Лабораторная работа № 14 электронный ключ на биполярном транзисторе (по схеме с оэ)

Основная область применения биполярных транзисторов – усиление и генерация сигналов. В ряде случаев их используют также в качестве электронных ключей. Электронный ключ по своему назначению подобен электромеханическому реле, обеспечивающему подключение и отключение какой-либо нагрузки (эл. двигатели, нагреватели, излучатели) к источникам электрической энергии. В этой лабораторной работе Вы изучите схему, принцип действия электронного ключа и режимы транзистора в ключевом каскаде. Для этого Вам следует выполнить следующее.

Программа выполнения работы

1. Соберите цепь, изображенную на рис. 12. По сравнению со схемой в предыдущей работе, она отличается только наличием лампы накаливания (ЛН) в цепи коллектора. Для измерения тока базы I_Б воспользуйтесь мультиметром UNIT 2005. Напряжения U_КЭ измеряйте с помощью осциллографа GOS-620. Для этого подключите один из каналов осциллографа в соответствии со схемой (см. рис. 12). Переключатель «AC-GND-DC» используемого канала установите в положение «DC». Регулятор чувствительности усилителя вертикального отклонения «VOLTS/DIV» установите в положение 1,0 V. Ток коллектора I_К измеряйте амперметром, встроенным в блок питания.

2. Включите в цепь коллектора ЛН красного свечения с номинальным током 20 мА. Перед установкой лампы в схему измерьте её статическое сопротивление мультиметром. Напряжение питания E_К коллекторной цепи установите равным 10 В. Коллекторный ток открытого транзистора пройдёт через лампу и вызовет её свечение. При закрытом транзисторе VT лампа светиться не будет.

3. Установите напряжение E_Б = 0. Измерьте токи базы I_БА и коллектора I_КА, а также напряжение U_КЭА. Точку А с координатами (I_КА, U_КЭА) нанесите на соответствующую ветвь выходной характеристики транзистора (режим отсечки).

4. Увеличивая напряжение E_Б с помощью регулятора блока, установите ток коллектора 10 мА. При таком токе появится заметное свечение лампы (активный режим).

Рис. 12. Схема цепи для изучения электронного ключа на биполярном транзисторе:

VT – транзистор КТ819В; R – резистор 10 кОм; С – конденсатор 10 мкФ; ЛН – лампа накаливания; блок питания – регулируемый источник постоянного тока (АКТАКОМ или GW INSTEK GPS-3030)

5. Измерьте токи базы I_БB и напряжение U_КЭB. Точку B с координатами (I_КB, U_КЭВ) нанесите на соответствующую ветвь выходной характеристики транзистора (активный режим).

6. Увеличьте ток базы в 1,5–2 раза и повторите измерения по п. 5. Точку С с координатами (I_КС, U_КЭС) нанесите на соответствующую ветвь выходной характеристики транзистора (режим насыщения).

Обработка результатов измерений

1. Постройте линию нагрузки в поле выходных характеристик транзистора, проведя кривую через точки A, B и С. На этот же график нанесите линию нагрузки, соответствующую измеренному в п. 2 статическому сопротивлению лампы накаливания. Различия объясните.

2. Используя второй закон Кирхгофа для коллекторной цепи транзистора в активном режиме и в режиме насыщения, вычислите значения статического сопротивление лампы накаливания (для точек В и С).

3. Сравните полученные значения с измеренным статическим значением в п. 2; результат сравнения объясните.

4. Определите максимальную (мгновенную) мощность рассеяния транзистора в процессе его перехода из открытого состояния в закрытое. Воспользуйтесь для этого выходными характеристиками транзистора и линией нагрузки.