Лабораторная работа № 4 «Снятие входных и выходных биполярного транзистора в схеме с оэ».

Цель работы:

1. Экспериментальное исследование статических характеристик транзистора включенного по схеме с общим эмиттером.

2. Определение коэффициента усиления транзистора

Приборы и элементы	Условное обозначение
Вольтметр
Амперметр
Переменный резистор
Источник постоянного напряжения
Транзистор
Резисторы
Конденсатор

Краткие теоретические сведения

Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор, содержащий два взаимодействующих p-n перехода и предназначенный для генерации, усиления и преобразования сигналов электромагнитной природы. Термин "биполярный" означает, что физические процессы в приборе обусловлены движением носителей заряда обоих знаков (электронов и дырок). Конструктивно транзистор представляет собой монокристалл полупроводника, в котором сформулированы чередующиеся области с разным типом проводимости. Соответственно различают транзисторы p-n-p типа и n-p-n типа. Средняя область, которая делается достаточно тонкой (что принципиально важно для работы транзистора), называется базой. Две другие - эмиттер и коллектор. База отделена от эмиттера и коллектора эмиттерным и коллекторным p-n переходами. Из названий, очевидно, что назначение эмиттера - инжектировать носителя заряда в базу, задача коллектора - экстракция носителей из базы.

В соответствии с наличием трех выводов возможны три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ) (рис. 1a), с общим эмиттером (ОЭ) (рис. 1б), с общим коллектором (ОК) (рис. 1в).

Рис.1

Существует четыре режима работы биполярных транзисторов: нормальный активный, двойной инжекции, отсечки и инверсный активный. В нормальном активном режиме эмиттерный переход включен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном. В режиме двойной инжекции оба перехода включены в прямом направлении. В режиме отсечки оба перехода включены в обратном направлении. В инверсном режиме коллекторный переход включен в прямом направлении, а эмиттерный – в обратном.

Поведение транзистора, как и любого другого прибора, в электрической цепи определяется его статическими характеристиками.

Статические характеристики - это уравнения, связывающие входные и выходные токи и напряжения.

Рис.2 – Входная и выходная характеристика транзистора, включенного по схеме с ОЭ

Наиболее часто применяются зависимости входных и выходных токов и напряжений, выраженные в h - параметрах:

(1)

(2)

h - параметры имеют простой физический смысл:

1. h11 = U1 / I1 , при U2 = 0 – входное сопротивление при коротком замыкании выходной цепи;

2. h12 = U1 / U2 , при I1 = 0 – коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе во входной цепи;

3. h21 = I2 / I1 , при U2 = 0 – коэффициент передачи тока при коротком замыкании выходной цепи;

4. h22 = I2 / U2 , при I1 = 0 – выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи.

Итак, для определения h - параметров необходим режим короткого замыкания в выходной цепи и режим холостого хода во входной. Это достаточно просто осуществляется экспериментально, поскольку указанные режимы близки к режимам работы транзистора в реальных схемах.

Порядок выполнения работы:

1. Запустить Electronics Workbench.

2. Подготовьте новый файл для работы.

3. Перенесите необходимые элементы из заданной преподавателем схемы на рабочую область Electronics Workbench. Для этого необходимо выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в котором находится нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область.

4. В соответствии с вариантом выбрать из табл. 4.1 биполярный транзистор для исследования.

Таблица 4.1

№ п/п	Транзистор	Rк, кОм	№ п/п	Транзистор	Rк, кОм
1	2N2218	0.3	21	2N1132	0.7
2	2N2222	0.4	22	2N1132A	0.4
3	2N2222A	0.7	23	2N2605	0.2
4	2N2368	0.2	24	2N2904	0.7
5	2N2369	0.4	25	2N2906	0.8
6	2N3020	0.8	26	2N2800	0.2
7	2N3055A	0.1	27	2N2894	0.5
8	2N3439	0.5	28	2N2094A	0.7
9	2N1613	0.7	29	2N3252	0.8
10	2N1711	0.2	30	2N2907	0.3
11	2N1893	0.3	31	2N2907А	0.7
12	2N2102	0.4	32	2N2945А	0.4
13	2N2369А	0.5	33	2N2946A	0.2
14	2N2218А	0.6	34	2N3135	0.7
15	2N2219	0.7	35	2N3244	0.8
16	2N2219А	0.6	36	2N3245	0.2
17	2N2221	0.5	37	2N3249	0.5
18	2N2221A	0.4	38	2N2905	0.7
19	2N2481	0.3	39	2N2905A	0.8
20	2N2484	0.2	40	2N2906A	0.3

5. Определить тип транзистора: p-n-p или n-p-n?.

6. Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей области для получения необходимой вам схемы (рис.2). Для соединения двух контактов необходимо щелкнуть по одному из контактов основной кнопкой мыши и, не отпуская клавишу, довести курсор до второго контакта. В случае необходимости можно добавить дополнительные узлы (разветвления). Нажатием на элементе правой кнопкой мыши можно получить быстрый доступ к простейшим операциям над положением элемента, таким как вращение (rotate), разворот (flip), копирование/вырезание (copy/cut), вставка (paste).

7. Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу. Для этого нужно дважды щелкнуть мышью на элементе.

8. Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения питания на панели инструментов. В случае серьезной ошибки в схеме (замыкание элемента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение

Рис. 2

5. Изменяя переменным резистором (при нажатии клавиши <R> сопротивление уменьшается, при нажатии комбинаций клавиш <shift>-<R> сопротивление увеличивается) входное напряжение (Uбэ) от 0 до 0,9 В, снимите зависимость базового тока (Iб) от напряжения база-эмиттер (Uбэ) при установке коллекторного напряжения (Uкэ) 0; 5; 10 В (входная характеристика транзистора Iб=f (Uбэ), (Uкэ=0 обеспечивается при выключение тумблера (клавиша «Пробел»))

Таблица 1

№ опыта	= 0В		= 5В		= 10В
1	0		0		0
2	0,1		0,1		0,1
3	0,2		0,2		0,2
4	0,3		0,3		0,3
5	0,4		0,4		0,4
6	0,5		0,5		0,5
7	0,6		0,6		0,6
8	0,7		0,7		0,7
9	0,8		0,8		0,8
10	0,9		0,9		0,9

5. Изменяя переменным резистором (клавиша <T>, или <shift>-<T>) напряжение коллектора (Uкэ) от 0 до 8 В, снимите зависимость коллекторного тока (Iк) от напряжения коллектор-эмиттер (Uкэ) при установке тока базы (Iб) 0,1; 0,2 мА (выходная характеристика транзистора Iк=f(Uкэ).

Таблица 2

№ опыта
	В	мА	В	мА
1	0		0
2	1		1
3	2		2
4	3		3
5	4		4
6	5		5
7	6		6
8	7		7
0	8		8

5. По данным измерения построить входные и выходные характеристики транзистора.

6. Определить по характеристикам транзистора графоаналитическим методом параметры транзистора:

12.1 Входное сопротивление транзистора Rвх=∆Uбэ/∆Iб;

12.2 Выходное сопротивление транзистора Rвых=∆Uкэ/∆Iк;

12.3 Коэффициент усиления транзистора β=∆Iк/∆Iб

5. Ответить на контрольные вопросы

Контрольные вопросы: