МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»

Кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники

Лабораторная работа №2

Биполярные и Полевые транзисторы

Выполнил:

Проверил:

Магнитогорск, 2019.

Цель работы

Цель работы: Снятие и анализ входных и выходных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером; исследование выходных характеристик полевого транзистора в схеме с общим истоком и построение стоко-затворной характеристики.

Лабораторная база: Multisim 10 (MS10).

1. Снятие выходных характеристик транзисторов с помощью характериографа среды MS10

Снять семейство выходных характеристик биполярных транзисторов в схеме с ОЭ или полевых транзисторов в схеме с ОИ можно с помощью характериографа IV Analyzer, подключая соответствующие выводы транзисторов к его входам.

Характерио́граф — общее название приборов, предназначенных для наблюдения и исследования характеристик радиоэлектронных устройств и компонентов, измерительная информация в этих приборах отображается, как правило на экране в виде кривой или семейства кривых.

Биполярный транзистор:

Рисунок 1.1 – Схема подключения и ВАХ биполярного транзистора.

Полевой транзистор:

Рисунок 1.2 – Схема подключения и ВАХ полевого транзистора.

2. Построение семейства входных и выходных характеристик биполярный транзистора 2N2221A

Тип материала: Si

Полярность: NPN

Таблица 2.1 – Параметры биполярного транзистора.

2N2221A
Обратный ток коллекторного перехода	IS(transport saturation current)	0.000421971	pA
Идеальный максимальный коэффициент усиления тока в схеме с ОЭ	BF(ideal maximum forward beta)	64.8415
Напряжение, близкое к максимальному напряжению коллектора	VAF(forward Early voltage)	10	V
Обратный ток эмиттерного перехода	ISE(B-E leakage saturation current)	40.7157	pA
Максимальный ток коллектора	IKF(corner for forward beta high current roll-off)	0.493657	A
Объемное сопротивление базы	RB(zero bias base resistance)	9.19691	Ω
Объемное сопротивление эмиттера	RE(emitter resistance)	5.75152	mΩ
Объемное сопротивление коллектора	RC(collector resistance)	0.487759	Ω
Контактная разность потенциалов перехода база-эмиттер	VJE(B-E built-in potential)	0.830403	V
Контактная разность потенциалов перехода база-коллектор	VJC(B-C built-in potential)	0.761845	V
Емкость эмиттерного перехода при нулевом напряжении	CJE(B-E zero-bias depletion capacitance)	13.3839	pF
Емкость коллекторного перехода при нулевом напряжении	CJC(B-C zero-bias depletion capacitance)	9.98995	pF
Время переноса заряда через базу	TF(ideal forward transit time)	0.344603	nsec

Рисунок 2.1 – Схема для получения семейства входных биполярного транзистора.

В схему включены следующие компоненты:

• источники V1 и V2 постоянного напряжения, к одному из которых с помощью переключателя подключается коллектор биполярного транзистора. Выбор источника питания зависит от знака полярности коллектора (стока) соответствующего транзистора;

• источники VЗ и V4 постоянного напряжения для включения с помощью переключателя в одного из них в цепь базы (затвора) соответствующего транзистора;

• два потенциометра R2 и R3 для задания токов в цепях транзисторов;

• два амперметра А1 и А2 и два вольтметра U1 и U2 для измерения токов и напряжений на электродах исследуемого транзистора;

• Исследуемый транзистор.

Таблица 2.2 – Полученные данные.

Ток базы Iб, мкА		0	50	100	200	300	400	500
Напряжение Uбэ,В при Uкэ, В	0	0	0,575	0,595	0,606	0,622	0,63	0,63
	5	0	0,652	0,668	0,684	0,694	0,7	0,70

Рисунок 2.3 – Семейство входных характеристик биполярного транзистора.

Рисунок 2.4 – Схема для получения семейства выходных биполярного транзистора.

Таблица 2.3 – Полученные данные.

Напряжение Uкэ, В		0	0,1	0,5	1	5	8	12
Ток коллектора Ik, mA при Iб,mkA	50	0	1,153	1,916	2,081	3,335	4,278	5,541
	100	0	2,28	3,754	4,1	6,612	8,5	11,029
	200	0	4,456	7,357	7,977	12,971	16,76	21,754
	300	0	6,282	10,81	11,73	19,196	24,769	32,184
	400	0	8,167	14,153	15,367	25,148	32,568	42,348
	500	0	10	17,401	18,903	30,9	40,174	52,269

Рисунок 2.5 – Семейство выходных характеристик биполярного транзистора.

3. Построение семейства выходных и стоко-затворной характеристик полевого транзистора 2N6660JANTXV

Рисунок 3.1 – Схема для получения семейства выходных биполярного транзистора.

Таблица 3.1 – Полученные данные.

Напряжение Uси, В		0	0,6	1	2		3	4	8	12
Ток стока Iс, mA ,при напряжении Uзи, В	3	2,49	113,3	155,88		163	163	163	163	163
	3,6	2,49	169,1	257,81		328,37	328,37	328,37	328,37	328,37
	4,2	2,49	217,21	345,98		516,2	563,33	563,33	563,33	563,33
	4,8	2,5	259	422,89		682,32	779,75	780,138	780,13	780,1
	5,4	2,5	295,8	490,50		828,931	1020	1055	1055	1055
	6	2,5	328,4	550,34		959	1233	1350	1350	1350

Рисунок 3.2 – Семейство выходных характеристик полевого транзистора.

Рисунок 3.3 – Схема для получения стоко-затворной характеристики.

Таблица 3.1 – Полученные данные.

Напряжение затвора Uзи,В			-5		-4		-3		-2		-1		0		0,5
Ток стока Ic, mA , при напряжении Uси	0	0		0		0		0		0		0		0
	12	0,0018		0,0018		0,0018		0,0018		0,0018		0,0018		0,0018
		1		1,5		2		3		4		5		6
	0	0		0		0		0		0		0		0
	12	0,0018		0,0018		8,676		163		463		868		1356

Рисунок 3.4 –Стоко-затворные характеристики полевого транзистора.

Вывод

В ходе лабораторной работы было произведено моделирование транзисторов в Multisim10, в результате чего были построены их входных и выходных характеристики, которые были сравнены с характеристиками, полученными в характериографе IV Analyzer. Также была построена стоко-затворная характеристики полевого транзистора.