Лабраб / 1 / методички / ИЗУЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ВАХ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

11

Bf - коэффициент усиления тока базы в прямом включении; Vaf - напряжение Эрли в прямом включении (В);

Rb - сопротивление базы транзистора (Ом); Rс - сопротивление базы транзистора (Ом);

Определение с о п р о т и в л е н и я к о л л е к т о р а "Rc". (рис.6). Снимаются выходные ВАХ транзистора по схеме рис. 6 (а). Метод

основан на том, что в области насыщения наклон ВАХ определяется величиной коллекторного сопротивления (рис. 7 (а)). В области малых токов и напряжений (в области насыщения) берутся приращения напряжения U1 и приращения тока коллектора I1. Сопротивление коллектора рассчитывается :

Его величина определяется по наклону зависимости Ik=f(Uкэ) в области больших напряжений (рис. 7 (а) ):

где I1- значение тока коллектора, в котором берется приращение I2.

Коэффициенты Is, nf уравнений (16)- (17) находятся следующим способом. Снимаются входные вольт-амперные характеристики Iк=f(Uбэ), Iб=f(Uбэ) по схеме рис. 6 (б). Для определения параметров Is, nf выбирается участок Iк=f(Uбэ), на котором зависимость тока от напряжения является экспоненциальной (рис. 7 (б)) (еще нет влияния сопротивлений). На графике, построенном в логарифмическом масштабе, это будет линейный участок с наибольшей крутизной. На этом участке выбираются две точки,

Из этой системы находятся Is и nf (Is находится в пределах от 1Е-15 до 1Е- 9 Ампер; nf обычно чуть больше единицы).

Для достаточно больших значений прямого напряжения между базой и эмиттером зависимость тока от напряжения отклоняется от экпоненциальной вследствие падения напряжения на сопротивлении базы.

12

В этом случае напряжение между базой и эмиттером складывается из напряжения на p-n-переходе и напряжения на сопротивлении rb:

Зная Is и nf из предыдущего этапа, из данного уравнения можно найти rb.

Определение к о э ф ф и ц и е н т а усиления по току "Bf". Bf определяется как отношение тока коллектора к току базы в тех точках, где он (Bf) имеет максимум.

3. Описание лабораторного стенда.

Работа выполняется на универсальном стенде (рис. 8 ) в лаборатории электроники кафедры Э и Э. Исследуемые цепи собираются на основе одного из блоков стенда и внешних дополнительных приборов и устройств: вольтметров, амперметров.

Рис. 8. Блок лабораторного стенда, на котором выполняется работа.

4. Рабочее задание.

4.1. Проведение измерений в х о д н ы х вольт-амперных характеристик.

Снять в х о д н ы е вольт-амперные характеристики транзистора Iб=f(Uбэ) и Iк=f(Uбэ) по схеме рис. 6 (б) при напряжении на коллекторе 5 Вольт. Результаты измерений занести в таблицу:

13

Uбэ

Iб

Iк

4.2. Обработка результатов измерений в х о д н ы х вольтамперных характеристик

Построить в логарифмическом масштабе зависимости Iб=f(Uбэ) и Iк=f(Uбэ). Определить ток насыщения "Is" и коэффициент неидеальности "nf" c использованием выражений (23)-(24). Определить сопротивление базы “Rb” по выражению (25). Определить коэффициент усиления Bf по выражению (26).

4.3. Проведение измерений в ы х о д н ы х вольт-амперных характеристик.

Снять в ы х о д н ы е вольт-амперных характеристики транзистора по схеме, изображенной на рис. 6 (а).

Изменяя величину источника Eб задать ток базы Iб=30 мкA. Снять зависимость Iк=f(Uкэ) (10 точек в диапазоне от 1В до максимального значения и 10 точек в области резкого спада тока ). Затем данную зависимость снять при значениях тока базы 50 и 70 мкА. Результаты измерений занести в таблицу:

Iб=30 мкА

Uкэ

Iк

Iб=50 мкА

Uкэ

Iк

Iб=70 мкА

Uкэ

Iк

4.4. Обработка результатов измерений в ы х о д н ы х вольтамперных характеристик

По измеренным зависимостям построить семейство характеристик Iк=f(Uкэ), где параметром является ток базы Iб.

Определить с о п р о т и в л е н и я к о л л е к т о р а "Rc" по формуле (19) для ветви характеристики, соответствующей наибольшему току базы.

14

Определить н а п р я ж е н и е Э р л и "Vaf" по формуле (20) для ветви характеристики, соответствующей среднему значению тока базы.

4.5. Расчет характеристик транзистора с помощью программы

PSPICE.

С использованием определенных ранее параметров рассчитать по PSPICE выходные и входные характеристики биполярного транзистора.

Пример входного файла для расчеты выходных ВАХ:

Пример входного файла для расчеты входных ВАХ:

15

Рис.3. Схема включения (а) биполярного транзистора с общей базой и соответсвующие входные (б) и выходные (в, г) вольт-амперные характеристики.

Рис. 4. Схема включения (а) биполярного транзистора с общим эмиттером и соответсвующие входные (б) и выходные (в) вольт-амперные характеристики.

17

5. ЛИТЕРАТУРА.

1.И. П. Степаненко. “Основы теории транзисторов и транзисторных схем.”, М., Энергия, 1977.

2.Разевиг В.Д. «Применение программ PCAD и PSPICE для схемотехнического моделирования на ПЭВМ».

6. Контрольные вопросы

1.Структура и принцип работы биполярного транзистора.

2.Режимы работы транзистора.

3.Схемы включения транзистора, ВАХ.

4.Схемотехнические модели биполярного транзистора.

5.Методика определения параметров схемотехнической модели биполярного транзистора.