрицательной.

Рис. 1. Условное обозначение, направления токов и полярности напряжения на электродах транзистора КП301Б

Рис. 2. Выходные сток-истоковые характеристики

Рис. 3. Проходная затвор-стоковая характеристика

Для построения заданной сток-затворной характеристики проводим линию UCИ=25 В (Рис. 2) и в точках пересечения её с характеристиками транзистора определим ток стока IC, соответствующий различным напряжениям затвора (табл. 1). Начальную точку найдём из рис.3 при Ic=0, Uзи= Uзи пор= 4 В.

Табл. 1

По данным таблицы 1 строим затвор-стоковую характеристику:

Рис. 4. Проходная характеристика КП301Б для Uси=-25 В

Определим малосигнальные параметры транзистора.

S-крутизну передаточной характеристики, Ri - выходное сопротивление, µ - коэффициент усиления напряжения в заданной рабочей точке. S определяется по затвор-стоковой характеристике, Ri - по сток-истоковой, а µ определяется расчётным путём:

µ=S*Ri

Рис. 5. Расчёт крутизны транзистора КП301Б .

Берём приращение тока стока ДIc/2=2мА симметрично относительно рабочей точки, получаем |ДUзи|=2,8 В, следовательно:

S= = 1.428*10-3 А/В.

Для определения выходного сопротивления Ri в рабочей точке О построим фрагмент выходной сток-истоковой характеристики в окрестности рабочей точки.

Рис. 5. Расчёт Ri транзистора КП301Б

Задаёмся приращением выходного напряжения ДUси=(30-20)=10 В; при этом определяем по сток-истоковой характеристике приращение тока стока:ДIc= (9.65-9.35) =0.3 мА.

Ri= ДUси / ДIc =10 / 0.3*10-3 = 33,3 кОм.

Определяем коэффициент усиления:

µ= S* Ri=1,428*10-3*33,3*103= 47,6 раз.

Эквивалентная схема для низких частот будет выглядеть следующим образом:

Рис. 6. Эквивалентная схема для низких частот

полевой электрод транзистор

Здесь: rд - сопротивление диэлектрика затвора; это сопротивление очень велико - 1010-1013 Ом и его часто не учитывают в расчётах.

На высоких частотах начинают влиять междуэлектродные ёмкости транзистора. Цепь затвора моделируется с помощью сопротивления канала rk и ёмкости Сзи. Выходная цепь моделируется с помощью сопротивления канала переменному току Ri и эквивалентного генератора тока . Обратная связь между выходом и входом определяется емкостью СЗС.

Величина rk находится по формуле:

где So - крутизна прибора в заданной рабочей точке на низкой частоте. Важнейшей особенностью схемы является зависимость эквивалентного генератора тока не от входного напряжения , а от напряжения .

Предельная частота крутизны определяется соотношением:

fs=1/(2*р* rk* Сз-и)=1/(2*3.14*1100*3.5*10-12)= 45.2*106 Гц.

По данным расчета составлена эквивалентная схема транзистора (Рис. 7).

Рис. 7. Эквивалентная схема для высоких частот

Построим управляющую характеристику транзистора как управляемого напряжением переменного резистора Rси=f(Uзи).

Произведём заданный расчёт для Uси=-2,5 В.

Очевидно, что Rси=|Uси|/ Ic.

Проводим линию UCИ=-2,5 В (Рис.2) и в точках пересечения её с характеристиками транзистора определим ток стока IC, соответствующий различным напряжениям Uзи. Расчет сводим в таблицу 2.

Табл. 2

Рис. 8. Зависимость сопротивления транзистора от -Uзи

2. Ток насыщения диода I0 = 10 мкА = 10-5 А; T=300 K.

Рис. 9

Решение

Через диод протекает прямой ток величина которого не превышает:

I= = = 0.002 A = 2 мА.

При этом прямое напряжение на идеальном диоде не может превысить:

U? ?T* , где ?T = ? .

Получаем ?T = = 0,0258; U = 0,0258 * = 0.137 В.

I = = 1.993 мА, то есть Uвых ? U= 0.137 В.

Размещено на Allbest.ru