Исследование транзистора включенного по схеме с общим эмиттером

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Исследование транзистора включенного по схеме с общим эмиттером

Цель работы: Снять статические характеристики транзистора и определить по опытным данным его параметры.

Программа работы

1. Предварительная подготовка к работе.

2. Сборка схемы для исследования биполярного транзистора.

3. Снятие входных характеристик транзистора.

4. Снятие выходных характеристик транзистора.

5. Построение входных и выходных характеристик транзистора.

6. Определение h-параметров по характеристикам.

7. Составление эквивалентной схемы замещения.

Рабочее задание

Все студенты выполняют одно рабочее задание. Однако каждая бригада исследует разные типы транзисторов.

1. Предварительная подготовка к работе.

1.1. Ознакомиться с лекциями, с одним из источников литературы. Изучая данный материал, студент должен хорошо усвоить:

а) принцип действия биполярного транзистора;

б) входные и выходные характеристики триода в схеме с общим эмиттером;

в) определение h-параметров по статическим характеристикам;

г) построение эквивалентной схемы замещения транзистора.

1.2. Приготовить бланк для отчета и в него занести:

а) название, номер, цель и программу работы;

б) номинальные электрические данные и предельно допустимые электрические величины исследуемого транзистора, к которым относятся:

Ш тип и проводимость транзистора;

Ш I _{К. МАХ} - максимально допустимый постоянный ток через коллектор;

Ш U_{КЭ. МАХ} - максимально допустимое постоянное напряжение на коллекторном переходе;

Ш Р _{К. МАХ} - максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе;

в) схему для снятия характеристик транзистора;

г) таблицы 1 и 2 для записи результатов;

д) два листа миллиметровой бумаги формата А4 с нанесёнными осями координат, для построения статических характеристик исследуемого транзистора.

2. Сборка и опробование схемы для испытания транзистора.

Схема установки для снятия статических характеристик транзистора при его включении с общим эмиттером приведена на рис. 1.

Рис. 1 Схема для снятия характеристик транзистора.

На схеме приняты следующие обозначения:

G1, G2 - стабилизированные блоки питания ( U = 0?30 В )

VТ - исследуемый транзистор

PА1, PV1 - измерительные приборы входной цепи

PА2, PV2 - измерительные приборы выходной цепи

Измерительные приборы и блоки питания подключаются к панели при помощи гибких соединительных шнуров с цветной маркировкой. При сборке схемы необходимо соблюдать правильную полярность подключения источников питания G1 и G2: для p-n-p транзисторов плюс на эмиттере, минус на коллекторе; для n-p-n транзисторов наоборот.

После сборки проводится опробование схемы. Для этого при величине напряжения Uкэ = 0 на базу подается ток от источника питания G1 порядка 0,3 ? 0,5 мА. Затем, поддерживая неизменным установленное значение тока базы, подаём напряжение U_КЭ = 5 В. При правильно собранной схеме и исправном транзисторе ток коллектора I_К будет в К_I раз больше тока I_Б, где К_I - коэффициент усиления по току собранной схемы.

3. Снятие входных характеристик транзистора.

Входные характеристики, т.е. зависимости IБ = f(UБЭ) при постоянных значениях напряжения UКЭ. Три значения параметра Uкэ, при которых снимаются характеристики, задаются преподавателем.

Входное напряжение U_БЭ изменяется через небольшие интервалы, в

зависимости от изменения тока I_Б, при этом следует помнить, что предельно допустимый ток I_Б весьма мал, поэтому его следует ограничивать в соответствии с предельно допустимым током базы данного типа транзистора. При исследовании транзистора необходимо выполнять условие I_Б < 0,7 I_{Б max.доп.}

Таблица 1

UКЭ = 0	UКЭ =	UКЭ =
UБЭ	IБ	UБЭ	IБ	UБЭ	IБ
В	мА	В	мА	В	мА
	0		0		0
	0,05		0,05		0,05
	0,10		0,10		0,10
	0,15		0,15		0,15
	0,20		0,20		0,20
	0,30		0,30		0,30
	0,40		0,40		0,40
	0,50		0,50		0,50

Для контроля за ходом снятия отдельных характеристик одновременно с наблюдениями строят графики.

4. Снятие выходных характеристик транзистора.

Выходными характеристиками транзистора при схеме включения с общим эмиттером называются зависимости I_К= f(U_КЭ) при I_Б= const.

Ток базы устанавливается равным 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5 мА. Напряжение Uкэ берется 0; 2; 5 и 10 В.

Для снятия выходных характеристик используется прежняя схема. Блоком питания G1 устанавливается необходимый ток I_Б, который в процессе снятия каждой характеристики поддерживается постоянным. Так же необходимо помнить, что протекающий ток коллектора постепенно нагревает транзистор, поэтому исследования необходимо проводить как можно быстрее, что уменьшит погрешности измерений.

Для измерения тока коллектора при токе I_Б = 0, на выход подключают микроамперметр, отключив предварительно блок питания G1. При закороченном входе измеренный ток коллектора составляет Iко - обратный ток коллекторного перехода. При разомкнутом входе транзистора коллекторный ток увеличивается за счет усилительных свойств транзистора. Этот ток есть обратный ток коллекторного перехода Iко. Он может привести к выходу из строя транзистора, поэтому измерение Iко производится только до Uкэ < 5В. Обратный ток резко увеличивается с

увеличением температуры. В этом можно убедиться путем нагрева транзистора (например, нагревая его рукой). Результаты измерений заносим в таблицу 2.

Таблица 2

IБ = 0	IБ = 0,1 мА	IБ = 0,2 мА	IБ = 0,3 мА	IБ = 0,4 мА
UКЭ	IК	UКЭ	IК	UКЭ	IК	UКЭ	IК	UКЭ	IК
В	мА	В	мА	В	мА	В	мА	В	мА
0		0		0		0		0
2		2		2		2		2
5		5		5		5		5
10		10		10		10		10

Следует помнить, что в начальной области каждой характеристики при незначительном увеличении напряжения U_КЭ происходит значительное увеличение тока I_К, поэтому с особой тщательностью необходимо снимать характеристику именно в начальной области с тем, чтобы правильно определить точку перегиба кривой и наступление режима насыщения.

5. Построение входных и выходных характеристик транзистора.

По результатам таблиц 1 и 2 на отдельных листах миллиметровой бумаги строятся входные (I_Б = f(U_БЭ) при U_КЭ = const.) и выходные (I_К = f(U_КЭ) при I_Б = const.) характеристики. На одной из характеристик преподаватель, ведущий занятие, поставит рабочую точку для расчёта в дальнейшем вторичных параметров исследуемого транзистора.

6. Определение вторичных параметров по характеристикам.

Малосигнальные h-параметры являются коэффициентами в системе уравнений, описывающих транзистор, включённые по схеме с общим эмиттером, как четырёхполюсник, что описано в лекциях:

Первое уравнение системы описывает четырёхполюсник с входа, а второе уравнение - с выхода. Анализируя уравнения системы, получим:

(1); (2);

(3); (4);

Коэффициенты h₁₁ и h₁₂ могут быть определены из входных характеристик транзистора, а h₂₁ и h₂₂ - из выходных.

Определение параметра h₁₁

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проводим касательную к характеристике I_Б = f (U_БЭ) при U_КЭ ? 0 в рабочей точке «А» и в любом месте ставим на ней точку, из которой опускаем вниз перпендикуляр. Получен-ное значение напряжения обозначаем U₂, а начало луча -U₁, что позволяет определить приращение входного напряже-ния, как .

Аналогично определяем приращение входного тока, как . Затем по формуле (1) определяем первый входной параметр транзистора - h₁₁.

Определение параметра h₁₂



Размещено на http://www.allbest.ru/

Через точку «А» проводим отрезок параллельно оси напряжения, соединяющий две входные характеристики при U_КЭ = 0 и U_КЭ ? 0. Из точек пересечения отрезка с входными характеристиками опускаем перпендикуляры и определяем напряжения U₁ и U₂, тогда приращение входного напряже-ния определиться, как . Значение при-ращения выходного напряжения определится из выражения, как

,

так как , а определяется из выходной характеристики и равен коллекторному напряжению в рабочей точке «А». Затем по формуле (2) определяем второй входной параметр транзистора - h₁₂.

Определение параметра h₂₁



Размещено на http://www.allbest.ru/

Через рабочую точку «А», лежащую на выходной характеристике, снятой при токе базы , опускаем перпендикуляр на ось напряжения U_КЭ. Полученный луч пересечёт соседние выходные характеристики, снятые при токах базы и , в точках и соот-ветственно, что позволит получить значение приращения коллекторного тока при увеличении входного тока на . Затем по формуле (3) определяем первый выходной параметр транзистора - h₂₁.

Определение параметра h₂₂



Размещено на http://www.allbest.ru/

На выходной характе-ристике с рабочей точкой «А» находим прямолиней-ный участок и из его начала проводим луч параллельно оси напряжения U_КЭ. В любом опускаем перпенди-куляр на ось напряжения U_КЭ. Определяем численные значения катетов образовав-шегося треугольника и , как показано на рисунке 5. Затем по форм-уле (4) определяем второй выходной параметр транзистора - h₂₂.

7. Составление эквивалентной схемы замещения транзистора.

Эквивалентная схема замещения транзистора, представленная на рисунке 6, составляется по определённым параметрам четырёхполюсника h₁₁, h₁₂, h₂₁ и h₂₂. Подробно составление эквивалентной схемы замещения описано в лекциях.



Размещено на http://www.allbest.ru/

По пунктам 3, 4 и 5, проделанной работы, сделать вывод.



ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Исследование характеристик полевого транзистора

Цель работы: Снять статические характеристики полевого транзистора и определить по опытным данным его параметры.

Программа работы

1. Предварительная подготовка к работе.

2. Сборка схемы для исследования транзистора.

3. Снятие передаточных характеристик транзистора.

4. Снятие выходных характеристик транзистора.

5. Построение передаточных и выходных характеристик транзистора.

6. Определение основных параметров полевого транзистора по снятым характеристикам.

7. Оформление бланка отчета.

Рабочее задание

Все студенты выполняют одно рабочее задание. Однако каждая бригада исследует разные типы полевых транзисторов.

Выполнение работы.

1. Предварительная подготовка к работе.

1.1. Ознакомиться с лекциями, с одним из источников литературы. Изучая данный материал, студент должен хорошо усвоить:

а) принцип действия полевого транзистора;

б) передаточные и выходные характеристики полевого транзистора;

в) определение основных параметров полевого транзистора.

1.2. Приготовить бланк для отчета и в него занести:

а) название, номер, цель и программу работы;

б) номинальные электрические данные и предельно допустимые электрические величины исследуемого транзистора, к которым относятся:

Ш тип и проводимость канала;

Ш I _{С. НАЧ} - максимально допустимый постоянный ток через канал при напряжении на затворе U_ЗИ = 0 В;

Ш U_{ЗИ. ОТС} - постоянное напряжение на Затвор-Истоке при котором ток стока I_С = 0;

Ш U_СИ. - максимально допустимое постоянное напряжение Сток-Исток.

в) схему для снятия характеристик транзистора;

г) таблицы 3 и 4 для записи результатов;

д) выводы из проделанной работы.

2. Сборка и опробование схемы

Схема испытания полевого транзистора приведена на рис.7.

биполярный транзистор замещение

Рис.7. Схема для снятия характеристик полевого транзистора.

На схеме приняты следующие обозначения:

G1,G - стабилизированные блоки питания (U = 0?30В)

V1 - исследуемый транзистор

PU1 - измерительный прибор входной цепи

PI1, PU2 - измерительные приборы выходной цепи

Измерительные приборы и блоки питания подключаются к испытательной панели при помощи гибких соединительных шнуров с цветной маркировкой. При сборке схемы необходимо соблюдать правильную полярность: для полевых транзисторов с каналом типа «n» (затвор типа «Р») на сток подается плюс, а на затвор минус относительно истока и, наоборот, для транзисторов с каналом типа «Р».

После сборки проводится опробование схемы. Для этого перед включением блоков питания устанавливаем регуляторы напряжения в нулевое положение и после их включения блоком G2 задаем любое значение тока стока I_С < I _{С. НАЧ. ДОПУСТИМОЕ}

Если схема собрана правильно и транзистор исправен, то при подаче на затвор напряжения от блока G1 ток Iс должен уменьшится. Увеличением напряжения на затворе ток уменьшится до нуля.

3. Снятие передаточных характеристик транзистора.

Передаточной характеристикой полевого транзистора называется зависимость I_С = f(U_ЗИ) при U_СИ= const.

Три значения параметра U_СИ, при которых снимаются передаточные характеристики, задаются преподавателем. Входное напряжение U_ЗИ изменяется через небольшие интервалы, в зависимости от изменения тока I_С, при этом следует помнить, что предельно допустимый ток I_С весьма мал, поэтому его следует ограничивать в соответствии с предельно допустимым током стока данного типа транзистора. При исследовании полевого транзистора необходимо выполнять условие I_С < I _{С. НАЧ. ДОПУСТИМОЕ}.

После опробования схемы приступают к подготовке снятия передаточных характеристик полевого транзистора. Для этого устанавливают первое, заданное преподавателем, напряжение U_СИ при напряжении U_ЗИ = 0 В. Предварительно запомнив значение тока стока начального, плавно увеличиваем напряжение U_ЗИ до тех пор, пока ток стока не станет равным нулю. Полученное напряжение на затворе будет напряжением «Затвор-Исток - отсечка». Все точки исследуемой характеристики будут находиться в диапазоне от тока стока начального до тока стока равного нулю, или от U_ЗИ = 0 до U_ЗИ = U_{ЗИ. ОТСЕЧКА}. Весь этот диапазон необходимо разбить на 8 ? 10 частей и значения занести в таблицу 3. Аналогично провести измерения для других, заданных значений параметра U_СИ.

Таблица 3

UСИ = 0 В	UСИ = В	UСИ = В	UСИ = В
UЗИ	IС	UЗИ	IС	UЗИ	IС	UЗИ	IС
В	мА	В	мА	В	мА	В	мА
0		0		0		0
	0		0		0		0

3. Снятие выходных характеристик транзистора.

После изучения лекционного материала приступают к подготовке снятия входных характеристик полевого транзистора. Для этого поочерёдно устанавливают заданные преподавателем напряжения U_ЗИ и на каждом из них определяют нелинейные участки выходной характеристики следующим образом:

ь устанавливают первое заданное напряжение U_ЗИ;

ь блоком питания G2 плавно увеличивают напряжение по вольтметру PV2 до тех пор, пока наблюдается пропорциональное возрастание тока по амперметру PI1;

ь таким образом, будет определён начальный линейный участок выходной характеристики транзистора;

ь продолжая увеличивать напряжение по вольтметру PV2 определяем напряжение, с которого при его увеличении не происходит заметного возрастания тока стока, это второй конечный линейный участок характеристики;

ь между двумя линейными участками характеристики находится нелинейный, для построения которого необходимо снять и записать в таблицу 4 не менее пяти точек, а для линейных участков по две точки.

Таблица 4

UЗИ = 0 В	UЗИ = В	UЗИ = В	UЗИ = В
UСИ	IС	UСИ	IС	UСИ	IС	UСИ	IС
В	мА	В	мА	В	мА	В	мА

5. Построение передаточных и выходных характеристик.

По результатам таблиц 3 и 4 на отдельных листах миллиметровой бумаги строятся передаточные (I_С = f(U_ЗИ) при U_СИ= const.) и выходные (I_С = f(U_СИ) при U_ЗИ= const) характеристики.

6. Определение основных параметров полевого транзистора по снятым характеристикам.

На построенных характеристиках отмечаются точки, соответствующие параметрам полевого транзистора, как показано в лекциях. Их значения отдельно записываются в отчёт.

По проделанной работе в конце отчёта записываются выводы.

Вопросы для самоподготовки:

1. Почему входная характеристика транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, при выходном напряжении U_КЭ ? 0 начинается не из начала координат?

2. Почему при различных напряжениях U_КЭ ? 0 входные характеристики сливаются в одну линию?

3. Почему входные характеристики транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером по виду похожи на входные характеристики транзистора, включённого по схеме с общей базой, но отличаются по масштабу?

4. Зависят ли числовые значения h-параметров от схемы включения транзистора?

5. Почему при снижении напряжения U_КЭ транзистор переходит в режим насыщения?

6. От чего зависит коэффициент усиления по току транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером?

7. Что означает знак минус перед обозначением источника тока в эквивалентной схеме замещения транзистора?

8. Как изменятся числовые значения h-параметров если в схеме испытания транзистора поменять местами эмиттер с коллектором?

9. Почему полевой транзистор не имеет входных характеристик?

10. Почему напряжение «Затвор-Исток» способно полностью перекрыть канал?

11. Как будет выглядеть переходная характеристика полевого транзистора, если на Затвор-Исток подать прямое напряжение?

12. Почему при малых напряжениях «Сток-Исток» выходные характеристики полевого транзистора похожи на ВАХ активных сопротивлений?

13. Почему при больших напряжениях «Сток-Исток» выходные характеристики полевого транзистора похожи на ВАХ стабилизаторов тока?

14. Почему выходные характеристики полевого транзистора нелинейны?

15. В каких электронных схемах нашли применение полевые транзисторы?

Размещено на Allbest.ru