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 I_Б  и поток ОНЗ из эмиттера в базу (инжекцию). Из базы под действием напряжения на коллекторе ОНЗ экстрагируются в коллектор, вызывая коллекторный ток I_К. БТ в схеме ОЭ это усилитель тока .Коэффициент усиления по току

              h_{21 ОЭ} = I_K / 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.

            U_бэ=h₁₁I_б+h₁₂U_КЭ

             I_k=h₂₁I_б+h₂₂U_кэ

h_11э – входное сопротивление

h_12э – коэффициент обратной связи по напряжению

h_21э- коэффициент прямой связи по току. (коэффициент усиления приводится

 в справочнике)                                                                                                                                                     

h_22э – выходная проводимость.

                                  

              Б I_Б            h_11ОЭ              I_K=I_Б*h_21ОЭ                            К 

                 U_БЭ                         U_Кh_12ОЭ                  1/h_22ОЭ  U_K

              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.                         I_к = f(U_кэ) при I_б = const.
Изменяя значения Е₁ устанавливаем I_б указанные в таблице.
На цифровом вольтметре изменяя Е₂ устанавливаем U_к, заданные в таблице 1. Если необходимо, регулируем I_б. Показания mA заносим в таблицу в клетку на пересечении I_б и U_к. Предел измерения вольтметра установить 2В.
Предел µА I_б ≥ I_{б 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 U_к = 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. I_б = f(U_кэ) при U_к = const.
Перенести вольтметр с коллектора на клемму базы. Установить напряжение на коллекторе «0», изменять ток базы в заданных таблицей 2 значениях, измерять U_бэ 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 h_{11 ОЭ} и  h_{12 ОЭ}

h _{11 ОЭ} =∆U _БЭ /∆I _Б при U_K=3 В

 

h _{12 ОЭ} =∆U _БЭ /∆U _{K Э}  при I_Б =

 

б. Семейство выходных ВАХ БТ в схеме ОЭ.

 

 

По характеристикам можно найти h_{21 ОЭ} и  h_{22 ОЭ}. Находим их на линейном участке ВАХ.

h _21ОЭ  =∆ I_K /∆ I _Б при U_К= const, возьмем U_K=3 В

∆I_Б= I_Б3 – I_Б2 =                                    ∆I_K=I_K1 - I_K2=

h _21ОЭ  =

h _22ОЭ = ∆ I_K /∆ U_K при I _Б = const, возьмем I _Б = I _Б2 =

∆I_K =            ; ∆U_K =               ;  h _21ОЭ  =

 

 

---

Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!