Исследование вольтамперных характеристик биполярного транзистора n-p-n-типа и расчет его основных параметров

Для изучения работы транзистора в лабораторном стенде собрана электрическая цепь, схема которой представлена на рис.17.

Тумблер К₁ в положении “биполярный транзистор”, а тумблер К₂ в положении “ток прямой”.

I_к

I_б

+

U_п

0 ÷ 8B

_

+

U_вх

0÷3

В _ U_кэ

U_бэ

Рис.17

U_вх – источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением (0 ÷ 3В);

U_п – источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением (0 ÷ 8B);

I_б – ток базы транзистора, измеряемый микроамперметром “μА”;

U_бэ – напряжение база – эмиттер, измеряемое выносным вольтметром постоянного тока “V₁”;

I_к – ток коллектора, измеряемый миллиамперметром “mA”;

U_кэ – напряжение коллектор – эмиттер, измеряемое выносным вольтметром “V₂”.

Задание 1. Снятие семейства входных вольтамперных

характеристик биполярного транзистора

и графический расчет h₁₁ и h₁₂ – параметров.

Входная характеристика – это зависимость тока базы от напряжения база – эмиттер при постоянном напряжении коллектор – эмиттер

I_б=f(U_бэ) при U_кэ= const.

Вход вольтметра Щ1516“V₁” подключить к клеммам “Общ” и U_бэ,

а вход вольтметра Щ1516 “V₂” подключить к клеммам “Общ” и U_кэ, строго соблюдая полярность.

Включить лабораторный стенд в сеть тумблером “сеть”, а затем включить вольтметры V₁ и V₂. Напряжение U_бэ устанавливать резистором “Ток базы” по вольтметру V₁. Напряжение U_кэ устанавливать резистором “Ток коллектора” по вольтметру V₂. Показания тока базы I_б снимать по шкале микроамперметра, а тока коллектора по шкале милливольтметра. Проанализировав экспериментальный ход входных характеристик выбрать оптимальное количество точек для их воспроизведения.

Увеличивая ток базы при постоянных значениях коллекторного напряжения, снимать показания I_б, U_бэ и U_кэ и занести их в таблицу1

Таблица 1

№ U_кэ = 0 В U_кэ = 2 В U_кэ = 4 В U_кэ = 8 В

п/п U_бэ, В I_б, μА U_бэ, В I_б, μА U_бэ, В I_б, μА U_бэ, В I_б, μА

1.

2.

3.

…

r_бэ

А

По данным таблицы построить семейство входных характеристик. Пользуясь методикой расчета h – параметров определить дифференциальные входные сопротивления

и коэффициент обратной связи по напряжению

.

Задание 2. Снятие семейства проходных (передаточных)

характеристик биполярного транзистора

и определение крутизны и h – параметров.

Проходная или передаточная характеристика – это зависимость тока коллектора от изменения напряжения на базе при постоянном напряжении коллектор – эмиттер:

при .

Задаваясь постоянными значениями U_кэ, резистором “ток коллектора” по вольтметру V₂, изменяя U_бэ резистором “ток базы” по вольтметру V₁, снять соответствующие показания I_к по mA.

Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

№ U_кэ = 2 В U_кэ = 4 В U_кэ = 8 В

п/п U_бэ, В I_к, mА U_бэ, В I_к, mА U_бэ, В I_к, mА

1.

2.

3.

…

S_экс

S_расч

β

По данным таблицы построить семейство проходных характеристик транзистора. Графически по данным эксперимента определить крутизну: при.

Крутизну можно рассчитать и теоретически, используя формулу:

, где .

Экспериментальные и теоретические значения крутизны сравнить и занести в таблицу 2.

Используя значения r_вх и крутизны S, рассчитать h₂₁=β – коэффициент передачи тока базы.

Результаты вычислений свести в таблицу 2.

Задание 3. Снятие семейства выходных характеристик

биполярного транзистора и экспериментальное

определение h – параметров.

Выходная характеристика – это зависимость тока коллектора I_к от изменения напряжения коллектор – эмиттер U_кэ при постоянных значениях тока базы I_б: .

При постоянных значениях тока базы I_б, измеряемых по “μА”, изменять напряжение коллектор – эмиттер по вольтметру V₂ и наблюдать изменение при этом тока коллектора I_к по миллиамперметру “mA”.

Выбрав оптимальное количество экспериментальных точек на кривой снять показание приборов и занести их в таблицу 3.

Таблица 3

№I_б = 20μА I_б = 40 μА I_б = 60 μА I_б = 80 μА

п/п U_кэ, В I_к, mA U_кэ, В I_к, mA U_кэ, В I_к, mA U_кэ, В I_к, mA

1.

2.

…

r_кэ

h₂₂

β

Зависимость коллекторного тока от напряжения коллектор – эмиттер характеризуется дифференциальным выходным сопротивлением:

или выходной проводимостью – параметр h₂₂: .

По выходным характеристикам можно рассчитать коэффициент

усиления по току (коэффициент передачи тока базы) h₂₁:

при .

Рассчитать эти параметры транзистора и свести их в таблицу 3.