Вопросы для предварительного опроса:

1. Нарисовать электрическую схему для снятия характеристик транзистора.

2. Какие характеристики надо снять в данной работе для транзистора?

3. Графическое обозначение транзисторов p-n-p, n-p-n?

4. Как маркируются транзисторы?

Вопросы при защите работы:

1. Перечислите основные режимы работы транзисторов;

2. Какие факторы определяют усилительные свойства транзистора?

3. Какими отличительными особенностями характеризуются три схемы включения транзистора?

4. Какие существуют семейства статических характеристик транзистора?

5. Перечислите h - параметры транзистора, объясните их физический смысл и способ их экспериментального определения;

6. Почему процесс усиления по току осуществляется в схеме включения транзистора с общей базой;

7. Как влияет величина напряжения на участке коллектор - эмиттер на положение входной статической характеристики транзистора?

8. Чем объяснить увеличение входного сопротивления транзистора по схеме с общей базой?

9. Как результаты работы подтверждают основное свойство биполярного транзистора?

10. От чего зависит ток коллектора транзистора?

11. Зависит ли коэффициент β от тока коллектора? Если да, то в какой степени? Обосновать ответ.

12. Что такое токи утечки транзистора в режиме отсечки?

13. Что можно сказать по выходным характеристикам о зависимости тока коллектора от тока базы и напряжения коллектор-эмиттер?

14. Что можно сказать по входной характеристике о различии между базо-эмиттерным переходом и диодом, смещенном в прямом направлении?

15. Одинаково ли значение в любой точке входной характеристики?

16. Одинаково ли значение при любом значении тока эмиттера?

17. Как отличается практическое значение сопротивления от вычисленного по формуле?

18. Приведите обозначения биполярных и полевых транзисторов разных типов и название электродов.

19. За счет чего образуются потенциальные барьеры на переходах и как они влияют на работу транзистора?

20. Почему эмиттерный переход для нормальной работы транзистора для основных носителей должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном?

21. За счет каких носителей тока в транзисторе образуются токи эмиттера, коллектора и базы (Iэ, Iк, Iб, Iкo)? Покажите пути протекания указанных токов в транзисторах разного типа проводимости.

22. Какие схемы включения вы знаете? Укажите достоинства и недостатки каждой из схем включения.

23. Приведите входные характеристики для схемы включения транзистора с ОБ и ОЭ.

24. Приведите выходные характеристики для схемы включения транзистора с ОБ и ОЭ. Чем они отличаются друг от друга?

25. Объясните эффект модуляции базы и поясните его влияние на характеристики транзистора.

Лабораторная работа № 5 «Исследование маломощных выпрямителей»

Цель работы:

1. Ознакомление с методикой построения схем и моделирования работы устройств в компьютерной лаборатории электроники.

2. Изучение принципов работы различных типов выпрямителей.

3. Анализ процессов в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

Приборы и элементы	Условное обозначение
Вольтметр
Амперметр
Осциллограф
Источник постоянного напряжения
Выпрямительный диод
Резистор
Источник переменного напряжения
Трансформатор

Краткие теоретические сведения.

2.1. Однофазные выпрямители.

2.1.1.Однополупериодный выпрямитель.

Схема и временные диаграммы напряжений и токов приведены на рисунках 1 и 2

Рис.1

Схема содержит трансформатор ТР, в цепи вторичной обмотки которого включены последовательно диод Д и сопротивление нагрузки R_н.

При принятых допущениях (идеальный трансформатор) следует, что если напряжение u₁ на первичной обмотке трансформатора меняется по синусоидальному закону, то напряжение на вторичной обмотке u₂ также синусоидально.

Ток через диод i_а, следовательно, и через нагрузочный резистор i_н появляется в те полупериоды, когда потенциал точки а выше потенциала точки б вторичной обмотки трансформатора, так как в эти полупериоды диод Д открыт. Когда потенциал точки а отрицателен по отношению к потенциалу точки б, диод закрыт, ток в цепи равен нулю. Таким образом, ток в резисторе R_н появляется только в одном из полупериодов напряжения u₂, а схема называется однополупериодной. При принятых допущениях (идеальный диод) в положительный полупериод напряжения u₂ величина напряжения на нагрузочном резисторе равна величине u₂, а на диоде нулю, а в отрицательный полупериод u_н=0, а величина u_а = u₂.

В этой схеме U_н.ср=0,45U₂ и тогда

. (1)

Рис.2

Недостатки этой схемы:

- малое среднее значение тока нагрузки I_н.ср;

- большое обратное напряжение U_{обр.макс} = U_2m;

- высокий уровень пульсаций (коэффициент пульсации ).

Эти недостатки устраняются в двухполупериодных схемах выпрямителей, в которых используются оба периода напряжения в сети.

2.1.2 Выпрямитель со средней точкой трансформатора.

Выпрямитель с выводом средний точки вторичной обмотки трансформатора является двухполупериодным выпрямителем, схема и временные диаграммы которого приведены на рисунках 3 и 4.

Рис.3

Выпрямитель состоит из трансформатора с вторичной обмоткой имеющей среднюю точку, двух диодов Д1 и Д2 и нагрузочного резистора R_н, включенного между средней точкой трансформатора и катодами двух диодов.

Схему можно рассматривать как сочетание двух однополупериодных выпрямителей включенных на общую нагрузку.

Рис.4

Считаем, что напряжение на каждой половине вторичной обмотки трансформатора равны между собой u_2а = u_2б = u₂.

В течение положительной половины периода напряжение u_2а точки а схемы имеет более высокий потенциал (++), чем средняя точка (+) и еще более высокий потенциал, чем точка б. При этом диод Д1 открыт, ток в нагрузочном резисторе i_н = i_а1, к диоду Д2 приложено напряжение равное u_аб.

В течении второй половины периода напряжения точка а имеет наиболее низкий потенциал (--), средняя точка более высокий (-), а точка б самый высокий потенциал (+), диод Д2 открыт, ток в нагрузочном резисторе i_н = i_а2 и имеет тоже направление, что и в первом полупериоде.

В такой схеме величина U_н.ср = 0,9U₂. и ток нагрузке определяется по формуле

, (2)

значит I_н.ср и U_н.ср в два раза выше, чем в однополупериодном выпрямителе.

Пульсации значительно меньше (коэффициент пульсации р  0,67), однако обратное напряжение на закрытых диодах вдвое больше: U_{обр.макс} = 2U_2m

2.1.3 Мостовая схема выпрямителя.

Наиболее распространенной схемой является мостовая схема двухполупериодного выпрямителя (Рис.5) соответствующие временные диаграммы, которой приведены на рисунке 6.

Рис.5

В этой схеме диоды Д1-Д4 включены по мостовой схеме, к одной диагонали которой подведено переменное напряжение u₂, а к другой подключен нагрузочный резистор R_н.

В течение первой половины периода напряжения u₂, когда потенциал точки а положителен, а точки б отрицателен, диоды Д1, Д3 открыты, а Д2, Д4 - заперты, ток i_н течет через диод Д1, нагрузочный резистор R_н и диод Д3. К диодам Д2, Д4 приложено напряжение вторичной обмотки трансформатора u₂.

В другой полупериод напряжения u₂ потенциал точки а ниже потенциала точки б и диоды Д2, Д4 открыты, а Д1, Д3 закрыты, при этом ток i_н течет через диод Д2, нагрузочный резистор R_н и диод Д4 в том же направлении, что и в первый полупериод напряжения.

Рис.6

При этом средний ток I_н.ср и среднее напряжение U_н.ср на нагрузке в два раза превышают ток и напряжение однополупериодного выпрямителя, а пульсации такие же как в выпрямителе со средней точкой.

Обратное напряжение на диодах в закрытом состоянии равно соответственно U_{обр.макс} = U_2m.

Величина U_н.ср = 0,9U₂ и ток нагрузке определяется по формуле

. (3)

2.1.4 Внешние характеристики выпрямителей.

Зависимость напряжения от величины тока нагрузки U_н = f(I_н) называют внешней характеристикой выпрямителя. Она определяется формулой

(4)

где: U_н.хх - напряжение на нагрузке на холостом ходу (I_н=0);

R_тр - активное сопротивление трансформатора;

R_д - сопротивление диода в прямом направлении.

На рисунке 7 представлены внешние характеристики некоторых типов выпрямителей с фильтрами и без них:

1 - однополупериодный выпрямитель без фильтра;

2 - двухполупериодный выпрямитель без фильтра;

Рис.7