metod_lab_el-magn

111

соба соединения транзистора: цепь с общим эмиттером, с общей базой и об-

щим коллектором. В данной работе мы остановмся на изучении схемы с об-

щим эммитором (см. рис. 3).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Рассмотрим принцип действия транзистора. Подключение батареи εэ

компенсирует контактную разность потенциалов U э . В этом случае дырки из

Iб3

Рис. 4.

Uб Uб1

в)

Uб2

области эммитера двигаются в область базы. В области базы возникает гра-

диент концетрации, вызывающий диффузию дырок в напрвлении коллектор-

ного перехода. Под действием поля коллекторной батереи ε к дырки перехо-

112

дят в область коллектора и создают ток во внешней цепи (рекомбинация ды-

рок с электронами в области базы – незаначительно).

Если входное напряжение меняется во времени по определенному за-

кону Uвх = f (t ), то количество перешедших в базу дырок, а следовательно,

и коллекторный ток будут меняться по тому же закону (линйный режим).

Транзистор можно представить в виде четырехполюсника (рис. 4, а).

где h11 , h12 , h21 , h22 – параметры четырехполюсника, которые необходимо определить для полной его характеристики.

Параметры транзистора, являющиеся четырехполюсником, наиболее просто найти из уравнений в двух режимах работы транзистора.

1) В режиме короткого замыкания на выходе (U2 = 0 ). Из уравнений

(3) и (4) получаем

h11 = U1 – входное сопротивдение транзистора,

I1

h21 = I2 – коэффициент усиления по току.

I1

2) В режиме холостого хода на выходе ( I1 = 0 ):

жению.

Для других схем включения транзистора (собщей базой, с общим кол-

лектором и общим эммитором) параметры h11 , h12 , h21 , h22 будут другими.

113

Обозначив параметры усиления для схемы с общим эмиттером через h12э = μ , h21э = β . Если известны парметры для схемы с общим эммито-

ром, то можно определить параметры для остальных схем включения

Параметры транзистора для низких частот можно определить по его статическим характеристикам. При этом нет необходимости в трудно осуще-

ствимых режимах короткого замыкания и холостого хода.

Действительно, на схеме с общим эммитором (рис. 3) цепь базы пред-

ставляет собой вход, а коллектор – выход, т.е. Iб = I1 , Uб = U1, Iк = I2 ,

Uк = U2 (см рис. 4, а).

Тогда исходные уравнения (3) и (4) для четырехполюсника можно

представить в виде

2) Напряжение между коллектором и базой не меняется (U к = const ).

Тогда из уравнений (5) и (6) получаем

В конечных приращениях параметры транзистора можно переписать в

виде

115

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

ИОБРАБОТКИ ЕГО РЕЗУЛЬТАТОВ

1.Собрать схему для измерения статических характеристик транзистора со-

гласно рисунку 5. Пригласить преподавателя или лаборанта для проверки со-

бранной схемы.

2. Снять семейство входных характеристик транзистора Iб = f (Uб ) при

U к = const для чего:

Рис. 5. Рабочая схема установки (схема с общим эмиттером)

∙замкнуть цепи базы и коллектора, включив тумблеры T1 и T2 .

∙в цепи коллектора установить напряжение U к , равное нулю.

∙меняя напряжение в цепи базы в диапазоне от 60мВ до 200мВ через каждые 20мВ, измерить значения тока I б ;

∙повторить измерения, при напряжениях U к = 1В и U к = 3В.

116

3. Снять семейство выходных характеристик транзистора I к = f (U к ) при

Iб = const для чего:

∙замкнуть цепи базы и коллектора, включив тумблеры T1 и T2 ;

∙в цепи базы установить ток Iб = 80мкА;

4.Отключить питание и разобрать схему.

5.По полученным данным построить семейство входных и выходных харак-

теристик транзистора.

6. Пользуясь полученными графиками, определить параметры для схемы с

общим эмиттером.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.В чем заключаются особенности электропроводности полупроводников?

2.В чем состоит различие собственных и примесных полупроводников?

3.Объясните выпрямляющие свойства p − n перехода.

4.Объясните принцип усиления по мощности транзистора в схеме с общим эмитте-

ром.

5.Какие величины характеризуют работу транзистора?

Литература: 2, § 151-155; 4, § 54; 7, § 133;

118

(рис.2) можно вычислить, используя выражение (2)

Индукция, создаваемая в произвольной точке A на оси соленоида тон-

ким кольцевым током I × n × dx направлена по оси соленоида и в соответствии с (2) равна:

Рис.2

= I n dx sin3 β

dB

2 r0

120

ляется результатом наложение полей отдельных слоев, каждое из которых рассчитывается по формуле 3). Поэтому, качественно, поле соленоида (многослойного) имеет такой же характер, как и поле однослойного. Примерная картина магнитного поля на оси короткой и длинной катушек приведена на рис. 3.

Пользуясь (3) можно записать выражение для индукции магнитного поля на оси соленоида в следующем виде:

, (5)

β1 и β2 – углы между осью x и радиус-векторами, проведёнными из точки наблюдения к краям катушки, x – координата точки наблюдения на оси катуш-

ки (рис. 3), Rк – радиус катушки.

В данной работе магнитное поле соленоида измеряется с помощью измерителя магнитной индукции действие, которого основано на эффекте Холла.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКИ ЕГО РЕЗУЛЬТАТОВ

Упражнение 1. Определение магнитной индукции на оси короткой катушки

1. Собрать цепь по схеме (рис. 4), подключив короткую круговую катушку

L.

2.Установить ток датчика Холла 3mA .

3.Установить ток в катушке 1A

4.Поместить датчик Холла внутрь катушки и, перемещая его, найти положе-

ние, при котором напряжение на датчике максимально x1 .

5. Перемещая датчик Холла вдоль оси с шагом 1 дел. (5 мм), снять показания вольтметра V1.