Практичне заняття № 10 Тема: Дослідження роботи транзисторів у статичному і динамічному режимах.

Мета: ознайомитись із сімействами вольт-амперних характеристик біполярних та польових транзисторів у статичному та динамічному режимах.

Порядок виконання роботи

10.1. Запустіть Electronics Workbench за допомогою ярлика.

10.2. Завдання 1: Дослідити статичні характеристики біполярних транзисторів.

10.2.1. Складіть схему, наведену на рис. 10.1, для зняття вольт-амперних характеристик біполярного транзистора.

Рис. 10.1.

10.2.2. Змінюючи струм бази (I_b) в межах від 0 до 500 μА із кроком 100 μА через зміну параметрів джерела струму та напругу «колектор–емітер» (U_c-e) в межах від 0,05 V до 12 V шляхом зміни параметрів джерела Е_с-е, зафіксувати як змінюються значення напруги «база–емітер» (U_b-e) та струму колектора (I_c). Дані занести в таблицю 10.1, побудовану для кожного значення струму бази (I_b).

Таблиця 10.1

I_b = … mA

Uc-e, V	0,05	0,1	1,0	2,0	4,0	8,0	12,0
Ic, mA
Ub-e, mV

10.2.3. За отриманими даними побудувати сімейство вихідних і вхідних статичних характеристик транзистора, як показано на рис. 10.2.

Рис. 10.2.

10.2.4. За отриманими даними розрахувати:

• величину опору емітерного переходу (r_b-e) як на лінійній ділянці залежності U_b-e(I_b) та порогове значення напруги «база–емітер» (U₀) при апроксимації залежності U_b-e = U₀ + r_b-e·I_b.

• Коефіцієнт підсилення струму транзистора при його включені за схемою із спільним емітером.

10.3. Завдання 2: Дослідити динамічні характеристики біполярних транзисторів

10.3.1. В схемі рис. 10.1 додайте в колекторне коло опір навантаження R_c = 2 kOhm (рис. 10.3).

10.3.2. Змінюючи струм бази (I_b) в межах від 0 до 500 μА із кроком 100 μА через зміну параметрів джерела струму, зафіксуйте як змінюються значення напруги «колектор–емітер» (U_c-e) та струму колектора (I_c). Дані занесіть в таблицю 10.2. Визначіть, при яких значеннях I_b транзистор знаходиться в режимі насичення.

10.3.3. На графіку сімейства статичних вихідних характеристик із використанням даних табл. 10.2 побудувати навантажувальну характеристику динамічного режиму при R_c = 2 kOhm і U_c-e = 12 V.

Рис. 10.3.

Таблиця 10.2.

Ib, μA	0	100	200	300	400	500
Ic, mA
Uc-e, V

10.3.4. Визначіть коефіцієнт підсилення за напругою транзистора у динамічному режимі (в його лінійній зоні) як . Значення ΔU_c-e і ΔI_b візьміть із табл. 10.2.

10.3.5. Замініть R_c = 2 kOhm на R_c = 4 kOhm. Повторіть п.п. 10.3.2÷10.3.4. Зробіть висновки щодо впливу величини R_c на значення К_U. Визначіть для кожного випадку значення I_b^н при якому транзистор входить в насичення. Порівняйте їх і поясніть причини їх нерівності.

10.4. Завдання 3: Дослідити статичні характеристики польових транзисторів

10.4.1. Складіть схему, наведену на рис. 10.4, для зняття вольт-амперних характеристик польового транзистора типу «n-p-n» (польовий транзистор із керуючим p-n переходом і каналом n–типу).

10.4.2. Змінюючи вхідну напругу «затвор–витік» (U_gs) в межах від –500 mV до +500 mV через підключення відповідних джерел ЕРС і напругу «стік–витік» (U_ds) в межах від 0 V до 12 V, зніміть характеристики I_d(U_gs), I_d(U_ds), I_g(U_gs) у статичному режимі, тобто при R_d = 0. Занесіть дані експерименту у таблицю 10.3 для кожного значення U_gs.

Таблиця 10.3.

U_gs =…, I_g = …

Uds, V
Id, mA

Рис.10.4.

За отриманими табличними даними побудуйте графіки вольт-амперних характеристик польового транзистора.

10.4.3. За отриманими даними розрахуйте:

• крутизну характеристики I_d(U_gs) поблизу значення U_gs = 0 як ;

• вхідний опір польового транзистора .

Отримане значення R_вх порівняйте із значенням r_б-е для біполярного транзистора. Зробіть відповідні висновки і дайте пояснення причин їх нерівності.

10.5. Завдання 4: Дослідити динамічні характеристики польових транзисторів

10.5.1. Реалізуйте динамічний режим роботи польового транзистора із R_d = 500 Ohm, а потім із R_d = 1,1 kOhm при U_cc = 12 V. Заповніть таблицю 10.4 для кожного значення R_d.

Таблиця 10.4.

Ugs, mV	–500	–100	–50	0	+50	+100	+500
Id, mA
Uds, V

10.5.2. На підставі отриманих даних нанесіть навантажувальні характеристики при R_d = 500 Ohm і R_d = 1,1 kOhm на відповідний графік.

Розрахувати для кожного випадку коефіцієнт підсилення за напругою в межах активної зони роботи транзистора.

Зміст звіту

Зміст має містити:

• Тему і мету роботи.

• Схему кожного експерименту.

• Таблиці експериментальних даних.

• Необхідні розрахунки.

• Висновки по кожному експерименту.

• Загальні висновки по роботі.