4. Порядок выполнения работы

4.1. Ознакомиться с описанием программы Multisim.

4.2. Ознакомиться с инструментами лаборатории Multisim.

4.3. Используя осциллограф и мультиметр, снять осциллограммы и измерить напряжение и ток в источниках Multisim.

4.4. Изучить процедуру установки и задания параметров различных цифровых и аналоговых элементов.

4.5. Исследовать процедуру проведения анализа работы электронных схем, собранных в программе Multisim.

4.6. Изучить сервисные функции в программе Mulisim.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное исследование принципа работы и характеристик биполярных и полевых транзисторов.

2. ЗАДАНИЕ НА ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТЫ

Получить и построить входные и выходные вольтамперные характеристики транзисторов.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

3.1. Биполярные транзисторы

Транзистор – полупроводниковый элемент с тремя электродами, который служит для усиления или переключения сигналов. Различают кремниевые и германиевые транзисторы. Они бывают структуры p-n-p и n-p-n. На рис. 2.1 представлена структура этих транзисторов, соответствующие выводы которых обозначаются как эмиттер – Э, база – Б и коллектор – К.

Рис. 2.1

Для каждого типа транзисторов необходимо соблюдать определённое направление токов и соответственно полярность приложенного напряжения. Условное обозначение транзистора структуры p-n-p на схеме дано на рис. 2.2. Направление стрелки в эмиттер-базовом (ЭБ) переходе указывает на тип транзистора и одновременно направление тока управления и силового или усиленного тока.

Ток управления протекает по эмиттер-базовому переходу и равен току базы. На рис. 2.3 приведена типовая входная характеристика I_Б=f(U_ЭБ) транзистора, изготовленного на основе германия. Как правило, входная характеристика снимается при U_КЭ=0, т.е. отсутствии влияния выходной цепи на входную, и при U_КЭ=5 В.

Рис. 2.2

Рис. 2.3

Усиленный ток, превышающий ток базы в  раз (=10…200), протекающий непосредственно между эмиттером и коллектором под действием приложенного напряжения U_КЭ. Зависимость тока коллектора (рис. 2.4) от напряжения U_КЭ при некоторых постоянных токах базы называют семейством его выходных характеристик I_К=f(U_КЭ) (при I_Б=const).

Анализируя данные зависимости, можно сделать вывод, что ток коллектора, начиная с некоторого U_КЭ, практически только зависит от тока базы, т.е. транзистор является усилителем тока. При включении транзистора по схеме рис. 2.2 входной ток равен току базы, а I_Э = I_Б + I_К.

Коэффициент усиления  при U_КЭ = const .

Рис. 2.4

Коэффициент передачи тока от эмиттера к коллектору

при U_ЭБ=const ( =0,9…0,99)

Зависимость тока коллектора I_К от от напряжения называется передаточной характеристикой I_К=f(U_БЭ) (рис. 2.5).

Рис. 2.5

Аналитически передаточная характеристика описывается формулой Эберса–Молла.

,

при этом I_so=f(T, U_кэ),

I_so – обратный тепловой ток;

мВ – температурный потенциал

q – заряд электрона = 1,6 10^-19 Кл;

k – постоянная Больцмана = 1,38 10^-23 Дж/Кл;

Т – абсолютная температура = 273 +С;

Отметим: для германиевого p-n перехода I_so100 нA;

для кремниевого p-n перехода I_so10 нA.

Поскольку I_К>> I_so, формула Эберса-Молла принимает вид

При объяснении работы схемы на биполярных транзисторах нельзя не учитывать такие параметры, как внутренне сопротивление эмиттера r_Э и базы r_Б, а также межэлектродной ёмкости С_ЭК и С_ЭБ.