Цель: закрепление теоретических знаний по теме «Схемы включения биполярных транзисторов» и приобретение практических навыков расчета параметров биполярного транзистора, построение входных и выходных характеристик, умение производить расчет по заданным параметрам.
Задачи: ознакомиться с действием биполярного транзистора в схеме с ОЭ, умение рассчитывать h-параметры, строить ВАХ, пользоваться справочной литературой, научить студентов применять теоретические знания на практике, организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество
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:
В схеме БТ с ОЭ база является входным электродом, коллектор – выходным, эмиттер – общим, поэтому:
Iвх = Iб; Iвых = Iк; Uвх = Uэб; Uвых = Uкэ.
Учитывая, что Iб в десятки – сотни раз меньше Iк, Iэ – прямой ток; Iк = Iэ; Uэб – прямое напряжение; Uкб – обратное напряжение и Uкэ = Uкб, можно получить:
- коэффициент передачи потоку Кi = Iк/Iб - десятки – сотни раз;
- коэффициент передачи по напряжению Кu = Uкэ/Uэб - сотни раз;
- коэффициент передачи по мощности Км – тысячи – десятки тысяч раз;
- входное сопротивление rвх = Uэб/Iб - сотни ом – единицы ком.;
- выходное сопротивление rвых = Uкэ/Iк - единицы - десятки ком.
Схема с ОЭ имеет большое усиление по току, напряжению, мощности; входное сопротивление мало, выходное велико. Схема с ОЭ меняет фазу входного напряжения
Помимо этого, транзистор как прибор, представляет собой два взаимодействующих p-n перехода, может быть представлен эквивалентной схемой,
Рисунок 1-Эквивалентная схема транзистора с ОЭ
где:
Rэ – сопротивление эмиттерного перехода;
Rб – сопротивление области базы;
Rк – сопротивление коллекторного перехода;
Iэ – управляемый генератор тока.
Однако эти параметры непосредственно измерить нельзя. Поэтому транзистор представляют в качестве активного четырехполюсника, имеющего два входных и два выходных зажима. На входе такого четырехполюсника действуют мгновенные значения напряжения u1 и тока i1, а на выходе – u2 и i2.
Рисунок 2 – Транзистор как активный четырехполюсник
БТ – нелинейный элемент, поэтому он имеет нелинейные характеристики. В этом случае параметры БТ являются дифференциальными, то есть определяются при малом входном сигнале. Мгновенные значения токов и напряжения связаны между собой через параметры четырехполюсника. Если два из четырех параметров принять за независимые, то оставшиеся два будут зависимыми. Эту зависимость определяет система уравнений. Наибольшее распространение получили h – параметры, при которых за независимые параметры принимаются i1 и u2, а u1 и i2 – зависимыми. Таким образом:
u1 = h11 i1 + h12 u2
i2 = h21 i1 + h22 u2,
где h21 - коэффициент передачи по току; h11 - входное сопротивление
В режиме короткого замыкания на выходе u2 = 0, тогда
u1 = h11 i1
i2 = h21 i1,
В режиме холостого хода i1 = 0, тогда
u1 = h12 u2
i2 = h22 u2,
где h22 - выходная проводимость.
H–параметры являются справочными. Однако их величины можно определить по характеристикам через приращения токов и напряжений.
Вопросы допуска:
1 Пояснить устройство и принцип действия биполярного транзистора.
2 Как влияют изменения температуры окружающей среды на эмиттерную характеристику транзистора?
3 Как по статическим характеристикам определить h-параметры?
4 Что определяет режим работы транзистора?
5 Объясните зависимость h11б от тока эмиттера?
Задание:
- экспериментально снять реальные входные и выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером;
- сравнить полученные входные и выходные ВАХ с теоретическими характеристиками;
- произвести графический расчет h-параметров.
Рисунок 3 - Исследование БТ в схеме с ОЭ
Содержание отчета
1 Название и цель работы.
2 Принципиальная схема.
3 Таблица для снятия входных характеристик
| % изменения Uбэ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | |
| Uкэ 0В | Uбэ, В | |||||||||
| Iб, мкА | ||||||||||
| Uкэ 5В | Uбэ, В | |||||||||
| Iб, мкА | ||||||||||
4 Таблица для снятия выходных характеристик:
| % изменения Uкэ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | |
| Iб = | Uкэ,В | |||||||||
| Iк, мА | ||||||||||
| Iб = | Uкэ,В | |||||||||
| Iк, мА | ||||||||||
| Iб = | Uкэ,В | |||||||||
| Iк, мА | ||||||||||
4 Графическая характеристика транзистора.
5 Расчет параметров по характеристикам.
Порядок выполнения работы (для снятия входной ВАХ)
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 Uke, величину тока - с амперметра Ik Показания приборов занести в таблицу. Выключить режим моделирования.
Выполнить измерения при значениях тока базы Ib=20mkA, Ib=28mkA, Ib=36mkA, ток регулировать клавишей «b» уменьшая, сочетанием «Shift»+«b» - увеличивая его.
Расчетная часть:
По полученным данным построить входную и выходную ВАХ транзистора для схемы с ОЭ.
По входной ВАХ определить величину параметра h11э=Uбэ/Iб, при Uкэ=5В.
По выходной ВАХ определить величину параметров h 21э, h 22э по формулам: h21э = Iк/Iб, при Uкэ=5В, h22э = Iк/Uкэ, при Iб согласно заданию.
Контрольные вопросы :
1 Каким образом в схеме с ОЭ напряжение на коллекторе влияет на входную вольт – амперную характеристику?
2 Изобразите структурную схему с ОЭ и объясните, в чем состоит отличие ее от схемы с ОБ?
3 Почему схема с ОЭ не имеет недостатков, присущих схеме с ОБ?
4 Как влияет изменение Uкэ на входную ВАХ транзистора?
5 Как влияет ток базы на выходную ВАХ транзистора?
6 Что такое h-параметры?
7 Как определить h21э?
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 №5
«Исследование полевого транзистора с управляющим p-n переходом в схеме с общим истоком (ОИ)»
Продолжительность проведения – 2 часа
Дата: 2019-02-25, просмотров: 233.
