Виконання пункту б

Для побудови залежності струму колектора I_K від струму бази I_Б використаємо побудовані вихідні вольт-амперні характеристики з нанесеною на них навантажувальною лінією (рис. 4). Очевидно, що точки перетину навантажувальної лінії з характеристиками дають можливість визначити значення струму колектора I_K при різних значеннях струму I_Б, при яких знято вихідні характеристики. Наприклад, точка перетину навантажувальної лінії з вихідною характеристикою, знятою при I_Б=10 мкА, відповідає струму колектора I_K=0,5 мА, а точка перетину навантажувальної ліні з вихідною характеристикою, знятою при I_Б=20 мкА, відповідає I_K=1,0 мА і т.д. Таким чином, переходячи від однієї точки перетину навантажувальної лінії з вихідними характеристиками до іншої при збільшенні струму бази, спостерігаємо, як зміщується робоча точка транзистора, і записуємо її координати в табл. 3.

Таблиця 3.

Залежність струму колектора від струму бази

IБ, мкА	0	10	20	30	40	50	60	70
IК, мА	0	0,5	1,0	1, 5	2,0	2, 5	2,9	2,9

На підставі таблиці будуємо графік залежності струму колектора від струму бази (рис. 5).

По графіку видно, що при зміні струму бази від 0 і до приблизно 50 мкА має місце прямопропорційна залежність струму колектора від струму бази, тобто транзистор знаходиться в нормальному активному режимі і поводить себе як лінійний елемент. Коефіцієнт передавання струму для цього режиму складає:

h_21E=I_K/I_Б=2·10^-3/30·10^-6=66,7. (5)

Починаючи із значень струму бази 60 мкА, струм колектора досягає значення 2,9 мА і перестає збільшуватись, не дивлячись на подальшие зростання струму бази, оскільки робоча точка (див. рис. 4) при І_Б60 мкА попадає на ту ділянку вихідних вольт-амперних характеристик, де графіки для різних струмів бази зливаються практично в одну лінію (ця лінія відповідає режиму насичення транзистора).

Рис. 5. Залежність струму колектора від струму бази

Виконання пункту в

Для побудови часових діаграм струму I_K і напруги U_KE спочатку по вихідних вольт-амперних характеристиках (рис. 4) знаходимо, в яких межах може змінюватися струм колектора I_K, щоб транзистор не входить ні в режим насичення, ні в режим відтину. Вихідне значення струму колектора І_К в робочій точці (див. рис.4 – точка перетину навантажувальної лінії з вольт-амперними характеристиками при І_Б=35 мкА) дорівнює 1,7 мА. Якщо струм бази збільшити до 60 мкА, то робоча точка попадає на круто наростаючу ділянку характеристик, тобто наступає режим насичення транзистора. Отже, верхню межу колекторного струму слід вибирати нижче. Для цього необхідно побудувати додаткову вихідну харктеристику для значення струму бази, меншого ніж 60 мкА , точка перетину якої з навантажувальною лінією знаходилась би на грані між між крутою та пологою ділянками характеристики. В нашому випадку ця вольт-амперна характеристика буде відповідати струму бази І_Б=І_{Б max}=58 мкА (верхня штрихова лінія на рис. 4) і струму колектора І_К=І_{К max}=2,8 мА. Зауважимо, що верхню межу колекторного струму можна визначати і на підставі побудованої залежності струму колектора від струму бази (див. рис. 5), як точку між лініною та нелінійною ділянками цієї залежності.

Для того, щоб змінна складова колекторного струму мала синусоїдальну форму, то приріст струму колектора відносно його значення в робочій точці, тобто амплітуда змінної складової повинна складати не більше 2,8-1,7=1,1 мА. Оскільки як додатня так і від’ємна півхвилі синусоїди повинні мати однакову амплітуду, то нижня межа, тобто мінімальне значення колекторного струму І_{К min} повинно дорівнювати 1,7-1,1=0,6 мА.

Проводимо на рівні І_К=0,6 мА пологу ділянки вихідної вольт-амперної характеристики (нижня штрихова лінія на рис. 4) і знаходимо відповідний їй струм бази І_{Б min}, який наближено дорівнює 12 мкА. На підставі значень І_{К max} та І_{К min} знаходимо на графіку рис. 4 відповідні значення U_{КЕ min} та U_{КЕ max} (U_{КЕ min}=0,4 В, U_{КЕ max}=4,6 В) і відображаємо часові діаграми змінних складових струму колектора та напруги колектор-емітер. Зауважимо, що зменшення струму колектора І_К відповідає збільшенню напруги U_КЕ. При побудові часової діаграми напруги колектор-емітер може вийти, що додатня півхвиля дещо більша більша від від’ємної. Це є наслідком нелінійності вольт-амперних характеристик транзистора.

Відкладаючи значення І_{Б min} та І_{Б max} на вхідній вольт-амперній характеристиці транзистора (рис. 3), будуємо часові діаграми змінних складових струму бази і напруги база-емітер (синосоїдальні криві в межах І_{Б min} - І_{Б max} та U_{БЕ min} - U_{БЕ max}). Зауважимо, ща значення напруг U_{БЕ min} та U_{БЕ max} є досить близькими і складають U_{БЕ min}=0,65 В, U_{БЕ max}=0,75 В.