4.2 Исследование биполярного транзистора
Исследуемая схема показана на рисунке 4.3. Статический коэффициент передачи тока определяется как отношение тока коллектора IK к току базы IБ:
. (4.4)
Коэффициент передачи тока βАС определяется отношением приращения ΔIK коллекторного тока к вызывающему его приращению ΔIБ базового тока:
. (4.5)
Дифференциальное входное сопротивление rВХ транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ) определяется при фиксированном значении напряжения коллектор-эмиттер. Оно может быть найдено как отношение приращения напряжения база-эмиттер к вызванному им приращению ΔIБ тока базы:
. (4.6)
Дифференциальное входное сопротивление rвх транзистора в схеме с ОЭ через параметры транзистора определяется следующим выражением:
rВХ=rБ+βАС·rЭ, (4.7)
где rБ – распределенное сопротивление базовой области полупроводника, rЭ – дифференциальное сопротивление перехода база-эмиттер, определяемое из выражения rЭ=25/IЭ, где IЭ – постоянный ток эмиттера в миллиамперах.
Первое слагаемое rБ в выражении много меньше второго, поэтому им можно пренебречь:
rВХ
βАС·rЭ. (4.8)
Дифференциальное сопротивление rЭ перехода база-эмиттер для биполярного транзистора сравнимо с входным сопротивлением rВХОБ транзистора в схеме с общей базой, которое определяется при фиксированном значении напряжения база-коллектор. Оно может быть найдено как отношение приращения ΔUБЭ к вызванному им приращению ΔIЭ тока эмиттера:
. (4.9)
Через параметры транзистора это сопротивление определяется выражением
rВХОБ=rБ/βАС+rЭ. (4.10)
Первым слагаемым в выражении можно пренебречь, поэтому можно считать, что дифференциальное сопротивление перехода база-эмиттер приблизительно равно
rВХОБ rЭ. (4.11)
Рисунок 4.3 – Биполярный транзистор
Последовательность выполнения работы
Собрать схему (рисунок 4.3). Начальный номинал источника ЭДС ЕБ1, начальный номинал источника ЭДС ЕК1, сопротивление – 100 кОм, транзистор 2N3904. Включить схему. Записать результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер. По полученным результатам подсчитать статический коэффициент передачи транзистора βDС.
Изменить номинал источника ЭДС ЕБ до ЕБ2. Включить схему. Записать результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер. По полученным результатам подсчитать статический коэффициент передачи транзистора βDС.
Изменить номинал источника ЭДС ЕК до ЕК2. Включить схему. Записать результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер. По полученным результатам подсчитать статический коэффициент передачи транзистора βDС. Затем установить номинал ЕК равным ЕК1.
На схеме (см. рисунок 4.3) изменить номинал источника ЭДС ЕБ до 0. Включить схему. Записать результаты измерения тока коллектора для данных значений тока базы и напряжения коллектор-эмиттер.
В схеме (см. рисунок 4.3) провести измерение тока коллектора IK для каждого значения ЕК и ЕБ и заполнить таблицу 4.2. По данным таблицы построить графики IK от ЕК.
Таблица 4.2 – Данные для получения выходной характеристики транзистора в схеме с ОЭ
|
ЕК, (В) |
||||||
ЕБ, (В) |
IK, (мкА) |
0,1 |
0,5 |
1 |
5 |
10 |
20 |
1,66 |
|
|
|
|
|
|
|
2,68 |
|
|
|
|
|
|
|
3,68 |
|
|
|
|
|
|
|
4,68 |
|
|
|
|
|
|
|
5,7 |
|
|
|
|
|
|
|
Установить значение источника ЕК равным 10 В и провести измерения тока базы, напряжения база-эммитер, тока эммитера для различных значений источника ЕБ в соответствии с таблицей 4.3.
Таблица 4.3 – Данные для получения входной характеристики транзистора в схеме с ОЭ
ЕБ, (В) |
IБ, (мкА) |
ЕБЭ, (мВ) |
IK, (мА) |
1,66 |
|
|
|
2,68 |
|
|
|
3,68 |
|
|
|
4,68 |
|
|
|
5,7 |
|
|
|
По данным таблицы 4.3 построить график зависимости тока базы от напряжения база-эммитер
Задание для самостоятельного изучения приведено в таблице 4.4.
Таблица 4.4 – Задание для самостоятельного изучения
Вариант |
ЕБ1, В |
ЕБ2, В |
ЕК1, В |
ЕК2, В |
1 |
5,7 |
1,6 |
10 |
11 |
2 |
6,7 |
1,6 |
10 |
12 |
3 |
7,7 |
1,6 |
10 |
13 |
4 |
8,7 |
1,6 |
10 |
14 |
5 |
9,7 |
1,6 |
10 |
15 |
6 |
10,7 |
1,6 |
10 |
16 |
7 |
11,7 |
1,6 |
10 |
17 |
8 |
12,7 |
1,6 |
10 |
18 |
9 |
13,7 |
1,6 |
10 |
19 |
10 |
14,7 |
1,6 |
10 |
20 |
11 |
15,7 |
1,6 |
10 |
21 |
12 |
16,7 |
1,6 |
10 |
22 |
13 |
17,7 |
1,6 |
10 |
23 |
14 |
18,7 |
1,6 |
10 |
24 |
15 |
19,7 |
1,6 |
10 |
25 |
16 |
20,7 |
1,6 |
10 |
26 |
17 |
21,7 |
1,6 |
10 |
27 |
18 |
22,7 |
1,6 |
10 |
28 |
19 |
23,7 |
1,6 |
10 |
29 |
20 |
24,7 |
1,6 |
10 |
30 |
21 |
25,7 |
1,6 |
10 |
31 |
22 |
26,7 |
1,6 |
10 |
32 |
23 |
27,7 |
1,6 |
10 |
33 |
24 |
28,7 |
1,6 |
10 |
33 |
25 |
29,7 |
1,6 |
10 |
34 |