лаб2 - Биполярные и Полевые транзисторы / ЛАБ_2_ФОЭ - Биполярные и Полевые транзисторы
.docxМИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»
Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники
Лабораторная работа №2
Биполярные и Полевые транзисторы
Выполнил:
Проверил:
Магнитогорск, 2019.
Цель работы
Цель работы: Снятие и анализ входных и выходных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером; исследование выходных характеристик полевого транзистора в схеме с общим истоком и построение стоко-затворной характеристики.
Лабораторная база: Multisim 10 (MS10).
-
Снятие выходных характеристик транзисторов с помощью характериографа среды MS10
Снять семейство выходных характеристик биполярных транзисторов в схеме с ОЭ или полевых транзисторов в схеме с ОИ можно с помощью характериографа IV Analyzer, подключая соответствующие выводы транзисторов к его входам.
Характерио́граф — общее название приборов, предназначенных для наблюдения и исследования характеристик радиоэлектронных устройств и компонентов, измерительная информация в этих приборах отображается, как правило на экране в виде кривой или семейства кривых.
Биполярный транзистор:
Рисунок 1.1 – Схема подключения и ВАХ биполярного транзистора.
Полевой транзистор:
Рисунок 1.2 – Схема подключения и ВАХ полевого транзистора.
-
Построение семейства входных и выходных характеристик биполярный транзистора 2N2221A
Тип материала: Si
Полярность: NPN
Таблица 2.1 – Параметры биполярного транзистора.
2N2221A |
|||
Обратный ток коллекторного перехода |
IS(transport saturation current) |
0.000421971 |
pA |
Идеальный максимальный коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ |
BF(ideal maximum forward beta) |
64.8415 |
|
Напряжение, близкое к максимальному напряжению коллектора |
VAF(forward Early voltage) |
10 |
V |
Обратный ток эмиттерного перехода |
ISE(B-E leakage saturation current) |
40.7157 |
pA |
Максимальный ток коллектора |
IKF(corner for forward beta high current roll-off) |
0.493657 |
A |
Объемное сопротивление базы |
RB(zero bias base resistance) |
9.19691 |
Ω |
Объемное сопротивление эмиттера |
RE(emitter resistance) |
5.75152 |
mΩ |
Объемное сопротивление коллектора |
RC(collector resistance) |
0.487759 |
Ω |
Контактная разность потенциалов перехода база-эмиттер |
VJE(B-E built-in potential) |
0.830403 |
V |
Контактная разность потенциалов перехода база-коллектор |
VJC(B-C built-in potential) |
0.761845 |
V |
Емкость эмиттерного перехода при нулевом напряжении |
CJE(B-E zero-bias depletion capacitance) |
13.3839 |
pF |
Емкость коллекторного перехода при нулевом напряжении |
CJC(B-C zero-bias depletion capacitance) |
9.98995 |
pF |
Время переноса заряда через базу |
TF(ideal forward transit time) |
0.344603 |
nsec |
Рисунок 2.1 – Схема для получения семейства входных биполярного транзистора.
В схему включены следующие компоненты:
-
источники V1 и V2 постоянного напряжения, к одному из которых с помощью переключателя подключается коллектор биполярного транзистора. Выбор источника питания зависит от знака полярности коллектора (стока) соответствующего транзистора;
-
источники VЗ и V4 постоянного напряжения для включения с помощью переключателя в одного из них в цепь базы (затвора) соответствующего транзистора;
-
два потенциометра R2 и R3 для задания токов в цепях транзисторов;
-
два амперметра А1 и А2 и два вольтметра U1 и U2 для измерения токов и напряжений на электродах исследуемого транзистора;
-
Исследуемый транзистор.
Таблица 2.2 – Полученные данные.
Ток базы Iб, мкА |
0 |
50 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
Напряжение Uбэ,В при Uкэ, В |
0 |
0 |
0,575 |
0,595 |
0,606 |
0,622 |
0,63 |
0,63 |
5 |
0 |
0,652 |
0,668 |
0,684 |
0,694 |
0,7 |
0,70 |
Рисунок 2.3 – Семейство входных характеристик биполярного транзистора.
Рисунок 2.4 – Схема для получения семейства выходных биполярного транзистора.
Таблица 2.3 – Полученные данные.
Напряжение Uкэ, В |
|
0 |
0,1 |
0,5 |
1 |
5 |
8 |
12 |
Ток коллектора Ik, mA при Iб,mkA |
50 |
0 |
1,153 |
1,916 |
2,081 |
3,335 |
4,278 |
5,541 |
100 |
0 |
2,28 |
3,754 |
4,1 |
6,612 |
8,5 |
11,029 |
|
200 |
0 |
4,456 |
7,357 |
7,977 |
12,971 |
16,76 |
21,754 |
|
300 |
0 |
6,282 |
10,81 |
11,73 |
19,196 |
24,769 |
32,184 |
|
400 |
0 |
8,167 |
14,153 |
15,367 |
25,148 |
32,568 |
42,348 |
|
500 |
0 |
10 |
17,401 |
18,903 |
30,9 |
40,174 |
52,269 |
Рисунок 2.5 – Семейство выходных характеристик биполярного транзистора.
-
Построение семейства выходных и стоко-затворной характеристик полевого транзистора 2N6660JANTXV
Рисунок 3.1 – Схема для получения семейства выходных биполярного транзистора.
Таблица 3.1 – Полученные данные.
Напряжение Uси, В |
0 |
0,6 |
1 |
2 |
3 |
4 |
8 |
12 |
||
Ток стока Iс, mA ,при напряжении Uзи, В |
3 |
2,49 |
113,3 |
155,88 |
163 |
163 |
163 |
163 |
163 |
|
3,6 |
2,49 |
169,1 |
257,81 |
328,37 |
328,37 |
328,37 |
328,37 |
328,37 |
||
4,2 |
2,49 |
217,21 |
345,98 |
516,2 |
563,33 |
563,33 |
563,33 |
563,33 |
||
4,8 |
2,5 |
259 |
422,89 |
682,32 |
779,75 |
780,138 |
780,13 |
780,1 |
||
5,4 |
2,5 |
295,8 |
490,50 |
828,931 |
1020 |
1055 |
1055 |
1055 |
||
6 |
2,5 |
328,4 |
550,34 |
959 |
1233 |
1350 |
1350 |
1350 |
Рисунок 3.2 – Семейство выходных характеристик полевого транзистора.
Рисунок 3.3 – Схема для получения стоко-затворной характеристики.
Таблица 3.1 – Полученные данные.
Напряжение затвора Uзи,В |
-5 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
0,5 |
||||||||
Ток стока Ic, mA , при напряжении Uси |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||||
12 |
0,0018 |
0,0018 |
0,0018 |
0,0018 |
0,0018 |
0,0018 |
0,0018 |
||||||||
|
1 |
1,5 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||||
12 |
0,0018 |
0,0018 |
8,676 |
163 |
463 |
868 |
1356 |
Рисунок 3.4 –Стоко-затворные характеристики полевого транзистора.
Вывод
В ходе лабораторной работы было произведено моделирование транзисторов в Multisim10, в результате чего были построены их входных и выходных характеристики, которые были сравнены с характеристиками, полученными в характериографе IV Analyzer. Также была построена стоко-затворная характеристики полевого транзистора.