Требования безопасности труда

1. Категорически запрещается включение установки без проверки ее преподавателем или лаборантом.

2. В случае возможных отклонений от нормального режима работы приборов немедленно отключить установку и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

3. Установка - стенд ЭС-4 промышленного изготовления выполнена с учетом требований безопасности труда. Максимальное напряжение на открытых электродах схемы 12 В. Установка подключается к электрической сети напряжением 220 В, при подключении будьте осторожны, напряжение 220 В опасно для жизни.

4. После проведения работы установка должна быть обесточена.

Методика эксперимента

В соответствии с целью работы в статическом режиме снимаются входные характеристики I_б = f(U_б) при 3-х значениях U_к, выходные характеристики I_к = f(U_к)  при 3-х значениях I_б и на основе построенных зависимостей графически определяются Rвх, Rвых, β и К_U.

Возможность графического определения Rвх, Rвых, β и Кн следует из формул (1-4). Необходимо отметить, что приращения тока и напряжения определяются для линейных участков характеристик, так как в пределах линейных участков входных и выходных характеристик Rвх, Rвых, β и Кн оказываются постоянными.

Описание установки  и правила работы с ней.

Установка для исследования характеристик транзистора оформлена в виде стенда типа ЭС-4. Стенд представляет собой металлическую переднюю панель, которая крепится к корпусу.  На передней панели расположены основные узлы принципиальной схемы (рис.5).

Рис.5- Схема установки ЭС-4

Прибор ИП-1 служит для измерения тока базы. Резисторы R₂ и R₉ служат для выбора рабочей точки транзистора. Резисторы R₃  и R ₄ включены в цепь коллектора и с помощью тумблеров В₃ и В₄ можно менять сопротивление в цепи коллектора от 0 до 3 КОм. Резисторы R₅, R₇, R₁₀ включены в сеть эмиттера. Величина сопротивления в цепи эмиттера подбирается с помощью тумблеров В₆, В₉ и В₁₁ и изменяется от 0 до 3 КОм. Регулировка напряжения входного сигнала осуществляется потенциометром R₁₂. Прибор  ИП-2 служит для измерения величины тока коллектора, ИП-3 – для измерения напряжения источника питания, которое можно регулировать с помощью резистора R₁, ИП-4 – для измерения напряжения на базовом электроде транзистора.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Работа проводится на установке, описание которой и схема приведены в разделе «Методика эксперимента». Установка включает в себя стенд ЭС-4 и два выносных прибора микроамперметр ИП-1 и вольтметр ИП-4.

После прочтения методического руководства проверьте схему установки, подключение стенда к заземлению, убедитесь в исправности и получите разрешение на подключение установки.

1. Подключите шнур питания установки к сети переменного тока.

2. Тумблером «Сеть» включите стенд, при этом загорается лампочка сигнализации.

3. Установите тумблер В₁₂ в положение «U_вх».   Тумблера В₁, В₃, В₄, В_6, В₉, В₁₁ установите в положение «Вкл», тумблера В₂ и В₅ разомкнуть.

4. Определите и запишите цену деления каждого прибора.

5. При снятии входных характеристик с помощью потенциометра R₁₁ устанавливают напряжение в цепи коллектора равное 0В. Далее с помощью R₁₂ устанавливаются определенные значения напряжения на базе транзистора. Напряжение U₆ и соответствующее им значение тока базы  при фиксированном значении U_k заносятся в таблицу 1.

Таблица 1- Результаты измерений

Входные характеристики						Выходные характеристики
Uk=0B		Uk= -5B		Uk= -10B		Iб=0А		Iб=		Iб=
Uб	Iб	Uб	Iб	Uб	Iб	Uk	Ik	Uk	Ik	Uk	Ik

 

После снятия первой зависимости I_б=f(U_б) изменяют U_k и измерения повторяют в той же последовательности. Всего снимается 3 зависимости при  U_k=0B, U_k= -5B, U_k= -10B.

6. Выходные характеристики определяют при фиксированном значении тока базы, то есть I_б=const. Ток базы устанавливается при помощи потенциометра R₁₂ и в дальнейшим поддерживается постоянным. Значение тока базы не должно превышать 0,3 мА. Установив I_б=0А, потенциометром R₁₁ начинают менять U_k, одновременно определяя I_k. Результаты заносятся в таблицу. Напряжение на коллекторе U_k меняют через 0,2 В до 1В, а затем через 1В до 10В. Если прибор ИП2 зашкаливает, то измерения при данном значении I_б прекращают, для чего потенциометром R₁₁ устанавливаете U_k=0B. Измерения повторяют еще для двух значений I_б (указанных преподавателем). Результаты измерений заносятся в таблицу.

7. Закончив измерения, установите ручки потенциометров R₁₁ и R₁₂ в нулевое положение и отключите установки от электрической цепи. Таблицу с полученными данными покажите преподавателю.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Пользуясь данными таблицы постройте графики зависимостей I_б=f(U_б) при U_k=const   и I_k=f(U_б) при I_б=const, то есть входные и выходные характеристики транзистора. Графики стройте на  листах миллиметровки. На каждом графике будет по 3 кривых. Типовые характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, представлены на рис. 4

Пользуясь построенными входными и выходными характеристиками определите входные и выходные сопротивления.

(16)

То есть, входное сопротивление равняется численному значению ctg угла наклона входной характеристики к оси напряжения. Пусть точки А и В (рис.4) лежат на линейном участке входной характеристики, определенной при U_к =U_к1. Точке А соответствует I_бА и U_бА, точке В соответствует I_бВ и U_бВ, тогда

(17)

Выходное сопротивление R_вых определяется из выходных характеристик транзистора (рис.4) по формуле:

          (18)

Из выходных характеристик определяется коэффициент усиления по току b. Для этого необходимо, на графике изображающем выходные характеристики, через семейство кривых провести прямую параллельную оси токов коллектора, что будет соответствовать условию U_k=const. Пусть проведенная прямая проходит через U_kB. Прямая пересекает выходную характеристику, соответствующую I_б3=сonst, в точке В и выходную характеристику, соответствующую I_kB и I_б3, точке С соответствует  I_kc    и    I_б2. Следовательно:

         (19)

Коэффициент усиления по напряжению определяется из входных характеристик. По условию ток базы должен быть зафиксирован. Это можно выполнить если провести через семейство кривых (рис.3а) прямую АС, параллельную оси напряжения на базе. Тогда точка А соответствует U_k1 и U_бА, точке С соответствует U_k3 и U_бС. Коэффициент усиления по напряжению определяется по формуле:

(20)

Используя формулы (17-20) и графики, построенные на основе табличных данных, определите R_вх, R_вых, b и  K_U. Вычисление величин производить с точностью до 2-х значащих цифр.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ

Отчет по работе составляется в соответствии с общими требованиями и включает в себя следующие  разделы:

1. Титульный лист

2. Цель работы.

3. Основные понятия.

4. Методика эксперимента.

5. Результаты эксперимента.

6. Анализ результатов эксперимента, выводы по работе.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Объясните устройство биполярного транзистора

2. В чем заключается принцип действия транзисторов

3. Почему при включении транзистора по схеме с общей базой происходит усиление по току?

4. Почему при включении транзистора по схеме с общим эмиттером наблюдается усиление по току?

5. Поясните входные и выходные характеристики транзистора.

6. Объясните, как определяются R_вх, R_вых, иK_U из входных и выходных характеристик транзистора.

7. Начертите схему для снятия характеристик транзистора.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бабенко В.П., Григорьев В.К. Схемотехника усилителей мощности на ОУ, расчет электрических схем. Пособие по курсовому проектированию - М: МИРЭА, 2003.

2. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей: Учебник для вузов, 2ое изд., стер.-СПб.: Лань, 2009.-544с.:илл

3. Грабовски Б. Краткий справочник по электронике /Б. Грабовски; Пер. с фр. Хаванов А.В.-2-е изд., испр.-М.: ДМК Пресс, 2004.- 416с

4. Лачин В.И. Электроника. Учебное пособие / В.И. Лачин, Н.С. Савёлов.- 7е изд.-Ростов-на-Дону: Феникс, 2009.-703с.

5. Миловзоров О.В. Электроника: Учебник для вузов/О.В. Миловзоров, И.Г. Панков.-4е изд. стер. -М.: Высшая школа, 2008.-288с.:илл.

6. Путеводитель по электронным компонентам: Справочное пособие/ Жан-Франсуа Машу; Пер с фр. О. З. Попкова. – М.: Додэка – XXI, 2001. – 176 с

7. Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы средней и большой мощности/ Под ред.А.В.Голомедова.- М.: Радио и связь, 2001.- 640 с.

8. Щука А.А. Электроника. Учебное пособие / Под ред. Проф. А.С. Сигова.-СПб.: БХВ-Петербург, 2005.-800с.