ТТЭл ЭПУ / Labs / ТТЭ_2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МВЭ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Твердотельная электроника»

Тема: «Исследование характеристик биполярного транзистора»

Студенты гр. 300		Darkholm Van
Преподаватель		Тупицын А. Д.

Санкт-Петербург

2024

Цель работы: изучение свойств биполярного транзистора в режиме постоянного тока и при переменном сигнале в зависимости от схемы его включения.

Параметры объекта исследований

Транзистор П306А

Максимально допустимый постоянный ток коллектора транзистора, А - 0,4.

Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером, В - 60.

Максимальное напряжение коллектор-база, В - 60.

Максимально допустимая постоянная мощность, рассеивающаяся на коллекторе транзистора с теплоотводом, Вт - 10.

Статический коэффициент передачи тока - от 7 до 25.

Обратный ток коллектора, мкА - 100.

Граничная частота коэффициента передачи тока, МГц – 0,05.

Максимально допустимая температура перехода, -150 до +150 ℃.

Максимально допустимая температура окружающей среды, от -60 до +120℃.

Схемы измерительных установок

Рисунок 1 — Схема с общей базой (выходные статические хар-ки)

Рисунок 2 — Схема с общей базой (входные статические хар-ки)

Рисунок 3 — Схема с общим эмиттером (выходные хар-ки)

Рисунок 4 — Схема с общим эмиттером (входные хар-ки)

1. Схема включения с общей базой

Таблица 1 – Экспериментальные входные характеристики при

, В	0	0,4	0,43	0,46	0,5	0,51	0,54	0,56	0,58	0,6	0,61
, мА	0	0	0,2	0,4	0,8	1	2	4	6	8	10

Таблица 2 – Экспериментальные входные характеристики при

, В	0	0,4	0,43	0,46	0,49	0,5	0,52	0,53	0,54	0,54	0,55	0,56	0,57	0,58	0,59
, мА	0	0	0,2	0,4	0,8	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Рисунок 7 - Входные характеристики транзистора в схеме с общей базой

Таблица 3 – Экспериментальные выходные характеристики при мА

, В	0	-23
, мА	0	-0,1

Таблица 4 – Экспериментальные выходные характеристики при мА

, В	0,55	0,5	0,47	0,4	0	-20
, мА	-0,5	-2,1	-3,1	-3,6	-4,11	-4,12

Таблица 5 – Экспериментальные выходные характеристики при мА

, В	0,56	0,54	0,53	0,5	0,45	0	-20
, мА	-0,5	-2,1	-4,1	-6,1	-7,1	-8,1	-8,11

Рисунок 8 - Выходные характеристики транзистора в схеме с общей базой

2. Расчёт h-параметров транзистора в схеме с общей базой

При малых переменных сигналах токи и напряжения транзистора связаны линейными функциями. Комплексные амплитуды токов и напряжений связаны с h-параметрами следующими соотношениями:

Для транзистора в схеме с общей базой система примет вид:

Расчёт h-параметров можно произвести заменой комплексных амплитуд малыми приращениями соответствующих токов и напряжений.

Параметр , является отношением входного напряжения, то есть напряжения эмиттер-база, к току во входной цепи – току эмиттера. Графически данный параметр определяется по входной характеристике как отношение приращения напряжения эмиттер-база к приращению тока эмиттера на ветви, соответствующей Параметр определяет входное сопротивление транзистора для схемы с общей базой.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

Параметр , является отношением входного напряжения к выходному. является коэффициентом обратной связи по напряжению, характеризующим степень влияния выходного напряжения на режим входной цепи. Графически данный параметр определяется по входной характеристике как отношение приращения напряжения эмиттер-база, соответствующее соседним ветвям к приращению напряжения коллектор-база при заданном токе эмиттера.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

Параметр , является отношением выходного тока – тока коллектора к входному – току эмиттера, при заданном напряжении коллектор-база. Является коэффициентом усиления по току, и в данной схеме всегда меньше 1, так как ток эмиттера является суммой тока коллектора и тока базы. Графически данный параметр определяется по выходной характеристике как отношение приращения тока коллектора для соседних ветвей, к приращению тока базы для этих ветвей.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

Параметр , является отношением выходного тока – тока коллектора к выходному напряжению, коллектор-база, при заданном токе эмиттера. Является выходной проводимостью транзистора для схемы с общей базой. Графически данный параметр определяется по выходной характеристике как отношение приращения тока коллектора для заданной ветви тока эмиттера, к приращению напряжения коллектор-база.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

3. Схема включения с общим эмиттером

Таблица 6 – Экспериментальные входные характеристики при

, В	0	-0,4	-0,45	-0,5	-0,52	-0,55	-0,58	-0,6	-0,63
, мА	0	0	-0,2	-0,3	-0,5	-1	-2	-5	-10

Таблица 7 – Экспериментальные входные характеристики при

, В	0	-0,5	-0,55	-0,6	-0,65	-0,7	-0,8	-0,89
, мА	0	0	-0,2	-0,4	-0,5	-1	-2	-3

Рисунок 9 – Входные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером

Таблица 8 – Экспериментальные выходные характеристики при

, В	0	-0,1	-0,15	-0,2
, мА	0	-0,5	-1	-20

Таблица 9 – Экспериментальные выходные характеристики при

, В	0	-0,1	-0,2	-0,3	-2	-5	-7	-20
, мА	0	-6	-7	-7,5	-8,2	-8,7	-9	-10

Таблица 10 – Экспериментальные выходные характеристики при

, В	0	-0,1	-0,12	-0,2	-0,4	-1	-3	-5	-20
, мА	0	-8	-10	-13	-13,8	-14	-14,8	-15	-17

Рисунок 10 - Выходные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером

4. Расчёт h-параметров транзистора в схеме с общим эмиттером

Параметр , является отношением входного напряжения, то есть напряжения база-эмиттер, к току во входной цепи – току базы. Графически данный параметр определяется по входной характеристике как отношение приращения напряжения база-эмиттер к приращению тока базы на ветви, соответствующей Параметр определяет входное сопротивление транзистора для схемы с общим эмиттером.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

Параметр , является отношением входного напряжения к выходному. является коэффициентом обратной связи по напряжению, характеризующим степень влияния выходного напряжения на выходное напряжение. Графически данный параметр определяется по входной характеристике как отношение приращения напряжения база-эмиттер, соответствующее соседним ветвям к приращению напряжения коллектор-эмиттер этих ветвей при заданном токе базы.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

Параметр , является отношением выходного тока – тока коллектора к входному – току базы, при заданном напряжении коллектор-база. Является коэффициентом усиления по току, и в данной схеме много больше единицы, так как ток базы всегда очень мал, по сравнению с током коллектора. Графически данный параметр определяется по выходной характеристике как отношение приращения тока коллектора для соседних ветвей, к приращению тока базы, соответствующему этим ветвям при фиксированном напряжении коллектор-эмиттер.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

Параметр , является отношением выходного тока – тока коллектора к выходному напряжению, коллектор-эмиттер, при заданном токе базы. Является выходной проводимостью транзистора в схеме с общим эмиттером. Графически данный параметр определяется по выходной характеристике как отношение приращения тока коллектора для заданной ветви тока базы, к приращению напряжения коллектор-эмиттер.

Для точного определения масштаб на входной характеристике увеличен

Вывод

В результате исследования статических характеристик биполярного транзистора, подключенного по двум разным схемам, были получены различные h- параметры.

Схема с общей базой характеризуется коэффициентом усиления по току меньше единицы, однако параметр h₁₂ значительно меньше, чем у схемы с общим эмиттером, а так как это параметр является величиной обратной коэффициенту передачи по напряжению, то такую схему целесообразно использовать в усилителях напряжения, однако за счет очень большого выходного сопротивления порядка мегаом, схема не будет работать с низкоомной нагрузкой.

Схема с общим эмиттером обеспечивает большое усиление по току, поэтому такую схему используют в усилителях сигналов, так как они усиливают мощность входного сигнала.