Cхема дослідження роботи транзистора

 

Рис.2.6. Схема дослідження транзистора.

 

R1-резистор 1 кОм; R2-резистор змінний 470 Ом; VT1-транзистор КТ315А; SA1-тумблер; PA1- тестер Ц43101; PA2-тестер 43342; PV1- мультиметр Ф4372; РV2 -вольтметр блока живлення пристрою.

 

2.5. Порядок виконання роботи

 

1.Зберіть схему дослідження транзистора згідно з рис. 2.6. Приєднайте її до джерел живлення +5 V та +15V. Ручку регулювання напруги +15 V виведіть у ліве крайнє положення і ввімкніть живлення.

2.Для зняття сім'ї вхідних статичних характеристик при =0; 5; 10 V необхідно змінювати напругу на базі транзистора за допомогою резистора R2 так, щоб струм бази змінювався від 0 до 0.2 mA ступенями 0,025 mA, підтримуючи напругу на колекторі транзистора постійною. Покази приладів занесіть в табл.2.1

За даними табл.2.1. побудуйте сім'ю вхідних статичних характеристик транзистора.

ЗАУВАЖЕННЯ: дозволяється вмикати джерело колекторної напруги тумблером SA1, лише переконавшись, що вона не перевищує 10 V і, що струм бази не більший 0.2 mA.

 

 

 

Таблиця 2.1

N	=0 V	=5 V	=10 V
п.п	, mA	, V	, mA	, V	, mA	, V

 

2.Для зняття сім'ї вихідних статичних характеристик транзистора при =0.1; 0.15; 0.2 mA за допомогою регулятора +15 V блока живлення змінюйте напругу на колекторі транзистора від 0 до 10 V, підтримуючи постійним струм бази. Покази приладів занесіть в табл.2.2.

Таблиця 2.2

N	0.1 mA	0.15 mA	0.2 mA
п.п	, mA	, V	, mA	, V	, mA	, V

 

За даними табл.2.2 побудуйте сім'ю вихідних статичних характеристик транзистора.

4.За побудованими статичними характеристиками графоаналітичним методом визначіть h -параметри транзистора КТ315А та порівняйте з виписаними із довідника.

5.Використовуючи результати розрахунку h параметрів, побудуйте схему заміщення транзистора згідно з рис.2.5.

6.Для оперативного визначення коефіцієнта натисніть кнопку вибору типу транзистора на панелі тестера Ц4342. Вставте транзистор КТ315 в спеціальну панель на корпусі тестера таким чином, щоб виводи бази, колектора і емітера транзистора співпали з назвами гнізд на панелі. Галетний перемикач приладу встановіть проти позначки Iс. Обертаючи ручку 0, ¥ приладу, встановіть стрілку в кінець шкали, позначеної . Переведіть вимикач в положення та проведіть вимірювання.

=.

 

2.6. Контрольні запитання

 

1. Який принцип роботи біполярного транзистора?

2. Які основні параметри транзисторів?

3. Які особливості роботи транзистора при трьох основних схемах його вмикання?

4. Що таке коефіцієнт передачі транзистора за струмом і як його можна визначити?

5. Поясніть роботу транзистора за схемою його заміщення.

6. Як класифікуються біполярні транзистори?

8. Який фізичний зміст h- параметрів транзистора?

9. Чим відрізняються біполярні транзистори від польових?

 

Робота 3. Дослідження триністорного та симісторного регуляторів струму

Мета роботи

 

Ознайомитися з характеристиками та особливостями роботи тиристорів. Вивчити роботу тиристора в схемі регулювання струму. Прослідкувати за зміною форми струму при зміні кута керування.

 

Теоретичні відомості

 

Тиристором називається напівпровідниковий прилад з трьома p-n переходами, на вольт-амперній характеристиці якого є ділянка з від'ємним диференціальним опором і котрий має два стійкі стани - закритий і відкритий. У закритому стані опір тиристора великий, а у відкритому - незначний.

Тиристори широко використовуються в електронних пристроях як керовані випрямлячі, перетворювачі частоти, регулятори змінного струму, порогові, комутуючі та підсилювальні елементи.

Тиристори поділяються на діодні (динистори), тріодні (тринистори), запірні і симетричні (симистори).

 

 

Рис.3.1. Структура динистора (a) і його

вольт-амперна характеристика (б).

 

Діодні тиристори виготовляються з кремнію і мають шарувату p-n-p-n структуру (рис.3.1,а). Крайні області структури називаються емітерами, а внутрішні - базами. Виводи, що мають омічні контакти з крайніми областями називаються анодом і катодом. Зовнішня напруга до динистора прикладається так, щоб крайні переходи П1 і П3 були відкриті, а середній П2 - закритий. В результаті, майже вся напруга живлення виявляється прикладеною до закритого переходу П2.

Для основних носіїв, інжектованих з емітерів в бази, поле переходу П2 є прискорюючим, тому деяка їх частина проходить через цей перехід, створюючи невеликий струм через закритий динистор. Рух носіїв через перехід П2 спричиняє зниження потенціального бар'єру переходу. При підвищенні прикладеної напруги струм через динистор спочатку майже не змінюється, аж поки напруга не досягне критичного значення , рівного напрузі вмикання .

При цьому відбувається лавиноподібне зростання числа носіїв заряду через перехід П2 і різке зниження потенціального бар'єру до повного відкривання динистора. Струм через динистор різко зростає і обмежується лише опором навантаження, тобто динистор переходить із закритого стану у відкритий. Cпад напруги на відкритому динисторі значно зменшується. Подальше збільшення напруги живлення приводить до ще більшого зростання струму через динистор. На рис.3.1,б. приведено вольт-амперну характеристику динистора. Ділянка ОА відповідає вимкненому (закритому) стану з великим диференціальним опором. Ділянка АБ є нестійкою з від'ємним диференціальним опором, ділянка БВ відповідає ввімкненому (відкритому) стану динистора з низьким диференціальним опором.

При зниженні прикладеної напруги струм через динистор зменшується і при досягненні другого критичного значення I_кр.2 тиристор переходить у закритий стан, а струм через нього практично припиняється.

 

Рис.3.2. Структура тринистора (a) і його

вольт-амперні характеристики (б)

Тріодні тиристори відрізняються від діодних додатковим керуючим електродом, введеним в p-область (рис.3.2,а). За допомогою цього електрода можна керувати моментом ввімкнення тиристора, (а в запірних і моментом вимкнення), впливаючи на процес інжекції електронів з емітера в базу.

На рис.3.2,б приведена сім'я вольт-амперних характеристик тринистора для різних величин струму керування. З рис.3.2,б видно, що при зростанні струму керування напруга вмикання зменшується. Характеристика для співпадає з характеристикою динистора. При достатньо великому струмі керування , який називають струмом спрямлення, характеристика тиристора наближається до характеристики звичайного діода у прямому включенні. Вольт-амперні характеристики тиристорів при оберненому включенні не відрізняються від характеристик звичайних діодів.

Пошарову структуру p-n-p-n типу можна розглядати як структуру з двох транзисторів p-n-p та n-p-n типів (рис.3.3), в якій колектор одного транзистора є базою іншого і навпаки. Так як керуючий струм є одночасно і базовим для транзистора Т2, то він спричиняє появу його колекторного струму I_к2. Цей струм, у свою чергу, є базовим для транзистора Т1 і зумовлює появу його колекторного струму . Однак колекторний струм транзистора T1 є одночасно і базовим cтрумом транзистора T2, що створює замкнуте коло зворотного додатного зв'язку. Отже, при появі керуючого струму така система за рахунок внутрішнього додатного зворотного зв'язку може перекинутися в інший (відкритий) стан і перебувати у ньому навіть при припиненні керуючого струму.

 

Рис.3.3. Двотранзисторна модель роботи тиристора.

До основних параметрів тиристора відносяться:

1. Напруга вмикання - основна напруга в точці вмикання.

2.Струм вмикання -основний струм в точці вмикання.

3.Утримуючий струм - найменший основний струм, при якому тиристор утримується у відкритому стані.

4. Напруга у відкритому стані - основна напруга у відкритому стані при вказаному струмі.

5.Відкриваючий постійний струм керування тиристора -мінімальне значення постійного струму керуючого електрода, яке забезпечує відкривання тиристора при вказаному режимі.

6.Максимально допустимий струм у відкритому стані - .

7.Максимально допустима зворотна напруга .

8.Максимально допустимий струм керуючого електрода .

9.Максимально допустима середня розсіювана потужність .

 

Програма роботи

 

1.Зібрати схему дослідження тиристорного регулятора струму.

2.Зняти осцилограму напруги живлення.

3.Зняти осцилограми напруг на навантаженні для різних кутів керування тиристором.

4.Зняти регулювальну характеристику .

5.З довідкової літератури виписати основні характеристики досліджуваного тиристора та замалювати розташування виводів на корпусі тиристора.