Цель: закрепление теоретических знаний по теме «Схемы включения биполярных транзисторов» и приобретение практических навыков расчета параметров биполярного транзистора по заданным условиям, а также умение строить ВАХ по измеренным параметрам.
Задачи: ознакомиться со схемой включения биполярного транзистора по схеме с общей базой, сформировать умение рассчитывать заданные параметры, строить ВАХ по измеренным показаниям, пользоваться справочной литературой, научить студентов применять теоретические знания на практике.
Материалы, оборудование, ТСО, программное обеспечение: ПО Multisim 17, ПК, рабочая тетрадь по электронной технике
Литература, информационное обеспечение:
1. Москатов Е.А. Основы электронной техники. Учебное пособие - Ростов н/Д.: Феникс, 2014.
2. Вайсбурд Ф.И., Панаев Г.А., Савельев Б.И. Электронные приборы и усилители. Учебник - М.: Либрком, 2010.
3. Горшков Б.И., Горшков А.В. Электронная техника - М.: Академия, 2010.
Порядок выполнения практической работы:
Краткие сведения:
Биполярный транзистор (БТ) – ПП с двумя взаимодействующими переходами и тремя или более выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.
Резкое увеличение диффузии основных носителей (ОН) через переход, при котором в каждую из областей вводятся дополнительные неосновные заряды (НЗ), являющиеся для нее неосновными носителями (НН), называется инжекцией (прямое включение p-n перехода).
Снижение диффузии ОН, при котором в каждую область вводится небольшое количество НЗ, являющиеся для нее ОН, называется экстракцией.
Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый кристалл, имеющий три области с чередующимся типом проводимости. Две крайние области имеют одинаковый тип проводимости, а средняя, находящаяся между ними, - противоположный.
Существуют транзисторы структур p-n-p и n-p-n .
Концентрация ОН в трех областях различна по своей величине. В соответствии с концентрацией ОН и процессами, происходящими в транзисторе, области называют эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К), таким образом, создаются два p-n перехода: эмиттерный (ЭП) – между эмиттером и базой и коллекторный (КП) – между коллектором и базой.
При использовании транзисторов в качестве элементов схем к каждому его p-n переходу подключается внешнее постоянное напряжение, смещающее переход в том или ином направлении.
Имеются три основных режима работы транзисторов:
- активный, когда эмиттерный переход смещают в прямом направлении, а коллекторный – в обратном ;
- насыщения, когда оба перехода смещены в прямом направлении;
- отсечки, когда оба перехода смещены в обратном направлении.
Между этими токами существуют следующие соотношения:
Iэ = Iк + Iб; Iб << Iк; Iэ = Iк.
При использовании транзисторов различают две электрические цепи: входная, в которую включается источник сигнала, и выходная, в которую включается нагрузка. Для получения двух замкнутых цепей при трех выводах транзистора один их этих выводов делают общим для входной и выходной цепей. Поэтому имеется три возможные схемы включения биполярного транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ), с общим коллектором (ОК). Каждая из этих схем включения имеет свои особенности, достоинства и недостатки.
Схема с ОБ.
В этой схеме эмиттер является входным электродом, коллектор – выходным, а база общим, поэтому:
Iвх = Iэ; Iвых = Iк; Uвх = Uэб; Uвых = Uкб.
Учитывая, что Iэ – прямой ток и Iк = Iэ; Uэб – прямое напряжение;
Uкб – обратное напряжение, можно получить:
Коэффициент передачи по потоку:
Кт =Iк / Iэ< 1 = 0,95…0,99;
Коэффициент передачи по напряжению:
Кн = Uкб / Uэб - сотни раз;
Коэффициент передачи по мощности:
Км = К – сотни раз;
Входное сопротивление:
Rвх = Uэб / Iэ - единицы – десятки Ом.;
Выходное сопротивление:
Rвых = Uкб / Iк - десятки – сотни кОм.
Вывод. Схема с ОБ не дает усиления по току, имеет низкое входное и высокое выходное сопротивление, не меняет фазу входного напряжения.
Вопросы допуска:
1 Почему в схеме с ОБ ток коллектора почти не зависит от напряжения на коллекторе и остается почти равным току эмиттера даже при напряжении на коллекторе равном нулю?
2 Каков механизм влияния коллекторного напряжения на эмиттерную характеристику?
3 Что определяет режим работы транзистора?
4 Какие недостатки имеет схема с ОБ?
5 Что такое дифференциальный коэффициент передачи тока базы?
Задание:
- практически снять реальные входные и выходные вольт – амперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой;
- сравнить полученные ВАХ с теоретическими;
- произвести графический расчет h-параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой.
Содержание отчета:
1 Название и цель работы.
2 Схема электрическая принципиальная.
Рисунок 1. Схема исследования БТ, включенного по схеме с ОБ
3 Таблица 1-Снятие входных характеристик
| %изменения Uэб | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | ||
| Uкб, 0В | Uэб, В | |||||||||||
| Iэ, мА | ||||||||||||
| Uкб »10В | Uэб, В | |||||||||||
| Iэ, мА | ||||||||||||
4. Таблица 2 –Снятие выходных характеристик
| % изменения Uкб | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | |
| Uкб, В | ||||||||||
| Iэ (18%) | Iк, мА | |||||||||
| Iэ (19%) | Iк, мА | |||||||||
| Iэ (20%) | Iк, мА | |||||||||
5 Графики входной и выходной характеристик транзистора.
6 Расчет h-параметров по ВАХ.
Порядок выполнения работы:
1 Снять входную ВАХ транзистора в программе моделирования Multisim . Для этого включить режим моделирования и изменять напряжение на эмиттере транзистора: клавишей «b» уменьшая, сочетанием «Shift»+«b» - увеличивая его. Величину напряжения снимать с вольтметра Ube, величину тока - с амперметра I.e Показания приборов занести в таблицу. Выключить режим моделирования.
Выполнить измерения при Ukb=0 и при Ukb=10В. Выходное напряжение регулировать клавишей «k» (уменьшать) и сочетанием «Shift»+«k» (увеличивать).
2 Снять выходную ВАХ транзистора в программе моделирования Multisim . Для этого включить режим моделирования и изменять напряжение на коллекторе транзистора: клавишей «k» уменьшая, сочетанием «Shift»+«k» - увеличивая его. Величину напряжения снимать с вольтметра Ukb, величину тока - с амперметра I.k Показания приборов занести в таблицу. Выключить режим моделирования.
Выполнить измерения при значениях тока эмиттера Ie=2mA, Ie=3mA, Ie=4mA, ток регулировать клавишей «b» уменьшая, сочетанием «Shift»+«b» - увеличивая его.
Расчетная часть:
1 По полученным данным таблицы №1 и №2 построить входную и выходную ВАХ транзистора для схемы с ОБ.
2 По входной ВАХ определить величину параметра h11б = U1/I1.
3 По выходной ВАХ определить величину параметров h21 = I2/I1.
Контрольные вопросы:
1 Пояснить устройство и принцип действия биполярного транзистора.
2 Почему в схеме с ОБ ток коллектора почти не зависит от напряжения на коллекторе и остается равным току эмиттера даже при Uкб = 0?
3 Как влияет изменение Uкб на входную ВАХ транзистора?
4 Какие достоинства и недостатки имеет схема включения с ОБ?
Виды контроля (Оценка)
Лабораторные работы оцениваются следующим образом:
оценка «5» ставится, если:
- работа выполнена самостоятельно в объеме 100 % и получен верный ответ или иное требуемое представление результата работы;
- нет нарушений в оформлении работы;
- правильно выполнено свыше 95 % работы.
- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы
оценка «4» ставится, если:
- работа выполнена самостоятельно в объеме 100 % (допускаются небольшие математические ошибки, не влияющие на конечный результат;
- незначительные нарушения в оформлении практической работы, исправления;
- правильно выполнено свыше 85 % работы;
- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы (допускается 1-2 не точности в ответах)
оценка «3» ставится, если:
- работа выполнена в объеме 100 %, но допущены ошибки, приводящие к неверному конечному результату.
- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы (допускается 1-2 не точности в ответах)
оценка «2» ставится, если:
- допущены существенные ошибки, показавшие, что студент не владеет обязательными знаниями, умениями, необходимыми для выполнения работы, или значительная часть работы выполнена не самостоятельно;
- грубые нарушения в оформлении практической работы;
- даны ответы не на все вопросы допуска и контрольные вопросы
Лабораторная работа №4
«Исследование ВАХ биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ)»
Продолжительность проведения – 1 час
Дата: 2019-02-25, просмотров: 220.
