Изучите основные параметры и характеристики исследуемого биполярного транзистора КТ816Б. Ознакомьтесь с инструкциями по эксплуатации приборов, используемых в работе.

Лабораторна робота № 1 2

Тема: «Снятие входных и выходных характеристик транзистора с общей базой»

Цель работы: изучить и экспериментально исследовать вольт-амперные характеристики (ВАХ) биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой.

Знать:

-классификацию биполярных транзисторов;

- сферу их использования;

- виды схем;

Уметь:

- собирать схемы;

-снимать характеристики биполярного транзистора;

Техника безопасности при выполнении работы:

• Перед началом работы следует проверить отсутствие напряжения на зажимах источника.

• Включить схему под напряжение, убедившись, что никто не прикасается к токоведущим частям схемы.

• Перед включением цепи под напряжение, предупредить об этом всех членов бригады.

• Включить схему в сеть без предварительной проверки ее преподавателем или лаборантом категорически запрещается.

• После включения схемы запрещается касаться руками проводов и частей приборов, находящихся под напряжением.

• Любые изменения в схеме цепи выполнять только после выключения ее из сети. Включение в сеть после внесенных изменений проводить с разрешения преподавателя.

При обнаружении отклонений в работе элементов цепи немедленно отключить его от сети и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

• Категорически запрещается оставлять без присмотра электроустановку, находящуюся под напряжением.

• Разбирать цепь только после отключения его от источника напряжения на рабочем месте.

• Главные выключатели включаются и выключаются только преподавателем или лаборантом. « При несчастном случае немедленно отключить напряжение и оказать первую медицинскую помощь тому, кто пострадал от электрического тока.

Оборудование:

1. Rн – переменный резистор 100Ω

2. VT1 – транзистор КТ315А

3. PS1 - осциллограф

4. PA – амперметр

5. PV - вольтметр

5. Теоретическое обоснование:

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими переходами и тремя или более выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.

Принцип действия и основные режимы работы. Особенность биполярного транзистора заключается в том, что между его электронно-дырочными переходами существует взаимодействие - ток одного из переходов может управлять током другого. Такое управление возможно, потому что носители заряда, инжектированные через один из электронно-дырочных переходов, могут дойти до другого перехода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток.

В зависимости от порядка расположения областей различают p-n-p и n-p-n транзисторы. Упрощенные структуры p-n-p и n-p-n транзисторов и их условные графические изображения приведены на рис. 4.1.

а) б)
Рис. 4.1. Биополярные транзисторы в усилительной схеме и условные графические обозначения: а – p-n-p; б – n-p-n.
В биполярных транзисторах перенос электрического тока через кристалл полупроводника и усиления сигнала обусловлены движением носителей заряда обеих полярностей – электронов и дырок.

Область транзистора, расположенную между электронно-дырочными переходами, называют базою. Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером, соответствующий электронно-дырочный переход – эмиттерным. Область транзистора, основным назначением которой является экстракция носителей из базы, называют коллектором, соответствующий электронно-дырочный переход – коллекторным.
Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:
1) режым отсечения – оба электронно-дырочных перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идет сравнительно небольшой ток;
2) режим насыщения – оба электронно-дырочные переходы открыты;
3) активний режим – один из электронно-дырочных переходов открыт, а другой закрыт.
В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором практически отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причем транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы (усиление, генерирование, переключение и т. п.).
Схемы включения биполярного транзистора. При включении транзистора в схему один из его электродов считается входным, второй – выходным, а третий – общим. На входной и выходной электроды транзистора подаются от внешних источников напряжения, отчисленные относительно общего электрода.
В зависимости от того, какой электрод является общим для входного и выходного цепей, различают три схемы включения биполярного транзистора: схема с общей базой (ОБ), схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК).В схеме с общей базой (ОБ) (рис. 4.2) входным электродом является эмиттер, а выходным – коллектор.
В n-p-n-транзисторе с ОБ эмиттерный p-n-переход при прямом смещении инжектирует электроны с n-эмиттера в базовую область транзистора. Если концентрация легирующей примеси в эмиттере значительно больше, чем в базе, то ток электронов I_Еnинжектированных в базу, будет практически равен полному току эмиттера I_Е. Эффективность эмиттера характеризуется коэффициентом инжекции γ = I_Еn / I_Е, который должен быть близок к единице.

Рис. 4.2. Транзистор n-p-n, включённый по схеме с общей базой
Часть электронов, инжектированных эмиттером, будет рекомбинировать в базе с дырками. Если толщина базы w намного меньше диффузной длины электронов L_n в ней, то большинство электронов дойдет до коллектора. Коллекторный p-n-переход смещен в обратном направлении, поэтому все электроны, дошедшие до области пространственного заряда коллектора, будут захвачены электрическим полем перехода и переброшены к квазінейтральної области коллектора (произойдет экстракция дырок коллектором). Эффективность перемещения электронов через базу характеризуется коэффициентом переноса κ = I_Kn/I_Еn, где I_Kn - ток электронов, достигающих левой границы области пространственного заряда коллекторного p-n-перехода. Значение κ в транзисторе с малым отношением w/L_n близкое к единице.
Произведение γ κ = α_ст называют статическим коэффициентом передачи тока эмиттера. Тогда I_К = α_ст I_Е. Если эмиттерный ток возрастет на величину ΔI_Е через увеличениеΔU на эмиттер, то соответственно возрастут токи I_K и I_Б. В соответствии с первым законом Кирхгофа.
ΔI_Е = ΔI_K + ΔI_Б. (4.3)
Отношение прироста ΔI_K/ ΔI_Е = α называют дифференциальным коэффициентом прямой передачи по току. В схеме с общей базой α = α_ст = 0,95 ÷ 0,99. Поскольку α <1, усиления тока не происходит.
Однако транзистор с ОБ позволяет получить большое усиление по напряжению.

Выходное дифференциальное сопротивление транзистора в пологой, горизонтальной области характеристики большой, и в цепь коллектора можно включить последовательно большое сопротивление нагрузки R_К. Для выходной цепи транзистор представляет собой генератор тока ΔI_К с большим исходным внутренним дифференциальным сопротивлением r_вых. При изменении тока эмиттера на малое значение ΔI_Е напряжение на коллекторе транзистора изменяется на большее значение:
                                               ΔU_K = (R_К║ r_вых) ΔI_К ,
где R_К║ r_вих = R_K r_вих/ (R_K + r_вих) – эквивалентное сопротивление, что определяется параллельным включением сопротивления R_K і r_вих.
Входное дифференциальное сопротивление транзистора r_вх значительно меньше r_вих. Изменение входного напряжения при изменении входного тока на ΔI_Е составляет
                                                    ΔU_Э = r_вх ΔI_Э.
Коэффициент усиления транзистора С ОБ по напряжению
                                          K_UЗБ = ΔU_K/ ΔU_Е = α(R_К║ r_вих)/ r_вх.
при больших значениях R_K значение К_UОБ обычно намного превышает единицу.
Коэффициент усиления по мощности транзистора с ОБ K_роб может быть существенно больше единицы:
                                       K_роб = ΔP_вих/ΔP_вх = α²[(R_К║ r_вих)/ r_вх] .
Например, при R_K=50 кОм, r_вх=50 Ом значение K_роб ≈ 10³, если r_вих>>R_K.
Таким образом, биполярный транзистор является активным элементом электрической цепи, потому что позволяет усиливать электрические сигналы по мощности с К_роб > 1.С физической точки зрения усиления переменного сигнала по мощности связано с отбором энергии от источника питания выходного коллекторного круга.
Статические характеристики транзистора. Если обозначить напряжение и ток входного электрода транзистора через U₁ і I₁, а напряжение и ток выходного - через U₂і I₂, то взаимозависимость этих четырех величин можно выразить четырьмя сімейсвами характеристик. В качестве основных удобно выбирать семейства характеристик, связывающих ток и напряжение на входе - входные характеристики и ток и напряжение на выходе - выходные характеристики. Другие два семейства характеристик является следствием входных и выходных. Семейства характеристик, которые связывают токи или напряжения на выходе с токами или напряжениями на входе, называют характеристиками передачи, а семейства, которые связывают напряжения и токи на входе с токами или напряжениями на выходе, - характеристиками обратной связи.
Входные характеристики транзистора в схеме с ОБ. Входными характеристиками транзистора, включенного по схеме с ОБ, называют семейством характеристик, выражающих зависимость U_еб = f(I_е)|_{Uкб = const.}
Для измерения экспериментальных характеристик применяют схему, изображенную на рис. 4.3.

Порядок выполнения работы

Изучите основные параметры и характеристики исследуемого биполярного транзистора КТ816Б. Ознакомьтесь с инструкциями по эксплуатации приборов, используемых в работе.

Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 46; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!