Исследование статических характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с оэ

Цель работы – экспериментальное исследование основных параметров и характеристик биполярного транзистора.

 

1. Оборудование:

1.1. Персональный компьютер компьютерного класса АТМ                        

1.2  Программа онлайн - Circuit Simulator  

 

2. Требование при выполнении данной лабораторной работы:

2.1. Собрать схему в программе симулятор Circuit Simulator согласно рисунка 1.3 (https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html)

2.2. Преподаватель указывает на выполняемые операции (какие измерения будут производиться).

2.3. После фиксации измерения необходимо заполнить таблицы 1 и 2. По данным таблицам нарисовать ВАХ транзистора.

 

3. Теоретический материал:

 

Транзистором называется преобразовательный полупроводниковый прибор с несколькими электрическими переходами, имеющий не менее трех выводов, пригодный для усиления мощности.

Транзисторы, при которых используется оба вида носителей зарядов (дырки и

электроны), называются биполярными.

Биполярный транзистор состоит из двух электронно-дырочных переходов, выполненных на одном кристалле. В нем имеются три области: эмиттерная, базовая и коллекторная (рис. 1). Переход, который образуется на границе областей эмиттер-база, называется эмиттерным, а на границе база-коллектор – коллекторным. Проводимость базы может быть как электронной, так и дырочной; соответственно транзисторы бывают n-p-n- и p-n-p- типа (рис. 4.1, а, б).

 

                              а                                                                       б

                                                         Рис. 4.1.  n-p-n и p-n-p транзисторы

 

Основными режимами работы биполярного транзистора являются: активный режим, режим насыщения, инверсный режим и режим отсечки. В активном режиме эмиттерный переход смещен в прямом, а коллекторный переход смещен в обратном направлении; в режиме насыщения оба перехода открыты. В инверсном режиме в прямом направлении включен коллекторный переход, а эмиттерный – в обратном; в режиме отсечки оба перехода заперты. Наиболее часто используемым является активный режим работы.

      Характеристики транзисторов определяют соотношения между токами, проходящими в цепях транзистора, и напряжениями на его электродах. Для транзистора за независимые переменные удобно принять входной ток и напряжение на выходном электроде, а за функции – выходной ток и напряжение на входном электроде. Таким образом, используются четыре семейства статических характеристик:

1) входные U_ВХ = f 1 (I_ВХ), при U_ВЫХ = const;

2) передачи по току I_ВЫХ = f 2 (U_ВХ), при U_ВЫХ = const;

3) выходные I_ВЫХ = f 3 (U_ВЫХ ), при I_ВХ = const;

4) с обратной связью по напряжению U_ВХ = f 4 (U_ВЫХ), при I_ВЫХ = const.

В рамках данной работы нас интересуют входные и выходные характеристики.

 

4. Ход работы:

R1

VT1

V1

A

V2

Е1

Е2

4.1 Собрать схему в программе симулятор Circuit Simulator  (https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html), изображенную на рисунке 4.2, где E 1=1 В, R 1 = 0.1 Ом, транзистор VT 1.

 

Рис. 4.2.  Схема снятия ВАХ биполярного транзистора

 

 

2. Установить напряжение между коллектором и эмиттером равное Е2 = 1В.

3. Изменяя входное напряжение от 0 до 10 В записать в таблицу 1 значения тока базы и напряжения база-эмиттер

4. Повторить измерения для значения напряжения между коллектором и эмиттером 5В, 10В

 

 

Таблица 1

	UКЭ=1В		UКЭ=5В		UКЭ=10В
UВХ	UБЭ	IБ	UБЭ	IБ	UБЭ	IБ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

 

5. По данным таблицы 1 построить семейство входных характеристик транзистора

 

Рис. 4.3. Схема для построения ВАХ транзистора

 

6. Собрать схему в программе симулятор Circuit Simulator (https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html), изображенную на рисунке 4.4, где сопротивление R = 1 Ом, напряжение на E 2 = 1 В.

Е1

VT 1

A

V

Е 2

R

 

Рис. 4.4.  Схема снятия ВАХ биполярного транзистора

 

7. Установить значение тока базы равным 0,01А

8. Изменяя выходное напряжение от 0 до 10 В записать в таблицу 2 значения тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер

9. Повторить измерения для значения тока базы 0,05А, 0,1А

 

Таблица 2

	IБ =0,01А		IБ =0,05А		IБ =0,1А
UВЫХ	UКЭ	IК	UКЭ	IК	UКЭ	IК
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

10. По данным таблицы 2 построить семейство выходных характеристик транзистора

Рис. 4.5. Схема для построения ВАХ транзистора

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

6. Цель работы.

7. Принципиальные схемы лабораторной работы.

8. Таблицы экспериментальных и расчетных данных.

9. Графики входных и выходных характеристик, полученные в результате эксперимента.

10. Выводы по результатам эксперимента.

11. Ответы на контрольные вопросы

 

Ответить на контрольные вопросы:

1 Чему равен (или в каких пределах изменяется) коэффициент усиления данной схемы по току?

2 Как зависит положение входной характеристики от напряжения между коллектором и эмиттером?

3 Что нужно изменить в схеме измерения выходных характеристик для исследования p-n-p транзистора?

 

Пример построения ВАХ биполярного транзистора:

 

 

 

Лабораторное занятие № 5