Министерство образования Российской Федерации

Пермский государственный технический университет

Кафедра электротехники и электромеханики

Лабораторная работа № 2

Исследование биполярного транзистора

Выполнил: студент гр.

ТМК-07 Кузнецов М.В.

Проверил: преподаватель

Иваницкий В.А.

Пермь 2009 г.

Цель работы: изучение характеристик биполярного транзистора. Исследование его усилительных свойств.

Биполярные транзисторы

1. Общие сведения

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на свойствах взаимодействия двух p-n-переходов. Он предназначен для регулирования тока и работы в качестве усилительного элемента в схемах усилителей.

Транзистор имеет трехслойную структуру и может быть двух типов (PNP и NPN). Структура и условное обозначение транзисторов представлены на рис.1.

Рис. 1

В зависимости от способов подключения электродов различают три схемы включения транзистора: с общей базой, с общим коллектором и с общим эмиттером. Наиболее распространенной является схема с общим эмиттером (ОЭ). Для оценки свойств транзисторов используются входные и выходные вольтамперные характеристики.

Входные характеристики это зависимости входного тока от входного напряжения I_ВХ=f(U_ВХ), снимаемые при постоянном напряжении на выходе U_ВЫХ=const. Выходные характеристики это зависимости выходного тока от выходного напряжения I_ВЫХ=f(U_ВЫХ), снимаемые при постоянном токе на входе I_ВХ=const. Усилительные свойства транзистора оцениваются коэффициентом передачи по току. Для схемы с ОЭ он определяется выражением b = DI_К ¤ DI_Б.

Для усиления сигнала по напряжению используется главная усилительная цепь, схема которой представлена на рис.2. Усилительные свойства главной усилительной цепи иллюстрируются ее передаточной характеристикой U_ВЫХ=f(U_ВХ), приведенной на рис.4. Для области линейной работы коэффициент усиления главной усилительной цепи определяется выражением: , где  - коэффициент передачи транзистора по току в схеме с ОЭ; R_К – сопротивление в цепи коллектора; R_ВХ – входное сопротивление цепи R_ВХ=U_ВХ/I_ВХ.

Рис.2

2. Экспериментальная часть

Снять экспериментально и построить графики семейств характеристик биполярного транзистора p-n-p типа.

Порядок выполнения экспериментов

1. Соберите цепь согласно схеме (рис.3). Потенциометр 1 кОм используется для регулирования тока базы, резистор 47 кОм – для ограничения максимального тока базы. Измерение тока базы I_Б и напряжения U_БЭ производятся мультиметрами на пределах 200 мкА и 2 В соответственно. Регулирование напряжения U_КЭ осуществляется регулятором источника постоянного напряжения 0..15 В, ток коллектора I_К и напряжение U_КЭ измеряются мультиметрами на пределах 20 мА и 20 В соответственно.

Е_п=0...15В

Рис.3

2. Снимите входные характеристики транзистора. Для этого установите ток базы I_Б=0 и изменяя U_КЭ в соответствии со значениями, указанными в табл. 1, снимите значения U_БЭ . Увеличьте ток базы до I_Б =30 мкА и снова снимите значения U_БЭ. Повторите этот опыт также при I_Б =60, 90, 120 и 150 мкА.

Таблица 1

IБ, мкА	UБЭ, В
	UКЭ = 0 В	UКЭ = 5 В	UКЭ = 10 В
0	0,002	0,045	0,047
30	0,067	0,124	0,124
60	0,085	0,147	0,148
90	0,097	0,162	0,162
120	0,103	0,171	0,171
150	0,112	0,181	0,180

3. Постройте графики входных I_Б=f(U_БЭ) характеристик, указав для каждой кривой соответствующие значения U_КЭ.

4. Снимите выходные характеристики транзистора. Для этого установите первое значение тока базы 0 мкА и изменяя напряжение U_КЭ согласно значениям, указанным в табл. 2, снимите зависимости I_К=f(U_КЭ). Повторите эти измерения при каждом значении I_Б, указанном в таблице.

Таблица 2

UКЭ, В	IК, мА
	IБ = 0 мкА	IБ = 40 мкА	IБ = 80 мкА	IБ = 120 мкА	IБ = 160 мкА
0	0	0,02	0,04	0,05	0,07
2	0,04	0,84	1,84	2,96	3,96
4	0,04	0,89	1,94	3,14	4,19
6	0,04	0,93	2,03	3,28	4,39
8	0,05	0,97	2,11	3,41	4,59
10	0,05	1,00	2,20	3,52	4,79

5. Постройте графики семейства выходных характеристик I_К=f(U_КЭ), не забыв указать какому току базы соответствует каждая кривая.

6. Соберите главную усилительную цепь. Для этого замените перемычку в схеме сопротивлением R_к=2,2 кОм.

7. Установите напряжение питания Еп равное 10 В.

8. Снимите передаточную характеристику главной усилительной цепи. Для этого изменяя входной ток с шагом I_б =20 мкА от нуля до значения, при котором U_кэ  0 (U_вых  0)заполните табл. 3.

Таблица 3

Uбэ , В	0,05	0,113	0,133	0,146	0,156	0,163	0,170	0,176	0,181	0,186	0,192	0,203	0,212
Iб,мкА	0	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200	250	300
Uкэ, В	15	13,97	12,75	11,52	10,26	8,98	7,78	6,63	5,54	4,48	3,57	1,47	0,18
Ik , мA	0,05	0,54	1,11	1,70	2,29	2,89	3,46	4,00	4,51	5,02	5,44	6,42	7,03

9. По данным табл.3 построить характеристики U_кэ,I_k,I_б =f(U_бэ) (см. рис.4.)и определить:

- диапазоны водного напряжения для областей отсечки, насыщения и линейной;

- напряжение смещения для режима (класса) усиления "А";

- диапазон изменения входного сигнала для режима (класса) усиления "А";

- коэффициент усиления основной усилительной цепи в режиме холостого хода для режима "А" характеристик по формулам:

Вывод:

1. Я снял экспериментально и построил графики семейств характеристик полярного транзистора n-p-n типа.

2. Построил график зависимости выходных характеристик Iк(Uкэ).

3. Построил график зависимости входных характеристик Iб(Uбэ).

4. Построил передаточные характеристики Uкэ = f(Uбэ), Iк = f(Uбэ), Iб= f(Uбэ), и определил коэффициент усиления основной усилительной цепи в режиме холостого хода для линейного участка характеристик, они равны