Электроника лр5. Цель работы Изучение характеристик и параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Приборы и оборудование
![]()
|
Цель работы: Изучение характеристик и параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Приборы и оборудование: - лабораторный стенд "Основы электроники"; - соединительные провода; - осциллограф MATRIX MOS-620. 1. Экспериментальное исследование характеристик биполярного транзистора. а) Соберем схему для снятия характиристик прямой передачи по току биполярного транзистора рис.1. Для измерения тока базы подключим миллиамперметр PA1 (до 1 мА), а для измерения тока коллектора PA2 (до 100 мА). Для измерения напряжения на коллекторе изпользуем вольтметр PV1; в качестве резистора в цепи коллектора использовать резистор RP3. ![]() Рис. 1 Схема Э3 для снятия характеристик прямой передачи по току биполярного транзистора. б) Снимем статическую характеристику прямой передачи по току Iк=f(Iб) при Uк, равном заданному значению Eк=8 В и Rк=0. При снятии характеристики следим за постоянством напряжения Uk по вольтметру: Таблица 1. Статическая характеристика прямой передачи по току транзистора
Построим график характеристики прямой передачи по току транзистора, на основании данных из таблицы 1. ![]() Рис.2. График зависимости тока коллектора от тока базы Ik=f(Iб). Статический коэффициент передачи тока: ![]() в) Снята характеристика прямой передачи по току при наличии заданного сопротивления нагрузки Rк = 120 Ом. Таблица 2. Статическая характеристика прямой передачи по току транзистора в динамическом режиме
Построим график характеристик прямой передачи по току при наличии заданного сопротивления нагрузке, на основании данных из таблицы 2: ![]() Рис.3 График зависимости Iк=f(Iб) при наличии нагрузки Коэффициент передачи тока B=∆Iк/∆Iб = 350 Коэффициент усиления каскада по току Кi=∆I'к/∆I'б = 260 Обозначим области активного усиления, отсечки и насыщения. Определим максимальный ток, при котором еще обеспечивается линейное усиление Iб max = 0,14. д) Снимем выходные статические ВАХ с помощью осциллографа. Соберем схему в соответствии с рис.4. Вход Y (CH2) осциллографа подключить к шунту Rs, а корпус осциллографа соеденить с общим проводом схемы. Вход X (CH1) осциллографа подключить к коллектору. При этом переключатель развёртки осциллографа должен быть приведен в положени X/Y. Установим потециометр RP1 в крайнее левоо положение, соответствующее минимальному сопротивлению. Включим питание. Изменяя ток базы от 0 до максимума ( но не более 1 мА), пронаблюдаем смейство выходных характеристик, заристовать на одном рисунке выходные характеристик для трех значений тока базы: Iб = 0, Iб = 0,5*Iбmax, Iб = Iбmax ![]() Рис.4. Снимем выходные статические ВАХ с помощью осциллографа для трех значений тока базы Iб1 = 0, Iб2 = 0,5Iбmax, Iб3 = Iбmax: ![]() Рис.5. Выходные статические ВАХ для трех значений тока базы Построим нагрузочную диаграмму транзистора: ![]() Рис.6. График выходных характеристик транзистора Ток насыщения Iн = 38 мА, Uk = 10 B Ek/Rk = 10/120 = 83 mA. Тогда рабочая точка Р будет находиться при Ik = 28 мА. Рассчитаны потери в транзисторе в рабочей точке покоя Ркp=Ukp•Ikp = 6,6*28= 184,8; потери в режиме насыщения Ркн = Ukн•Ikн = 5,2*38 = 197,6; потери в режиме отсечки Рко = Ukо•Ikо = 9,4*3 = 28,2; средние потери в ключевом режиме при относительной длительности импульса 0,5 Ркр.ср = О,5Ркн+ О,5Рко = 0,5*197,6 + 0,5*28,2 = 112,9. Вывод: в лабораторной работе изучены характеристики и параметры биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов. В полупроводниковой структуре сформированы два p-n-перехода, перенос заряда через которые осуществляется носителями двух полярностей — электронами и дырками. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы Iб, и напряжение на коллекторе Uк, а выходными характеристиками будут ток коллектора Iк и напряжение на эмиттере Uэ. Отсечка. В том случае, если разность потенциалов между эмиттером и базой ниже некоторого значения (примерно 0.6 Вольт), то база-эмиттерный p-n-переход оказывается закрытым, поскольку ток базы не возникает. В связи с этим коллекторный ток не протекает по той причине, что в базовом слое отсутствуют свободные электроны. Таким образом, транзистор переходит в состояние отсечки и сигнал не усиливает. Этот режим используется в цифровых схемах, когда БТ работает как ключ в положении «разомкнуто». Активный режим. В этом режиме радиокомпонент усиливает сигнал, то есть исполняет свою основную функцию. На базу подаётся разность потенциалов, которая открывает база-эмиттерный p-n-переход. Как следствие, в транзисторе начинают протекать токи коллектора и базы. Значение коллекторного тока вычисляется как арифметическое произведение величины тока базы и коэффициента усиления. Насыщение. В этот режим биполярный транзистор входит при увеличении тока базы до некоего предельного значения, при котором p-n-переходы полностью открываются. Значение тока, протекающего через БТ при его насыщении, зависит лишь от питающего напряжения и величины нагрузки в коллекторной цепи. В данном режиме входной сигнал не усиливается, ведь коллекторный ток не воспринимает изменений тока базы. Способность транзистора к переходу в насыщение используется в цифровой технике, когда БТ играет роль ключа в замкнутом положении. Барьерный режим. Здесь транзистор работает как диод с последовательно включённым резистором. Для этого базу напрямую или через малоомное сопротивление соединяют с коллектором. В данном режиме триоды хорошо показывают себя в высокочастотных устройствах. Кроме того, использование транзистора в барьерном режиме целесообразно на реальном производстве для снижения общего количества комплектующих.
. |