Статические характеристики транзистора

Статические характеристики транзистора используются для определения его параметров и для расчета схем. Они бывают входные и выходные, причем внешний вид характеристик одного и того же транзистора зависит от схемы его включения. В данной работе рассматриваются статические характеристики транзистора для схемы с общим эмиттером.

Входной характеристикой транзистора для схемы с общим эмиттером называется зависимость тока базы от напряжения на базе

I_Б=f(U_Б)

при постоянном напряжении на коллекторе U_K = const, а выходной – зависимость тока коллектора от напряжения на нем I_К=f(U_К) при неизменном токе базы I_Б= const.

Для снятия статических характеристик транзистора с общим эмиттером используется схема, изображенная на рис. 4.

 

 

Рисунок 4. Схема для снятия статистических характеристик транзистора с общим эмиттером

 

Типичное семейство входных характеристик (зависимость I_Б от U_Б при нескольких постоянных U_K) представлено на рис. 5а, а семейство выходных характеристик (I_К=f(U_К) при нескольких значений тока базы I_Б) – на рис. 5б.

Отметим, что при увеличении коллекторного напряжения по модулю входная статистическая характеристика располагается ниже и правее. Объясняется это тем, что при этом расширяется коллекторный переход и соответственно уменьшается ширина базы, вследствие чего уменьшается ток рекомбинации, т.е. ток базы I_Б. Основными параметрами транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, являются:

1) коэффициент усиления по току при U_K = const.

2) входное сопротивление при U_K = const.

3) выходное сопротивление при I_Б= const.

Вычисляются эти параметры с помощью статических характеристик.

Для определения R_вх надо взять на входной характеристике, снятой при некотором постоянном U_K, прямолинейный участок и выбрать приращения DU_Б и DI_Б (рис. 5а). Отношение и определяет входное сопротивление R_вх при данном постоянном U_K . Видно, что значение R_вх определяется наклоном кривой входной характеристики, который зависит от величины коллекторного напряжения. Аналогичным образом с помощью выходной характеристики определяют R_вых (рис.5б). Приращения DU_K и соответствующее ему брать надо на прямолинейном участке. Тогда

.

Необходимо отметить, что выходное сопротивление R_вых при разных токах база имеет различные значения, поэтому полученное значение R_вых будет относиться только к определенному току базы I_Б3.

Для нахождения коэффициента усиления b необходимо взять две выходные характеристики, снятые при различных значениях базы - I_Б4 и I_Б3 (рис.5а). Тогда DI_Б= I_Б4 - I_Б3, а за приращение необходимо взять разность значений тока коллектора при одном и том же напряжении U_K (на рисунке при U_K= U_KЭ2), но при различных значениях тока базы. Отношение и дает значение коэффициента усиления b при постоянном коллекторном напряжении U_KЭ2.

 

Целью данной работы является снятие статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и определением по ним основных параметров: R_вх, R_вых и b. Для снятия статических характеристик используется схема, изображенная на рисунке 4.

 

IБ5 > IБ4> IБ3> IБ2> IБ1

а

- UБ, mB

UБ1

UБ2

0

DUБ

IБ1

DIБ

IБ2

 

б

IK, mA

DIK

IK0

UKЭ2

UKЭ 1

IБ5

IБ4

IБ3

IБ2

IБ=0

IБ1

DUK

UKЭ3

DIK''

IK2

IK1

-UKЭ, B

Рисунок 5. Графики входящих и выходящих характеристик для транзисторов с общим эмиттером

Порядок выполнения работы

Измерительная схема для снятия статических характеристик транзистора типа р-n-р в схеме с общим эмиттером представлена на рис.4. Потенциометры R₁ (слева) и R₂ (справа) служат для плавного изменения напряжения U_Б и U_К соответственно от нуля до некоторого максимального значения.

Упражнение 1. Снятие входной характеристики транзистора – зависимости I_Б от U_Б при постоянном напряжении на коллекторе (U_К = const).

1. Зарисовать в тетрадь таблицу 1 для записи результатов измерений.

2. Включить макет в сеть и установить потенциометром R₂ напряжение между коллектором и эмиттером U_К, равное нулю: U_К = 0 В.

3. Изменяя с помощью потенциометра R₁ напряжение между эмиттером и базой U_Б от 0 до 200 мВ через 20 мВ, измерять каждый раз соответствующую силу тока базы I_Б. Значение U_К при измерениях поддерживать постоянным потенциометром R₂. Результаты измерений заносить в таблицу 1:

 

Таблица 1

Результаты измерений и вычислений

UБ, мВ	IБ, мкА
при UК = 0 В	при UК = 6 В
0
20
и так далее через 20 мВ до 200 мВ
200

4. Установить потенциометром R₂ напряжение U_К = 6 В и повторить все измерения, указанные в п.3.

5. Отключить макет от сети.

6. Построить графики зависимости I_Б = f(U_Б) при двух постоянных значениях напряжения U_К (0 и 6 В) в одних координатных осях.

Упражнение 2. Снятие выходной характеристики транзистора - зависимости I_К от U_К при постоянном токе базы (I_Б =const).

1. Зарисовать в тетрадь таблицу 2 для записи результатов измерений.

2. Включить макет в сеть и установить потенциометром R₂ напряжение U_К = 9В и потенциометром R ₁ силу току базы I_Б = 200 мкА.

 

Таблица 2

Результаты измерений и вычислений

UК, В	IК, мА
IБ = 200 мкА.	IБ = … мкА.
9
6
3
1
0

3. Уменьшая напряжение U_К от 9 В до 0 (согласно таблице 2), измерять каждый раз соответствующую силу тока коллектора. Силу тока базы I_Б поддерживать при измерениях постоянной потенциометром R₁. Результаты измерений заносить в таблицу 2.

4. Установить другое значение силы тока базы I_Б (по указанию преподавателя) и повторить все измерения, указанные в пункте 3.

5. Отключить макет от сети.

6. Построить графики зависимости I_К = f(U_К) при двух постоянных значениях силы тока базы I_Б (в одних координатных осях).

Упражнение 3. Расчет статических параметров транзистора

1. По одной из входных характеристик вычислить входное сопротивление R_ВХ транзистора по формуле:

Rвх = DU_Б /DI_Б при Uк =.... В.

2. По одной из выходных характеристик вычислить выходное сопротивление Rвых транзистора по формуле:

Rвых = DU_К /DI_К при I_Б =.... мкА.

3. Используя две выходные характеристики для некоторого значения Uк =.... В вычислить коэффициент усиления по току b в схеме с общим эмиттером по формуле:

b = DI_К /DI_Б при U_К =.... В.

Конторольные вопросы

1. Образование р-n- перехода и его свойства.

2. Устройство и принцип работы транзистора в схемах включения с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).

3. Принцип работы и формула для коэффициентов усиления усилителя по току, напряжению и мощности на транзисторе.

4. Статические входные и выходные характеристики и параметры транзистора в схеме с ОЭ.

 

 

Лабораторная работа №8