Лабораторная работа №4.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Ознакомиться с конструкцией транзисторов, изучить схемы включения транзисторов и режимы работы транзисторов;

снять вольтамперные характеристики ( ВАХ ) транзистора типа _______ по схеме с общим эмиттером и определить основные статические параметры по характеристикам.

2.СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ.

– Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала  =h_21Э ____

– Предельная частота коэффициента передачи тока не менее _ГР ____

– Обратный ток коллектора не более I_КБО ______

– Предельное постоянное напряжение коллектор–база U_КБмакс ___ – Предельное постоянное напряжение коллектор–эмиттер U_Кэмакс ____

 Предельное постоянное напряжение эмиттер – база U_ЭБ __________ – Предельное значение постоянного тока коллектора I_Кмакс ____

– Предельная рассеиваемая мощность на коллекторе Р_К ______

3. СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНЗИСТОРА.

4. ОБОРУДОВАНИЕ

4.1. Ознакомится с установкой для проведения лабораторной работы, и собрать схему. Установка содержит:

- блок цифровых измерителей – два вольтметра, два амперметра и универсальный измеритель (АмперВольтОмметр) АВО;

- панели управления регулируемыми источниками питания;

- панели стендов для исследования изучаемых элементов, схем и устройств.

В установке имеются пять регулируемых источников питания: +U1, -U2, +E1, -E2 с пределами установки от 0 до 22 В ±20%, +E3 с пределом установки от 0 до 400 В ±20%. Для установки заданного напряжения на панели управления используются два потенциометра. Один используется как установочный (грубо), а второй регулировочный (плавно).

Каждый измеритель имеет встроенный кабель на входе. Вольтметры имеют одиночный проводник, с помощью которого измеряется напряжение в заданной точке относительно общей (корпуса установки). Амперметры имеют кабель из двух проводников с вилкой на конце. Для подключения амперметра на панелях стендов встроены гнёзда для вилки. Гнёзда установлены таким образом, чтобы цепь замыкалась амперметром.

4.2. Для проведения лабораторной работы используется стенд общего назначения, приборы измерительного блока (два вольтметра и два амперметра) и регулируемые источники питания U2 – отрицательной полярности и Е2 – отрицательной полярности. На печатной плате припаян исследуемый транзистор и два контактных вывода. Перед сборкой схемы необходимо изучить расположения элементов на стенде.

На стенде имеются гнёзда и схема соединений.

- Гнёзда с индексами U1, U2, E1, E2, E3 используются для подключения амперметров. К этим гнёздам подключены выходы соответствующих источников питания.

- Гнёзда на выходе амперметров предназначены для подключения вольтметров.

- Три гнезда предназначены для подключения печатной платы.

- переключатель положения включения элементов исследования.

Собрать схему исследования:

- Установить пределы измерения в амперметре 20 мА; в вольтметре 20 В.

- Вставить вилку амперметра А1 в гнездо «U2».

- Проводник вольтметра V1 вставить в гнездо на выходе амперметра А1.

- Вставить вилку амперметра А в гнездо «Е2».

- Проводник вольтметра V2 вставить в гнездо на выходе амперметра А2.

- Включить источник питания U2 на панели управления. Потенциометр «плавно» установить в крайнее правое положение, а потенциометром «грубо» проверить пределы установки напряжения. Если изменения напряжения происходят в пределах от 0 и до того, когда начинает мигать табло вольтметра (превышение предела), можно считать входную цепь исправной. Установить напряжение U1=-1 В

- Включить источник питания Е2 на панели управления. Потенциометр «плавно» установить в крайнее правое положение, а потенциометром «грубо» проверить пределы установки напряжения. Если изменения напряжения происходят в пределах от 0 и до того, когда начинает мигать табло вольтметра (превышение предела), можно считать коллекторную цепь исправной. Установить напряжение Е2 = 0.

- переключатель S1 поставить в положение «ОЭ».

- Вставить печатную плату с транзистором. Напряжение на вольтметре V1 уменьшится до уровня -(0,16-0,19) В. Потенциометром «грубо» источника U2 установить напряжение в базовой цепи U1= - (0,25 ± 0,2) В.

- В дальнейшем при проведении всех исследований устанавливать напряжение в базовой цепи U2 только потенциометром «плавно». Потенциометр «грубо» НЕ ТРОГАТЬ.

На этом можно считать, что схема подготовлена для проведения измерений.

5. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ.

5.1 Провести измерения для определения входных характеристик.

Порядок проведения измерений для определения семейства входных характеристик.

-В начале снимается начальная характеристика (U_БЭ) при U_КЭ= 0.

а) Установить ручками потенциометра источника U2 на панели источников питания напряжение, равное нулю, по вольтметру V1;

б) Установить ручками потенциометра источника Е2 напряжение, равное нулю по вольтметру V2 и записать показания амперметра А1;

в) Устанавливать заданные напряжения U2 потенциометром «плавно» и , записывать показания амперметра А1.

Далее подобным образом поводятся измерения для определения характеристик при значениях U_КЭ = -5 В и -10 В. НЕ ДОПУСКАТЬ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ КОЛЛЕКТОРА АМПЕРМЕТРА «А2»

Показания измерений записываются в таблицу1

Таблица 1.

UБЭ, В	IБ , мА
	UКЭ = 0 В	UКЭ= -5 В	UКЭ=- 10 В
0
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
0,24

5.2. Провести измерения для определения выходных характеристик.

Порядок проведения измерений для определения семейства выходных характеристик. По результатам измерений входных характеристик преподавателем задаются значения постоянных тока базы. Ток базы устанавливается источником питания U2, а контролируется амперметром А1. Поддерживая постоянным ток базы, устанавливать заданные значения напряжения на коллекторе, записывать показания амперметра А2. Данные показаний записать в таблицу 2.

Таблица 2.

UКЭ, В	IК , мА
	IБ = ___мкА	IБ=____мкА	IБ= ___мкА
0
0,1
0,3
0,5
1
5
8
10

ПРИМЕЧАНИЕ. Последней цифрой показания вольтметра «*» V2 можно пренебречь.

5.3.По данным таблиц начертить ВАХ.

5.РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ.

Расчёт параметров проводить по таблицам.

Расчёт входного сопротивления по данным таблицы проводится в диапазоне напряжений U_БЭ = ( 0,16  0,20 ) В по рабочей характеристике при U_кэ=5В.

Расчёт выходной проводимости по данным таблицы проводится в диапазоне напряжений U_КЭ = ( 6  8 ) В при среднем заданным токе базы.

Расчёт статического коэффициента передачи тока по данным таблицы проводится в диапазоне базовых токов i_Б = ( I_Б3 – I_Б2 ) при напряжении на коллекторе U_КЭ = 8 В.

• Входное сопротивление R_ВХ = h_11Э = ;

• Выходная проводимость Y_ВЫХ = h₂₂ =;

• Статический коэффициент передачи тока  = h_21Э =

6.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Начертить типовое семейство ВАХ транзистора с общим эмиттером и указать области насыщения, отсечки и линейного режима.

2. Указать связь между параметрами  и .

3. Нарисовать схему усилителя на транзисторе с общим эмиттером.

4. Объясните принцип действия транзистора n-p-n и p-n-p-типа при включении с ОЭ.

5. Укажите полярность на электродах транзистора с ОЭ при работе в режимах усиления, насыщения, отсечки и инверсии.

6. В каких режимах может работать транзистор в качестве ключевого элемента?

7. Дайте определение физического смысла h-параметров.

8. Какова величина R_вх и R_вых для схемы с ОЭ?

9. Методика определения h-параметров по вольтамперным характеристикам.

10. Каковы усилительные свойства транзистора включенного в схеме с ОЭ?

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, содержащий один слой полупроводникового материала, который обладает электронной n- или донорной p- проводимостью. Управление током в транзисторе осуществляется не током, как в биполярных транзисторах, а напряжением, создающим электрическое поле. Движение носителей заряда, образующих ток транзистора, является дрейф их в электрическом поле. Проводящий слой, в котором создаётся рабочий ток транзистора, называют каналом. Поэтому в некоторых источниках полевые транзисторы называют канальными.

Токопроводящие каналы могут быть приповерхностными и объёмными. Приповерхностный канал имеет обогащенный или инверсный слой, который возникает под действием внешнего электрического поля. Эффект поля создаётся с помощью металлического электрода, который наносится на материал полупроводника через диэлектрик. Такие транзисторы называют по структуре изготовления металл- диэлектрик- полупроводник (МДП) или металл- оксид- полупроводник (МОП). Токопроводящий объёмный канал образуется в слое полупроводника электрическим полем p-n перехода с обратным включением.

Промышленностью выпускается громадная номенклатура транзисторов, которые могут использоваться в различных устройствах преобразования электрических сигналов. Классификация транзисторов по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивным и технологическим признакам, роду исходного материала находит своё отражение в системе условных обозначений их типов. Система обозначений современных типов транзисторов установлена отраслевым стандартом ОСТ 11Ю336.919-81 и базируется на ряде классификационных признаков.

В основу системы обозначений положен буквенно-цифровой код, первый элемент которого обозначает исходный полупроводниковый материал , на основе которого изготовлен транзистор. Для обозначения исходного материала используются следующие символы:

Г или 1 — для германия и его соединений;

К или 2 — для кремния и его соединений;

А или 3 — для соединений галлия

Второй элемент обозначения – буква, определяющая подкласс транзистора.

Т – для биполярных транзисторов;

П – для полевых транзисторов.

Третий—цифра от 1 до 9, определяющая его основные функциональные возможности табл.1 ( допустимое значение рассеиваемой мощности и граничную либо максимальную рабочую частоту)

Таблица 1

1	2	3	Транзисторы маломощные (Рмакс< 0,3 Вт)
4	5	6	Транзисторы средней мощности ( 0,3Вт < Рмакс < 1,5Вт )
7	8	9	Транзисторы большой мощности (Рмакс > 1,5 Вт)
Транзисторы низкочастотные f < 3 МГц	Транзисторы средней частоты 3МГц<f<30МГц	Транзисторы высокочастотные И СВЧ 30МГц<f

Четвёртый элемент это число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа транзисторов ( каждый технологический тип может включать в себя один или несколько типов, различающихся по своим параметрам).

Пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию по параметрам транзисторов , изготовленных по единой технологии.