3.2. Исследование статических характеристик биполярного транзистора методом характериографа

Целью работы является исследование статических характеристик и параметров биполярного транзистора в различных схемах включения.

3.2.1. Описание установки

Схема испытательной установки показана на рис. 3.2. В схему включены регулируемые источники: G1 – источник входного тока (регулировка "I_Э, I_Б") и G2 – источник выходного напряжения (регулировка "U_КБ и U_КЭ"). Выходной и входной токи измеряют миллиамперметром РА в зависимости от положения ключа S2 ("I_К" – "I_Э, I_Б"). Входное и выходное напряжения измеряют вольтметром РU в зависимости от положения ключа S3 ("U_ЭБ – U_К"). Переключатели S2 и S3, имеющиеся на лабораторном стенде, на рис. 3.2 не показаны. Переключение транзистора из схемы с общей базой (ОБ) в схему с общим эмиттером (ОЭ) осуществляют ключом S1 ("ОБ – ОЭ"), который подключает источник напряжения либо между базой и коллектором (положение "ОБ"), либо между коллектором и эмиттером (положение "ОЭ").

Для обеспечения возможности исследования статических характеристик транзистора методом характериографа с помощью осциллографа С1-83 во входную и выходную цепи транзистора включены резисторы R1 и R2, напряжения с которых, пропорциональные току во входной (I_Э, I_Б) или выходной (I_К) цепях, подаются на соответствующие пластины осциллографа (на пластины "X" – для входных характеристик и на пластины "Y" – для выходных). Сопротивления резисторов выбраны довольно малыми, чтобы падения напряжения на них не вносили погрешность в измерение входных и выходных напряжений.

Рис. 3.2. Схема для исследования статических характеристик транзистора

Входное и выходное напряжения подаются непосредственно на соответствующие пластины осциллографа (на пластины "Y" – для входных характеристик и на пластины "X" – для выходных). Поскольку источники входного тока и выходного напряжения обеспечивают переменные во времени ток или напряжение одной полярности, изменяющиеся от нуля до максимального значения, то на экране осциллографа получаются зависимости, соответствующие входным или выходным статическим характеристикам транзистора. Коммутация осциллографа при этом осуществляется переключателем рода работ ("вх. х-ки – вых. х-ки").

Для исследования пробивного напряжения транзистора в зависимости от сопротивления в цепь базы включен резистор R_Б, сопротивление которого выбирают переключателем S4 (0; 0,1; 1 кОм или ).

3.2.2. Исследование статических характеристик транзистора

Исследовать статические характеристики можно методом характериографа или по точкам, используя стрелочные приборы РА и PU. Для исследования методом характериографа установить на осциллографе переключатели входов и синхронизации в положение "X–Y". При нулевых значениях входного тока и выходного напряжения (регуляторы в крайнем левом положении) установить светящуюся точку на экране осциллографа в выбранное начало координат смещением по вертикали ("↕" – канал II) и по горизонтали ("↔"). Регуляторами яркости и фокусировки получить четкое изображение точки, выбрать масштабы тока и напряжения по осям координат, установив переключатели входов ("В/дел") в соответствующие положения (для входных характеристик X – "1 мВ"10, Y – "5 мВ"10).

Для исследования входных характеристик установить переключатель рода работ в положение "вх. х-ки" и, увеличив размах входного тока до максимального (регулятор "I_Э, I_Б" – в крайнем правом положении), получить на экране осциллографа статическую характеристику или . Зарисовать эту характеристику при напряжениях на коллекторе 0 и 10 В для схем с ОБ и с ОЭ, указав на осях координат масштаб тока (m_xi по оси X) и масштаб напряжения (m_yu по оси Y), учитывая, что , где для схемы с ОБ R₁ = 5 Ом, а для схемы с ОЭ R₁ = 50 Ом. Обратить внимание на особенности смещения входных характеристик в схемах с ОБ и с ОЭ при изменении напряжения на коллекторе.

Для исследования выходных статических характеристик изменить масштаб осциллографа по оси X до "0,1 В/дел"10 и переключатель рода работ установить в положение "вых. х-ки". Проверить положение начала координат при нулевом значении входного тока и выходного напряжения. Получить на экране осциллографа выходную характеристику или , увеличивая напряжение на коллекторе до максимума (регулятор "U_К" – в крайнем правом положении). Зарисовать выходные характеристики транзистора в схемах с ОБ и ОЭ при токах I_Э = 5; 10; 15; 20 мА; I_Б = 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мА. Указать на осях координат масштабы напряжения и тока, учитывая, что , а R₂ = 10 Ом. Сравнить и отметить особенности выходных статических характеристик транзистора в схемах с ОБ и с ОЭ.