- •Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
- •Введение
- •1. Лабораторная работа № 1 Исследование характеристик и параметров биполярного транзистора
- •1.1. Цель работы
- •1.2. Указания по подготовке к лабораторной работе
- •1.3. Основные теоретические сведения
- •1.3.1. Транзистор
- •1.3.2. Эквивалентные схемы биполярного транзистора
- •1.3.3. Расчет h-параметров транзистора по его статическим характеристикам для схемы оэ
- •1.4. Описание лабораторной установки. Общее задание на выполнение лабораторной работы
- •1.4.1. Описание лабораторной установки
- •1.4.2. Общее задание на выполнение лабораторной работы
- •1.5. Порядок проведения работы
- •1.6. Обработка экспериментальных данных
- •1.7. Выводы по работе
- •1.8. Указания по оформлению отчёта
- •1.9. Вопросы для самопроверки
- •2. Лабораторная работа № 2
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Указания по подготовке к лабораторной работе
- •2.3. Основные теоретические сведения
- •2.3.1. Выпрямительные диоды и стабилитроны
- •2.4. Порядок проведения работы
- •2.4.1. Установка прибора в нуль
- •2.4.2. Проведение измерений
- •2.4.2.1. Измерение параметров транзисторов
- •2.4.2.1.2. Измерение выходной проводимости транзистора:
- •2.4.2.1.3. Измерение коэффициента передачи тока транзистора:
- •2.4.2.1.4. Измерение обратного тока коллектора транзистора:
- •2.4.2.2. Измерение параметров диодов
- •2.4.2.2.1. Измерение обратного тока диода ir:
- •2.4.2.2.2. Измерение прямого напряжения диода:
- •2.4.2.3. Измерение параметров стабилитрона
- •2.4.2.3.1. Измерение напряжения стабилизации:
- •2.4.3. Общее задание на выполнение лабораторной работы
- •2.5. Вопросы для самопроверки
- •3. Лабораторная работа № 3
- •3.3.2. Каскад с общим эмиттером
- •3.3.3. Каскад с общим коллектором
- •3.4. Описание лабораторной установки
- •3.5. Общее задание на выполнение лабораторной работы
- •3.6. Порядок проведения работы
- •3.6.1. Каскад с общим эмиттером
- •3.6.2. Каскад с общим коллектором
- •3.7. Вопросы для самопроверки
- •4. Лабораторная работа № 4
- •4.3.2. Каскад на полевом транзисторе
- •4.4. Описание лабораторной установки
- •4.5. Общее задание на выполнение лабораторной работы
- •4.6. Порядок проведения работы
- •4.6.1. Каскад с общей базой
- •4.6.2. Каскад с общим истоком
- •4.6.3. Каскад с общим стоком
- •4.7. Вопросы для самопроверки
- •Список литературы
- •Содержание
1.3.2. Эквивалентные схемы биполярного транзистора
Для аналитического расчёта схем на транзисторах пользуются эквивалентными схемами. На рис. 1.2 приведены эквивалентные Т-образные схемы транзистора, включенного по схеме ОБ (рис. 1.2, а) и транзистора, включенного по схеме ОЭ (рис. 1.2, б). Схемы приведены для средних частот, с применением дифференциальных параметров транзистора.
|
|
Рис. 1.2. Эквивалентная схема транзистора: а – включенного по схеме ОБ; б – включенного по схеме ОЭ |
Эквивалентную схему с применением дифференциальных параметров можно использовать при малых изменениях токов и напряжений, когда связь между ними можно считать линейной.
Эмиттерный переход представлен дифференциальным сопротивлением , которое при изменении эмиттерного тока в пределах единиц и десятков мА составляет единицы и десятки Ом:
. |
(1.4) |
В коллекторную цепь введено дифференциальное сопротивление , отражающее влияние модуляции толщины базы на коэффициенты передачи тока (и); обычносоставляет единицы МОм.
. |
(1.5) |
Чем меньше сопротивление , тем больше наклон выходных характеристик относительно оси напряжения, больше влияние на коэффициенты передачи тока. Чем больше, тем выходные характеристики становятся более параллельными оси напряжения.
Базовая цепь представлена в схеме замещения объемным сопротивлением базы , составляющим сотни Ом. Это сопротивление учитывает падение напряжения в объеме полупроводника в базовой области.
Модуляция толщины базы при изменении коллекторного напряжения, имеющая место в транзисторе, приводит к изменению не только коэффициентов передачи тока, но также и напряжения на эмиттерном переходе. Другими словами, в транзисторе имеет место внутренняя обратная связь по напряжению, которая в схеме замещения учитывается генератором напряжения , включенным в эмиттерную цепь (– безразмерный коэффициент). В некоторых случаях внутренняя обратная связь учитывается путем включения фиктивного диффузионного сопротивления в базовую цепь последовательно с объемным сопротивлением базы.
–эквивалентный источник тока, учитывает передачу тока из эмиттерной цепи в коллекторную с коэффициентом (учитывает передачу тока из цепи базы в цепь коллектора с коэффициентом).
–барьерная емкость коллекторного перехода, учитывает частотные свойства транзистора. На практике частотные свойства транзистора характеризуют граничной частотой усиления (это частота, на которой модуль коэффициента усиления транзистора снижается враз).
Недостатком Т-образной схемы является невозможность непосредственного измерения ее параметров, так как в реальном транзисторе внутренняя общая точка, соединяющая ветви Т-образной схемы, недоступна для присоединения измерительных приборов. Этот недостаток устраняется, если представить транзистор в виде линейного четырехполюсника с парой входных и парой выходных зажимов (рис. 1.3).
|
Рис. 1.3. Транзистор в виде четырехполюсника |
Биполярный транзистор можно рассматривать как активный четырехполюсник только при усилении переменных сигналов малой амплитуды. Если к транзистору подведено питание постоянного тока и этим задана рабочая точка П на его ВАХ, то при наложении на протекающие токи малых переменных сигналов транзистор в отношении этих сигналов можно рассматривать как линейный элемент электрической цепи. Эквивалентная схема, приведенная на рис. 1.3, позволяет нелинейные ВАХ заменить аналитическими линейными выражениями, что дает возможность привлечь компьютерную технику к расчетам электронных схем. Такой четырехполюсник удобно описывать системой h-параметров:
; . |
(1.6) |
Чтобы определить h-параметры и выяснить их физический смысл, необходимо осуществить режим холостого хода на входе четырехполюсника и режим короткого замыкания на выходе, что как раз легко выполнить для транзисторов:
|
– входное сопротивление транзистора |
|
– коэффициент усиления по току |
|
– коэффициент обратной связи по напряжению |
|
– выходная проводимость транзистора |
Существует связь между h-параметрами и физическими параметрами транзистора. Для этого необходимо выполнить режим короткого замыкания и холостого хода в Т-образной схеме. Тогда для схемы с ОБ получим:
. |
(1.7) |
Для схемы с ОЭ:
. |
(1.8) |
Так как ток базы в раз меньше тока эмиттера, то:
. |
(1.9) |