Общим эмиттером и полевого транзистора в схеме с общим истоком

Биполярного транзистора в схеме с

Исследование вольт-амперных характеристик

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.

Цель работы: Исследование вольт-амперных характеристик на входе и на выходе и оценка параметров биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Исследование вольт-амперных характеристик полевого транзистора и оценка основных его параметров.

В работе использован транзистор 2N3415 – аналог отечественного транзистора КТ315А.

Приборы и элементы:

Приборы и элементы	Расположение на панели	Приборы и элементы	Расположение на панели
Резисторы	Basic	Амперметр	Indicators
Источник питания	Sources	Вольтметр	Indicators
Заземление	Sources	Транзистор	Transistors

Теоретическое введение:

Биполярный транзистор - полупроводниковый прибор, содержащий три полупроводниковые области с чередующимися типами проводимости: "n-р-n" или "р-n-р", которые называются соответственно эмиттером (Э), базой (Б) и коллектором (К). Эти области разделены "р-n" переходами - эмиттерный (ЭП) и коллекторный (КП) (рис. 1).

Графическое изображение транзисторов дано на рис. 2.

В зависимости от того, какой вывод транзистора: эмиттер, база или коллектор - являются общими для входной и выходной цепей транзисторов, применяются три схемы включения: схема с общей базой (ОБ), схема с общим эмиттером, схема с общим коллектором (ОК).

В данной лабораторной работе исследуется транзистор типа "n-р-n", включенный в схему с общим эмиттером (см. рис.3).

Для расчета и анализа применения транзистора в качестве усилительного или переключающего элемента пользуются входными и выходными характеристиками транзистора. Входная характеристика транзистора - это зависимость между током и напряжением во входной цепи:

где - ток цепи базы;

- напряжение "база " эмиттер",

- напряжение "коллектор - эмиттер".

Выходная характеристика транзистора это зависимость между током и напряжением в выходной цепи:

при

где - ток цепи коллектора;

- ток цепи базы.

Для снятия входных и выходных характеристик транзистора служит следующая схема (рис. 4).

Рис.4

- источники постоянных напряжений;

- вольтметры;

-миллиамперметры;

VT1- исследуемый транзистор.

Для снятия входной характеристики транзистора VT1 на источнике напряжения Е1 задаются различные значения напряжений по вольтметру . Для каждого установленного напряжения изменяют ток базы по миллиамперметру .

Для снятия выходной характеристики транзистора VT1 источником устанавливают постоянный режим входной цепи. В выходной цепи источником устанавливают по вольтметру различные значения напряжения , и для каждого установленного напряжения измеряют ток . Задавая значения тока базы, можно получить семейство выходных характеристик. На рис. 5 показаны типовые входные характеристики транзистора.

На рис. 6 показано семейство типовых выходных характеристик транзистора.

Пользуясь графиками входных и выходных характеристик, можно определить основные параметры транзистора:

- входное сопротивление- [Ом]

при

где ΔU_бэ - величина изменения напряжения ΔU_бэ

∆ - величина изменения тока базы, зависящая от ;

- коэффициент обратной связи по напряжению – h_oc

при

где величина изменения напряжения

- коэффициент передачи по току (усиление по току) – h₂₁

при

где - величина изменения тока;

- величина изменения тока зависимая от ;

выходная проводимость –

при

Полевой транзистор - активный полупроводниковый прибор, который содержит три полупроводниковые области одного типа проводимости: "n" или "р". Эти области имеют названия: исток, сток, канал. Область управления, называемая затвором, имеет проводимость, отличную от проводимости канала: если канал с проводимостью "n", то область управления с проводимостью "р". Условно структура полевых транзисторов показана на рис.1. Полевые транзисторы с такой структурой называют транзисторы с "р-n" переходом.

И - исток; С - сток; 3 - затвор.

В полевых транзисторах ток создается только основными носителями, движением зарядов одного знака, поэтому полевые транзисторы называют еще униполярными. Исток - источник основных носителей зарядов, сток - приемник этих зарядов. Канал - область в транзисторе, сопротивление которой зависит от потенциала на затворе - управляющем электроде. Полевой транзистор имеет внешние выводы: исток, сток и затвор. Графическое изображение полевых транзисторов на электрических схемах приведено на рис. 2.

Оценка качества полевого транзистора определяется по управляющей и выходной характеристикам. Управляющая (стокозатворная) характеристика - это зависимость между током цепи стока и управляющем напряжением "затвор " исток" при постоянном заданном напряжении "сток-исток":

при

где - ток цепи стока;

- напряжение "затвор - исток";

- напряжение "сток - исток".

Основными характеристиками полевого транзистора являются выходные или стоковые характеристики - зависимость между током цепи стока и напряжение "сток - исток" при постоянном заданном напряжении "затвор - исток":

при

где - ток цепи стока;

- напряжение "затвор - исток";

- напряжение "сток - исток".

Электрическая схема снятия характеристик полевого транзистора приведена на рис.3

Рис.3

Е1, Е2 - источники напряжения;

R1, R2 - переменные резисторы (регуляторы), VT- полевой транзистор;

U1, U2 - вольтметры;

А1- миллиамперметр.

Для снятия управляющей характеристики источником питания Е1 задают различные значения напряжения по вольтметру U1, и для значения определяют ток по миллиамперметру А1. Режим выходной цепи задается источником Е2, напряжение устанавливается по вольтметру U2.

Для снятия выходной характеристики источником питания Е2 задают различные значения напряжения по вольтметру U2 и для каждого значения определяют ток по миллиамперметру. Режим входной цепи задается источником питания Е1. Задавая различные значения напряжения , можно построить семейство выходных характеристик.

Управляющие характеристики полевых транзисторов приведены на рис.4, а выходные - на рис. 5,

рис. 5

Пользуясь графиками характеристик, можно определить основные параметры полевого транзистора: крутизну (S), внутреннее (выходное) сопротивление () коэффициент усиления (). Крутизна определяется:

при

где S - крутизна, мА/В;

- изменение тока цепи стока, мА;

- изменение напряжения "затвор-исток", В;

-напряжение "сток-исток", В.

Внутреннее (выходное) сопротивление:

при

где - внутреннее сопротивление, кОм;

- изменение напряжения "сток - исток".

Коэффициент усиления:

при

где - коэффициент усиления полевого транзистора;

- ток цепи стока, мА,

Параметры связаны между собой зависимостью:

Порядок выполнения работы:

1. Вычисление статического коэффициента передачи тока β

1. Открыть файл lab3\3_1.ewb со схемой, изображенной на рис. 4

2. Включить схему, занести показания приборов и вычисления в таблицу 1. согласно варианту №1-7 соответственно.

Табл. 1

Номер варианта	№1 =5, В =2.5,В	№2 =5, В =4.5,В	№3 =7, В =2.5,В	№4 =7, В =4.5,В	№5 =9, В =2.5,В	№6 =10, В =4.5,В	№7 =11, В =2.5,В
,mA
,mA
, В
β= /

2. Измерение обратного тока коллектора

1. Изменить номинал базы Еб=0В, номинал коллектора не менять

2. Включить схему

3. Записать значения тока коллектора и напряжения между коллектором и эмиттером в таблицу 2.

Табл. 2

, В	,mA	,mA	, В

3. Получение входной характеристики биполярного транзистора

1. Провести измерения согласно таблице 3 для значений: в соответствии с вариантом.

Номер варианта	№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7
1, В
2, В	3,5		2,5		1,5		0,5

Табл. 3

, В	,mA	, В	,mA
1	2	1	2	1	2
1.5
2.5
3.5
4.5

2. По данным таблицы нарисовать графики.

3. По входной характеристике найти входное сопротивление для вариантов

4. Получение выходной характеристики транзистора

1. Провести измерения согласно таблице 4.

Табл. 4

, В   Еб,В

=3В

=5В

=7В

=9В

=10В

=11В

=12В

, mA

, В

, mA

В

, mA

В

, mA

В

, mA

В

, mA

В

, mA

В

0.5

0,004 мк

2,997

1.5

6,602 мк

0.66

2.337

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

2. По данным таблицы 4 построить графики.

3. Вычислить по графикам входных и выходных характеристик транзистора их параметры, согласно своему варианту.

· коэффициент обратной связи по напряжению

· коэффициент передачи по току

· выходную проводимость

4. Оценить параметры транзистора 2N3415 и сравнить их с параметрами транзистора КТ315В.

Параметры транзистора КТ315В:

h_вх==40Ом, h_t=20…90, h=0.3, U_кэ=10В, I_к=1mA, f=250мГц, P_расч=150мВт, U_кэmax=25В, U_бэ.max=6В, I_к.max=100mA.

1. Снятие управляющих и выходных характеристик полевого транзистора.

1). Открыть файл lab3\3_2.ewb со схемой, изображенной на рис. 3.

2). Выполнить измерения согласно таблице 1 и варианту, заданному преподавателем.

Табл. 1

Е1

Е2=2В

Е2=4В

Е2=6В

Е2=8В

Е2=10В

Е2=12В

I1

U1

U2

I1

U1

U2

I1

U1

U2

I1

U1

U2

I1

U1

U2

I1

U1

U2

-2

-1

0,5

0,25

0,5

0,75

1,5

2,5

3,5

Содержание отчета:

1. Цель работы;

2. Схема исследования;

3. Графики входных и выходных характеристик транзистора;

4. Расчет h – параметров.

5. Построить графики управляющих и входных характеристик транзистора

6. Определить по графикам основные параметры S, Ri, μ полевого транзистора 2N3686, согласно заданному варианту. Сравнить их с паспортными данными отечественного транзистора КП303В:

R1=50 Oм при Uси=10V Uзи=0V, S=2...5mА/V

Контрольные вопросы

1. Типы транзисторов и их отличительные признаки

2. Определение электродов-выводов у транзистора

3. Схемы включения транзисторов, их достоинства и недостатки

4. Входная характеристика транзистора в схеме с общим эмиттером

5. Выходная характеристика транзистора в схеме с общим эмиттером

6. Основные параметры транзистора

7. Почему полевые транзисторы относятся к униполярным.

8. Изображение полевых транзисторов на электрических схемах.

9. Расшифруйте обозначение КП303В.

10. Особенность полевого транзистора в управлении по сравнению с биполярным транзистором.

11. Определение управляющей характеристики полевого транзистора.

12. Способы подключения полевых транзисторов, особенности каждого.

Дата добавления: 2015-06-04