- •Лабораторная работа №1 Знакомство с ni elvis (National Instruments Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite) Программа работы
- •Пояснение к работе
- •Лабораторная работа № 2 исследование статических характеристик биполярного транзистора Программа работы
- •Пояснения к работе
- •Методические указания
- •Лабораторная работа № 3 исследование полевых транзисторов Программа работы
- •Методические указания
- •Лабораторная работа № 4 исследование тиристора Программа работы
- •Пояснения к работе
- •Методические указания
- •Лабораторная работа № 5 режим по постоянному току транзисторного усилительного каскада Программа работы
- •Пояснения к работе
- •Методические указания
- •Лабораторная работа № 6 исследование транзисторного усилителя низкой частоты с rc-связью Программа работы
- •Пояснения к работе
- •Методические указания
- •Лабораторная работа № 7 исследование основных схем на операционных усилителях Программа работы
- •Методические указания
- •Лабораторная работа № 8 исследование схем комбинационной и последовательной логики Программа работы
- •Методический материал
- •Методические указания
Лабораторная работа № 2 исследование статических характеристик биполярного транзистора Программа работы
Снять входные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ) Iб=f(Uбэ)|Uкэ=const, при |Uкэ|=0, 5В.
Снять выходные характеристики транзистора с схеме с ОЭ Iк=f(Uкэ)|Iб=const при Iб=0÷0.6 мА с шагом 0.2 мА.
Построить характеристики управления Iк=f(Iб)|Uкэ=const для транзистора в схеме с ОЭ при |Uкэ|=2÷10В через 2В.
Построить зависимость коэффициента передачи тока базы от тока коллектора β=f(Iк)|Uкэ=const при |Uкэ|=6В.
Определить входное и выходное сопротивления транзистора в произвольных точках.
Пояснения к работе
Рисунок 2.1 – Типовая структура биполярного транзистора |
В электронных аппаратах биполярные транзисторы включаются по схеме с общим эмиттером. Выходной характеристикой транзистора в схеме с ОЭ является зависимость тока коллектора Iк от напряжения между коллектором и эмиттером Uкэ при постоянном токе базы Iб.
При Iб=0 и Uкэ<0 начальный (тепловой) ток коллекторного перехода понижает потенциал базы (для транзистора p-n-p типа), что вызывает поток дырок через эмиттерный переход. Этот поток разделяется на две составляющие: большая составляющая αIэ проходит транзитом в коллектор, а меньшая часть - (1-α)Iэ рекомбинирует с электронами базы.
Коэффициент передачи тока α показывает какая часть эмиттерного тока Iэ проходит в коллекторную цепь. В общем случае Iк =αIэ+Iко (где Iко – тепловой ток коллекторного перхода), т.е. ток коллектора (выходная величина) управляется с помощью тока эмиттера (входная величина). Первая составляющая эмиттерного тока не вызывает изменения потенциала базы, так как сколько дырок приходит в базовую область, столько же и уходит. Вторая составляющая эмиттерного тока увеличивает потенциал базы, так как после рекомбинации электронов базы с дырками эмиттера в базе остаются нескомпенсированные положительные ионы. Состояние динамического равновесия здесь устанавливается тогда, когда действие Iко уравновешивается действием (1-α)Iэ, т.е. когда
Iко=(1-α)Iэ или .
Поскольку при Iб=0 Iэ=Iк, то
.
Ток Iко называют сквозным током транзистора.
Таким образом, выходная характеристика Iк=f(Uкэ)|Iб=0 подобна обратной ветви вольт-амперной характеристики коллекторного p-n перехода, но с увеличенными в сравнении с ней в раз ординатами (рис.2.2).
Рисунок 2.2 – Семейство выходных характеристик биполярного транзистора |
Iб+Iэ=(1-α)Iэ или .
В соответствии с первым законом Кирхгофа:
Iк=Iэ-Iб, или,
где - коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ.
Как видим на рис.1.2 выходные характеристики Iк=f(Uкэ) , Iб=const с увеличением βIб располагаются над характеристикой Iк=f(Uкэ)|Iб=0. При уменьшении Uкэ ток Iк уменьшается сначала незначительно, а при Uкэ=Uбэ начинается резкий спад тока.
Входной характеристикой транзистора в схеме с ОЭ является зависимость тока базы Iб от напряжения между базой и эмиттером Uбэ при постоянном напряжении между коллектором и эмиттером Uкэ.
При Uкэ=0 входная характеристика является вольт-амперной характеристикой двух параллельно включенных эмиттерного и коллекторного p-n переходов, смещенных в прямом направлении. При |Uкэ|>2В, т.е. при достаточно больших напряжениях между коллектором и эмиттером, коллекторный переход запирается. Поэтому входная характеристика транзистора при |Uкэ|>2В является вольт-амперной характеристикой смещенного в прямом направлении эмиттерного перехода, опущенной на величину теплового тока коллектора Iко. При этом характеристика идет более полого, так как площадь эмиттерного перехода значительно меньше суммы площадей обоих переходов транзистора. Дальнейшее увеличение Uкэ мало влияет на вид входных характеристик.