Лабораторочки / Лаб 3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра МИТ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 3

по дисциплине «ОЭиРМ»

ТЕМА: «ВХОДНАЯ И ПЕРЕДАТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА»

Студенты гр. фыв		фыв фыв
Преподаватель доцент кафедры МИТ		фыв

Санкт-Петербург

фыв

Цель работы:

Экспериментальное исследование входных и передаточных характеристик биполярных транзисторов n-p-n и p-n-p типов с целью определения их статических и динамических параметров, а также сравнительного анализа их характеристик и свойств.

Краткие теоретические сведения:

Биполярный транзистор (БТ) – это полупроводниковый прибор с тремя областями чередующихся типов проводимости и двумя p−n-переходами, по зволяющий усиливать электрические сигналы. Для n−p−n-транзисторов средняя р-область – базовая (Б, b – в англоязычных обозначениях) имеет про водимость, противоположную крайним n-областям: эмиттерной (Э, e – в анг лоязычных обозначениях) и коллекторной (К, c – в англоязычных обозначе ниях) (рис. 3.1, а). При использовании транзистора в режиме усиления управляющий пере ход база–эмиттер (БЭ) смещен в прямом направлении, т. е. открыт, а управ ляемый переход база–коллектор (БК) – в обратном, т. е. закрыт. Электроны 12 из эмиттера через открытый переход инжектируются в область базы. При достаточно малой ширине базы небольшое количество инжектируемых элек тронов рекомбинирует с дырками в базе, создавая базовый ток Ib.

Основная часть инжектируемых электронов не успевает рекомбиниро вать с носителями в области базы и достигает коллекторного перехода. Про исходит перенос электрических зарядов через базу из эмиттерной области в коллекторную.

Эмиттерный ток Ie равен сумме базового Ib (входной) и коллекторного Iс (выходной) токов: I e  I b  I c

Токи Ie, Ib, Ic связаны соотношениями: I I c   e , . где коэффициент передачи тока из эмиттера в коллектор α = 0.95...0.99, и I I c   b I c  , I b где β – основной усилительный параметр транзистора, показывающий, во сколько раз ток Ic больше тока Ib.

Входная и передаточная характеристики биполярных транзисторов

Вариант	Группа фыв	Q1 n-p-n транзистор 2N3904					Q1 p-n-p транзистор 2N3906
		Пункт 3.1.					Пункт 3.2.
	Фамилия Имя	V1 (B)	R1 (Ком)	V2 (B)	Ib1 (мкА)	Ib2 (мкА)	V1 (B)	R1 (Ком)	V2 (B)	Ib1 (мкА)	Ib2 (мкА)
3	фыв	10	20	20	180	90	-10	20	-20	-180	-90

Задание на лабораторную работу № 3

1. Исследование характеристик n-p-n-транзистора.

Для исследования характеристик n-p-n транзистора использовали схему, где R1 = 20 кОм подключается источник постоянного напряжения V1 = 10 В, открывающий переход Б-Э, а к коллектору – источник напряжения V2 = 20 В, запирающий переход Б-К, транзистор типа 2N3904.

Рис. 1. Схема включения транзистора, по которой проводится измерение его входной и передаточной характеристик.

Рис. 2. Параметры элементов схемы и развертки графиков по осям X и Y.

Рис. 3. График зависимости базового (входного) тока транзистора Ib от входного напряжения (синий) и график зависимости коллекторного (выходного) тока Iс от входного напряжения (красный).

Входное напряжение		Входная характеристика		Передаточная характеристика			В		β
		Ток базы		Ток коллектора			194,4 165,4		136,12
Vbe мВ	∆Vbe мВ	Ib мкА	∆Ib мкА	Ic мА	∆Ic мА
775,590 813,321	37,731	90,995 180,535	89,54	17,689 29,878	12,189

Таблица 1 Измеренные напряжения и токи, рассчитанные коэффициенты усиления по току.

Вывод:

Анализ представленных графиков и табличных данных демонстрирует прямую зависимость между напряжением на переходе База-Эмиттер (Vbe) и токами базы (Ib) и коллектора (Ic). Увеличение Vbe приводит к экспоненциальному росту тока базы, что, в свою очередь, вызывает пропорциональное увеличение тока коллектора, что соответствует основным принципам работы биполярного транзистора. При этом коэффициент усиления транзистора (β), определяемый как отношение Ic/Ib, остается относительно постоянным в рассматриваемом диапазоне значений Vbe, что подтверждает почти линейный режим работы транзистора.

2. Исследование характеристик p-n-p транзистора.

Рис.4. Схема включения транзистора, по которой проводится измерение его входной и передаточной характеристик.

Рис.5. Параметры элементов схемы и развертки графиков по осям X и Y.

Рис.6 График зависимости тока базы от входного напряжения (синий), график зависимости тока коллектора от входного напряжения (красный).

Входное напряжение		Входная характеристика		Передаточная характеристика		В	β
		Ток базы		Ток коллектора		226,16  205	183,375
Vbe мВ	∆Vbe мВ	Ib мкА	∆Ib мкА	Ic мА	∆Ic мА
-785,026 -818,517	33,491	-90,679 -180,537	89,859	-20,509 -36,987	16,478

Таблица 2 Измеренные напряжения и токи, рассчитанные коэффициенты усиления по току.

Вывод:

При анализе графиков и данных, представленных в таблице, прослеживается четкая взаимосвязь: увеличение отрицательного напряжения, приложенного к переходу База-Эмиттер, вызывает пропорциональное увеличение отрицательных значений токов базы и коллектора. Иными словами, более сильное отрицательное смещение перехода База-Эмиттер приводит к росту токов, протекающих через базу и коллектор транзистора.

3. Задание.

С помощью полученных данных по приведенным ниже формулам рассчитать: Формулы не привели.

rbe – статическое входное сопротивление транзистора;

rbe~ – динамическое входное сопротивления транзистора;

α – коэффициент передачи тока из эмиттера в коллектор;

Β – статический коэффициент усиления тока;

β – динамический коэффициент усиления тока;

S – крутизну передаточной характеристики в выбранной рабочей точке.

Рассчитанные величины	n-p-n транзистор	p-n-p транзистор
rbe , Ом	8523,4	8657,2
rbe~ , Ом	421,4	372,7
α	0,994	0,996
Β	194,4	226
β	136	183
S, См	0,323	0,491

Таблица 3 Расчетные параметры транзисторов n-p-n и p-n-p типов.

Вывод:

В ходе данной лабораторной работы был проведен сравнительный анализ входных характеристик транзисторов двух типов: p-n-p и n-p-n. В результате исследований определены статические и динамические напряжения и токи для обоих типов транзисторов. При этом было установлено, что p-n-p транзистор демонстрирует более высокие значения статических и динамических токов, по сравнению с n-p-n транзистором. Рассчитанные коэффициенты передачи тока из эмиттера в коллектор, как статический, так и динамический коэффициенты усиления тока, также оказались выше для p-n-p транзистора.

Кроме того, была определена крутизна передаточной характеристики, отражающая чувствительность выходного тока к изменению входного напряжения. Значение крутизны для p-n-p транзистора составило 0,491 См, что превышает значение для n-p-n транзистора (0,323 См), указывая на его более высокую эффективность в преобразовании входного сигнала в выходной.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о различиях в поведении p-n-p и n-p-n транзисторов при одинаковых условиях, что необходимо учитывать при проектировании электронных схем. Дальнейшие исследования могут быть направлены на изучение причин этих различий, а также на оптимизацию параметров транзисторов для конкретных применений.

Слабоваты выводы. Основное различие для типов транзистора не раскрыто.

ПРИНЯТО