Построение графиков ВАХ и расчет параметров.
Лабораторная работа №2.
«Исследование биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером»
Цель работы: изучить методику измерения основных статистических вольтамперных характеристик биполярного транзистора при включении с общим эмиттером. Определение h-параметров транзистора по характеристикам в рабочей точке.
Краткие сведения о биполярных транзисторах
Биполярный транзистор БТ – трехслойная полупроводниковая структура,, образующая два p –n перехода . Возможны две структуры p–n–p и n–p–n. Рис.1.
Рис.1. Структуры БТ и их графическое изображение.
Один из крайних ПП слоев легируется больше и является источником основных носителей заряда ОНЗ всей структуры и называется эмиттером. Второй крайний слой принимает ОНЗ и называется коллектором. В p– n–p структуре ОНЗ являются дырки , в n- p-n - электроны. Средний слой называется – база. Эмиттерный переход прямо-смещенный управляет потоком ОНЗ из эмиттера в коллектор. Процесс перехода ОНЗ из эмиттера в базу под действием прямого смещения называется – инжекцией. Коллекторный переход обратно-смещенный , движение ОНЗ из базы в коллектор называется экстракцией.
Используются три схемы включения таких структур:общий эмиттер ОЭ, общая база ОБ ,общий коллектор ОК, в зависимости какой вывод общий для входной и выходной цепи. Наиболее эффективное использование БТ в схеме с ОЭ , поэтому в дальнейшем будем использовать эту схему включения. Все схемы включения используются при проектировании сложных транзисторных структур в интегральных микросхемах.
|
|
Принцип действия обоих структур одинаковый. Прямое смещение эмиттерного перехода вызывает базовый ток IБ и поток ОНЗ из эмиттера в базу (инжекцию). Из базы под действием напряжения на коллекторе ОНЗ экстрагируются в коллектор, вызывая коллекторный ток IК. БТ в схеме ОЭ это усилитель тока .Коэффициент усиления по току
h21 ОЭ = IK / I Б для современных БТ может быть от 10 до 1000.
Для расчетов электрических схем с БТ , их представляют в виде четырехполюсника, который описывается ВАХ и эквивалентной схемой в системе h- параметров.
Рис.2. ВАХ биполярного транзистора (а) - семейство входных, (б) - семейство выходных характеристик.
Для описания БТ как четырехполюсника используются h-параметры.
Uбэ=h11Iб+h12UКЭ
Ik=h21Iб+h22Uкэ
h11э – входное сопротивление
h12э – коэффициент обратной связи по напряжению
h21э- коэффициент прямой связи по току. (коэффициент усиления приводится
в справочнике)
|
|
h22э – выходная проводимость.
Б IБ h11ОЭ IK=IБ*h21ОЭ К
UБЭ UКh12ОЭ 1/h22ОЭ UK
Э Э
Порядок выполнения.
Собрать схему представленную на рис. 1
R1 V1
Рис.1. Схема измерений.
Подключить источники питания Е 1 , Е 2 и приборы соблюдая полярность по варианту. Ручки регулировки источников повернуть до упора против часовой стрелки.
Е1 = 0-3 В. Е2 = 0-15 В.
Используемые приборы : µА – прибор Ц4354, мА - , вольтметр
Переключатель S1 в верхнем положении, R2 замкнуто.
2. Измерения семейства выходных характеристик БТ в схеме с ОЭ. Iк = f(Uкэ) при Iб = const.
Изменяя значения Е1 устанавливаем Iб указанные в таблице.
На цифровом вольтметре изменяя Е2 устанавливаем Uк, заданные в таблице 1. Если необходимо, регулируем Iб. Показания mA заносим в таблицу в клетку на пересечении Iб и Uк. Предел измерения вольтметра установить 2В.
Предел µА Iб ≥ Iб max
|
|
Таблица 1.
Uk В I К мА | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 1 | 3 | 5 | 10 |
I Б = мкА | |||||||||
I Б = мкА | |||||||||
I Б = мкА | |||||||||
I Б = мкА | |||||||||
I Б = мкА |
Значения Uк = 3, 5 и 10 В устанавливаются на приборе блока питания.
После заполнения таблицы установить Е1 и Е2 =0.
3. Измерения семейства входных характеристик БТ в схеме с ОЭ. Iб = f(Uкэ) при Uк = const.
Перенести вольтметр с коллектора на клемму базы. Установить напряжение на коллекторе «0», изменять ток базы в заданных таблицей 2 значениях, измерять Uбэ вольтметром и записать в таблицу 2 по вариантам.
|
|
Таблица 2.
Iб | 0 | |||||
Uкэ = 0 в | ||||||
Uкэ = 2 в | ||||||
Uкэ= 10 в |
Построение графиков ВАХ и расчет параметров.
а. Семейство входных ВАХ БТ в схеме ОЭ .
Желательно выбирать длину осей больше 10 см максимальные величины в таблице размещаются на конце осей.
По характеристикам можно определить h11 ОЭ и h12 ОЭ
h 11 ОЭ =∆U БЭ /∆I Б при UK=3 В
h 12 ОЭ =∆U БЭ /∆U K Э при IБ =
б. Семейство выходных ВАХ БТ в схеме ОЭ.
По характеристикам можно найти h21 ОЭ и h22 ОЭ. Находим их на линейном участке ВАХ.
h 21ОЭ =∆ IK /∆ I Б при UК= const, возьмем UK=3 В
∆IБ= IБ3 – IБ2 = ∆IK=IK1 - IK2=
h 21ОЭ =
h 22ОЭ = ∆ IK /∆ UK при I Б = const, возьмем I Б = I Б2 =
∆IK = ; ∆UK = ; h 21ОЭ =
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!