Лабораторная работа №5
Цель работы. Снять статические вольтамперные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ) и по полученным характеристикам определить его статические и дифференциальные параметры.
Задание 1. Выбрать транзистор из таблицы 1 в соответствии с номером задания, заданным преподавателем.
Таблица 1.
№ | ||||||||||||
Транзистор | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N | 2N |
После двойного щелчка мышью на соответствующем изображении транзистора из библиотеки компонентов выбрать транзистор и установить его на рабочем столе программы. На рисунке 1 показана процедура выбора транзистора 2N2712 из библиотеки компонентов программы EWB.
Рисунок 1. Процедура выбора транзистора 2N2712 из библиотеки компонентов.
После щелчка мышью на клавише Edit в библиотеке компонентов открыть таблицу
характеристик выбранного транзистора, рисунок 2.
Рисунок 2. Характеристики транзистора 2N2712.
|
|
Из таблицы выписать значение статического коэффициента усиления тока в схеме с общим эмиттером β (Forward current gain coefficient), который равен β = Iк / Iб при работе транзистора в активном режиме. Для транзистора 2N2712 коэффициент β = 204.
Задание 2. Собрать схему для исследования статических ВАХ биполярного транзистора включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ).
Схема для исследования статических ВАХ транзистора показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема для исследования статических ВАХ транзистора 2N2712.
На базу транзистора, включенного в схеме с ОЭ, подается постоянное напряжение от источника питания E1. При изменении входного напряжения E1 изменяются ток базы Iб и напряжение на эмиттерном переходе Uбэ. При работе транзистора в активном режиме падение напряжения на эмиттерном переходе Uбэ обычно не более 0,8В. Резистор Rб, включенный в цепь базы ограничивает ток базы.
На коллектор транзистора подается напряжение от другого источника питания Eп. Напряжение питания Еп рекомендует брать порядка (0.8 – 0.9)Uкэ max, где Uкэ max - максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер. В цепи коллектора протекает ток Iк, величина которого связана с током базы Iб следующим соотношением: Iк ≈ β*Iб. Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора Uкэ = Eп.
Задание 3. Снять семейство статических входных характеристик транзистора.
Для этого необходимо выполнить следующие действия:
· Установить напряжение питания Eп = Uкэ = 0В.
· Активировать программу тумблером .
· Измерить ток базы Iб и напряжение Uбэ при разных значениях входного напряжения E1 и данные занести в таблицу 2а.
|
|
Eп = Uкэ = 0В Таблица 2а.
Е1, В | 0,4 | 0,8 | |||||||
Uбэ, В | |||||||||
Iб,мкА |
Значения напряжения питания E1 нужно задавать таким образом, чтобы получить как минимум 5 точек, в которых напряжение Uбэ изменяется от 0,5В до 0,8В (при этих значениях напряжения в цепи базы протекает ток базы, величина которого составляет десятки, сотни микроампер).
· Установить напряжение питания Eп = Uкэ = 6В.
· Активировать программу тумблером .
· Измерить ток базы Iб, напряжение Uбэ и ток коллектора Iк при разных значениях входного напряжения E1 и данные занести в таблицу 2б.
Eп = Uкэ = 6В Таблица 2б.
Е1, В | 0,4 | 0,8 | |||||||
Uбэ, В | |||||||||
Iб, мкА | |||||||||
Iк, мА | |||||||||
Iк/ Iб |
· Определить минимальное значение напряжения E1мин при котором напряжение Uбэ мин = 0,6В и в цепи базы протекает минимальный ток Iб мин. Определить отношение тока коллектора к току базы Iк мин/Iб мин и сравнить его с паспортным значением β для транзистора.
· Определить максимальное значение напряжения E1макс при котором напряжение Uбэ макс = 0,7В и в цепи базы протекает максимальный ток Iб макс. Определить отношение тока коллектора к току базы Iк макс/Iб макс и сравнить его с паспортным значением β для транзистора.
· Определить среднее значение напряжения E10 при котором в цепи базы протекает протекает ток, равный среднему значению Iб0 = (Iб макс. + Iб мин.)/2. Определить отношение тока коллектора к току базы Iк0/ Iб0 и сравнить его с паспортным значением β для транзистора.
· Построить по данным таблиц 2а и 2б семейство входных вольтамперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером, рисунок 4.
Рисунок 4. Семейство входных ВАХ биполярного транзистора 2N2712 включенного
в схему с общим эмиттером.
Задание 4. Снять семейство статических выходных характеристик транзистора.
Для этого необходимо выполнить следующие действия:
· Установить входное напряжение E1 при котором Uбэ = Uбэ мин.
· Активировать программу тумблером .
· Измерить ток коллектора Iк при разных значениях напряжения питания Eп = Uкэ и данные занести в таблицу 3а.
Uбэ мин. = 0,60В (Iб = Iб мин) Таблица 3а.
Еп, В | ||||||||
Uкэ, В | ||||||||
Iк, мА |
· Установить входное напряжение E1 при котором Uбэ = Uбэ макс.
· Активировать программу тумблером .
· Измерить ток коллектора Iк при разных значениях напряжения питания Eп = Uкэ и данные занести в таблицу 3б.
Uбэ макс. = 0,70В (Iб = Iб макс) Таблица 3б.
Еп, В | ||||||||
Uкэ, В | ||||||||
Iк, мА |
· Установить входное напряжение E10 при котором в цепи базы протекает ток, равный среднему значению Iб0 = (Iб макс. + Iб мин.)/2.
· Активировать программу тумблером .
· Измерить ток коллектора Iк при разных значениях напряжения питания Eп = Uкэ и данные занести в таблицу 3в.
Uбэ макс. = 0,70В (Iб = Iб макс) Таблица 3в.
Еп, В | ||||||||
Uкэ, В | ||||||||
Iк, мА |
Построить по данным таблиц 3а, 3б и 3в семейство выходных вольтамперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером, рисунок 5.
Схему для снятия ВАХ транзистора с показаниями приборов, входные и выходные ВАХ, измеренные значения статического коэффициента усиления тока вставить в отчет. |
Рисунок 5. Семейство выходных ВАХ биполярного транзистора 2N2712
|
|
в схеме с общим эмиттером.
Задание 5. Определить h-параметры биполярного транзистора.
Для этого необходимо выполнить следующие действия:
· Выполнить построения на полученных семействах входных характеристик, необходимые для определения h-параметров транзистора и определить значения коэффициентов h11э и h12э.
Рисунок 6. Построения на входной ВАХ, необходимые для определения коэффициентов h11э и h12э биполярного транзистора.
· Выполнить построения на полученных семействах выходных характеристик, необходимые для определения h-параметров транзистора и определить значения коэффициентов h21э и h22э.
Рисунок 7. Построения на выходной ВАХ, необходимые для определения коэффициентов h21э и h22э биполярного транзистора.
Контрольные вопросы
1. Изобразить структуру транзистора p-n-p (n-p-n) типа, включённого по схеме с ОЭ. Объяснить полярность питающих напряжений.
2. Объяснить принцип работы транзистора в активном режиме.
3. Объяснить, почему входные характеристики биполярного транзистора напоминают прямую ветвь ВАХ диода?
3. Объяснить, почему выходные характеристики биполярного транзистора имеют слабый наклон?
4. Объяснить физический смысл h-параметров.