Статические характеристики транзистора

Статические характеристики транзистора используются для определения его параметров и для расчета схем. Они бывают входные и выходные, причем внешний вид характеристик одного и того же транзистора зависит от схемы его включения. В данной работе рассматриваются статические характеристики транзистора для схемы с общим эмиттером.

Входной характеристикой транзистора для схемы с общим эмиттером называется зависимость тока базы от напряжения на базе

I_Б=f(U_Б)

При постоянном напряжении на коллекторе U_K = const, а выходной – зависимость тока коллектора от напряжения на немI_К=f(U_К)при неизменном токе базыI_Б=const.

Для снятия статических характеристик транзистора с общим эмиттером используется схема, изображенная на рис. 4.

Рис. 4.

Снятие статических характеристик транзистора с общим эмиттером

Типичное семейство входных характеристик (зависимость I_БотU_Бпри нескольких постоянныхU_K) представлено на рис. 5б, а семейство выходных характеристик (I_К=f(U_К)при нескольких значений тока базыI_Б) – на рис. 5а.

Отметим, что при увеличении коллекторного напряжения по модулю входная статистическая характеристика располагается ниже и правее. Объясняется это тем, что при этом расширяется коллекторный переход и соответственно уменьшается ширина базы, вследствие чего уменьшается ток рекомбинации, т.е. ток базы I_Б . Основными параметрами транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, являются:

1) коэффициент усиления по току приU_K = const.

2) входное сопротивление приU_K = const.

3) выходное сопротивление приI_Б= const.

Вычисляются эти параметры с помощью статических характеристик.

Для определения R_вхнадо взять на входной характеристике, снятой при некотором постоянномU_K, прямолинейны участок и выбрать приращенияU_БиI_Б(рис. 5 б). Отношениеи определяет входное сопротивлениеR_вхпри данном постоянномU_K . Видно, что значениеR_вхопределяется наклоном кривой входной характеристики, который зависит от величины коллекторного напряжения. Аналогичным образом с помощью выходной характеристики определяютR_вых(рис.5а). ПриращенияU_Kи соответствующее емубрать надо на прямолинейном участке. Тогда

.

Необходимо отметить, что выходное сопротивление R_вых при разных токах база имеет различные значения, поэтому полученное значениеR_выхбудет относиться только к определенному току базыI_Б3.

Для нахождения коэффициента усиления необходимо взять две выходные характеристики, снятые при различных значениях базы -I_Б4иI_Б3 (рис.5а). ТогдаI_Б=I_Б4-I_Б3, а за приращениенеобходимо взять разность значений тока коллектора при одном и том же напряженииU_K(на рисунке приU_K= U_KЭ2), но при различных значениях тока базы. Отношениеи дает значение коэффициента усиленияпри постоянном коллекторном напряженииU_KЭ2.

Целью данной работы является снятие статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и определением по ним основных параметров: R_вх, R_выхи. Для снятия статических характеристик используется схема, изображенная на рис.4.

Порядок выполнения работы

Измерительная схема для снятия статических характеристик транзистора типа р-n-рв схеме с общим эмиттером представлена на рис.4. ПотенциометрыR₁(слева) иR₂(справа) служат для плавного изменения напряженияU_БиU_Ксоответственно от нуля до некоторого максимального значения.

Упражнение 1.Снятие входной характеристики транзистора – зависимости I_Б от U_Б при постоянном U_К = const

1. Зарисовать в тетрадь таблицу 1 для записи результатов измерений.

2. Включить макет в сеть и установить потенциометром R₂напряжение между коллектором и эмиттеромU_К, равное нулю:U_К= 0 В.

I_Б5 > I_Б4> I_Б3> I_Б2> I_Б1

I_K, mA

-U_KЭ, B

I_K1

I_K2

I_K'

I_K''

I_K0

U_KЭ1

U_KЭ2

U_KЭ3

U_K

I_Б1

I_Б=0

I_Б2

I_Б3

I_Б4

I_Б5

p-n-p

a

0

I_Б

I_Б2

I_Б1

U_Б

U_Б1

0

-U_Б, mB

U_Б2

б

Рис. 5.

Выходные (а) и входные (б) характеристики транзистора при включении его по схеме с общим эмиттером

3. Изменяя с помощью потенциометра R₁ напряжение между эмиттером и базойU_Б от 0 до 200 мВ через 20 мВ, измерять каждый раз соответствующую силу тока базыI_Б. ЗначениеU_Кпри измерениях поддерживатьпостояннымпотенциометромR₂. Результаты измерений заносить в таблицу 1:

Таблица 1

UБ, мВ	IБ, мкА
	при UК = 0 В	при UК = 6 В
0
20
и так далее через 20 мВ до 200 мВ
200

4. Установить потенциометром R₂напряжениеU_К= 6 В и повторить все измерения, указанные в п.3.

5. Отключить макет от сети.

6. Построить графики зависимости I_Б = f(U_Б) при двух постоянных значениях напряженияU_К(0 и 6 В) в одних координатных осях.

Упражнение 2.Снятие выходной характеристики транзистора - зависимости I_К от U_К при постоянном токе

I_Б =const.

1. Зарисовать в тетрадь таблицу 2 для записи результатов измерений.

2. Включить макет в сеть и установить потенциометром R₂напряжениеU_К= 9В и потенциометромR₁силу току базыI_Б= 200 мкА.

Таблица 2

UК, В	IК, мА
	IБ = 200 мкА.	IБ = … мкА.
9
6
3
1
0

3. Уменьшая напряжение U_Кот 9 В до 0 (согласно таблице 2), измерять каждый раз соответствующую силу тока коллектора. Силу тока базыI_Б поддерживать при измеренияхпостояннойпотенциометромR₁. Результаты измерений заносить в таблицу 2.

4. Установить другое значение силы тока базы I_Б(поуказаниюпреподавателя) и повторить все измерения, указанные в пункте 3.

5. Отключить макет от сети.

6. Построить графики зависимости I_К = f(U_К)при двух постоянных значениях силы тока базыI_Б(в одних координатных осях).

Упражнение 3.Расчет статических параметров транзистора

1. По одной из входных характеристик вычислить входное сопротивлениеR_ВХтранзистора по формуле:

Rвх = U_Б /I_БприUк= .... В.

2. По одной из выходных характеристик вычислить выходное сопротивлениеRвыхтранзистора по формуле:

Rвых=U_К /I_КприI_Б= .... мкА.

3. Используя две выходные характеристики для некоторого значения Uк= ....Ввычислитькоэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером по формуле:

 = I_К /I_БприU_К= ....В.

152